DE2120264A1

DE2120264A1 - Vorrichtung zum Wickeln von länglichem biegsamen Material, wie Drähten, und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE2120264A1
Application number: DE19712120264
Authority: DE
Inventors: Zbigniew London Bonikowski
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1970-04-27
Filing date: 1971-04-26
Publication date: 1971-11-11
Also published as: GB1318084A; FR2090809A5

Description

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24. April 1971 71 044 Pü/Seh

BRITISH IUSULATED CALLECTDER'S CABLES LIMITED, 21 Bloomsbury Street

London W. C.1 England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung ITr. 20024/70 vom 27- April 1970 in Anspruch genommen.

Vorrichtung zum Wickeln von länglichem biegsamem Material, wie Drähten, und Verfahren zu ihrem Betrieb

Bei Vorrichtungen zum Wickeln von langem, elastischem Material (nachfolgend als "Draht" bezeichnet) zu oder von einer Spule, die auf einer rotierenden zylindrischen Aufwickel- oder Abwickelvorrichtung (nachfolgend als "Trommel" bezeichnet) aufgewickelt ist, ist es oft von Vorteil, die lineare Geschwindigkeit des Drahtes aus der Trommelgeschwindigkeit zu errechnen. Aufgabe

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der vorliegenden Erfindung ist demgemäß im wesentlichen die Schaffung einer elektrischen Torrichtung, die es ermöglicht, eine zu der linearen Geschwindigkeit des Drahtes proportionale Spannung zu erzeugen.

Eine Anwendung der er findlingsgemäß en Torrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung Hr. .................... (.Anwaltsakte 71 04-5) entsprechend der "britischen Patentanmeldung Nr. 20025/70 beschrieben, die am gleichen Tage wie diese Anmeldung eingereicht; wird.

Die erfindiings gemäße Vorrichtung arbeitet durch die Verstärkung bzw. Vervielfachung eines Spannungssignals, das die Winkelgeschwindigkeit der Trommel darstellt, durch ein Spannungssignal, das den Hadins der Draht spule darstellt, die auf die Trommel aufgewickelt oder von der Trommel abgewickelt wird, und die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt Einrichtungen, um diese beiden

_ ._,_.. , bzw, zu multiplizieren

Spannungssxgnale abzuleiten und zusammen zu verstärken/, um ein Spannungssignal zu erzeugen, das die lineare Geschwindigkeit des Drahtes darstellt.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen Tachogenerator, der durch die Trommel angetrieben wird, dessen W Ausgang einem Potentiometer übermittelt wird, dessen Begulierhebel durch einen Detektor betätigt wird, der die Messung des Radius der Brahtspule ermöglicht.

Für den Fall, daß der Radius-Detektor ein mechanischer Taster ist, der mechanisch mit dem Regulierhebel des Potentiometers verbunden ist, wird vorzugsweise eine Dämpfung in die Terbindung eingebaut, um die Fluktuationen vollständig zu

dämpfen. ' ^::

Die Hauptanwendung der erfindungsgemäßen Torrichtung beruht in der Ableitung einer Spannung, die dazu verwendet werden kann, die lineare Geschwindigkeit eines Drahtes, der auf eine Trommel

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im auf- oder von einer Trommel abgewickelt wird/wesentlichen

konstant zu. halten, zum Beispiel zur Steuerung von Antriebs- und/oder Bremsvorrichtungen für die Trommel, und die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um die lineare Geschwindigkeit eines Drahtes, der zu einer Spule aufgewiekelt oder von einer Spule oder Trommel abgewickelt wird, durch die erfindungsgemäße elektrische Vorrichtung im wesentlichen konstant ζμ halten.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert. und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung "

Fig. 2 ein vereinfachtes Schalt schema der Vorrichtung, während Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit der erfinäungsgemäßen Vorrichtung versehenen Anlage veranschaulicht, bei der die lineare Geschwindigkeit des Drahtes der zu einer Spule auf eine Trommel aufgexd-ckelt wird im wesentlichen konstant gehalten wird.

Der Draht W wird zu einer Spule 3 aufgewickelt, die auf der Walze 2 einer Trommel 1 hergestellt wird, und der fiadius der Spule wird durchweine Tastrolle 5 gemessen, die auf dem Ende eines drehbar angelenkten Tastarmes 4 befestigt ist, der durch eine Feder 6 gegen die Spule gedrückt wird. Der Tastarm 4- ist ä durch eine Schraubenfeder 7 mit dem Regulierhebel 9 eines Drehpotentiometers 8 verbunden, der außerdem an eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung 10 angeschlossen ist.

Wie aus dem Schaltschema gemäß Fig. 2 zu ersehen ist, wird der Tachogenerator 11 durch die Trommel 1 angetrieben und sein Ausgang wird dem Potentiometer 8 übermittelt. Die Anordnung ist derart, daß die Ausgangsspannung Vo von dem Potentiometer 8 proportional der linearen Geschwindigkeit des Drahtes W ist.

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Eine Vorrichtung zur Steuerung des Motorantrietj.es einer Aufwickeltrommel, auf der eine Drahtspule in der Weise aufgewickelt wird, daß die linerare Geschwindigkeit des Drahtes im wesentlichen konstant gehalten wird, ist in Fig. 3' dargestellt. In der Anlage wird eine Aufwickeltrommel 1, auf der ein Draht ¥ aufgewickelt wird, durch einen Grleichstrom-Reihen-Zweifeldmotor /split series D.O. servo motor/ 20 über ein niehtj&argestelites Getriebe angetrieben, wobei die gegenüberliegenden Feldwicklungen 21 und 22 des Motors durch einen Gleichstromverstärker 25 gespeist werden (z.B. der Ausführung* wie sie in der deutschen Patentanmeldung Kr. 1 44O 856 beschrieben ist und welche zwei Ausgangskreise /output circuits/ aufweist, die mit jeder Feldwicklung 21 und 22 verbunden sind, welche selektiv in Abhängigkeit davon erregt werden, ob der Gleichstromeingang des Verstärkers über oder unter einem festgesetzten Wert liegi^.

Der Motor 20 treibt außerdem einen Tachogenerator 11 an, dessen Ausgang einem Potentiometer 8 übermittelt wird. Der Regulierarm 9 des Potentiometers wird durch einen drehbar angelenkten Tastarm 4- gesteuert, der mit dem Regulierhebel 9 verbunden ist und eine Tastrolle 5 trägt, welche sich auf der Spule 3 abstützt und Änderungen im Radius der Drahtspule 3, diejauf der Trommelwalze hergestellt wird, anzeigt.

Ein Rückführungssignal /feedback signal/, das durch die

Aus gangs spannung Vo von dem Potentiometer 8 erzeugt wird und

ist

proportional dem Produkt eines Spannungssignals/, das die Winkelgeschwindigkeit der Trommel darstellt, und eines Spannungssignals, das den Radius der Spule darstellt, liefert mit der Ausgangs-Hochfrequenzspannung /output SFV/ eines Sägezahngenerators 27 /ramp function generator/, der ein Bezugssignal erzeugt, das die gewünschte lineare Geschwindigkeit des Drahtes darstellt, den Eingangsgleichstrom /D.O. input/ zu dem Verstärker 23· Diese

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Eingangsenergie fließt durch einen Funktionsverstärker 24 /operational type amplifier/, der wirksam das Rückführungssignal Vo von dem Bezugssignal EFV trennt und ermöglicht, daß der geschlossene Regelkreis /closed loop system/ durch eine geeignet angeordnete Kapazität-Widerstandsschaltung stabilisiert wird, wie dies z.B. bei 25 dargestellt ist. !Fehler zwischen dem Bezugssignal RFV und dem Rückführungssignal Vo werden durch die Verstärker 23 und 24 verstärkt, und in Abhängigkeit davon, ob ein Fehler über oder unter einem festgesetzten Wert liegt, wird jedes Fehlersignal zu einer der Feldwicklungen 21 und 22 geleitet, um zu veranlassen, daß entweder ein Brems- oder Antriebsmoment über den Motor 20 auf die Trommel 1 in der· Weise übertragen wird, daß die resultierende Änderung in der linearen Geschwindigkeit des Drahtes W e**# die Fehlergröße reduziert·

Die Wirkungsweise der Vorrichtung sei nun mathematisch erklärt. Um die lineare Geschwindigkeit ν des Drahtes im wesentlichen konstant zu halten, muß das Produkt der Winkelgeschwindigkeit u/ der Trommel 21 und des Radius R der Spule 23 konstant gehalten werden, da

ν » U/ .R

Wenn ν direkt proportional der Bezugsspannung der Anlage sein soll, d.h. der Ausgangs-Hochfrequenzspannung RFV von dem Sägezahngenerator 27, so folgt, daß das Rückführungssignal Vo direkt proportional dem Produkt aus uy und R sein muß.

Nunmehr ist die Ausgangsspannung Vt des Tachogenerators 11 durch die Gleichung

Vt » Et . u/ gegeben,
wobei Kt eine Konstante

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und das Rückführungssignal Vo von dem Potentiometer 8 ist durch die Gleichung

Vo - Vn . kr . R

gegeben, wobei Vn die Spannung bedeutet, die an das Potentiometer angelegt wird, und kr eine Konstante der Vorrichtung zur Messung des Radius darstellt.

Da Vn = Vt ist, folgt, daß Vo - Et . Kr .W . R

und daß deshalb das Riickführungssignal Vo direkt proportional dem Produkt von w und R ist. Daraus folgt, daß, wenn das Bezugssignal RFV konstant ist, die lineare Geschwindigkeit des Drahtes, der auf die !Trommel i aufgewickelt wird, im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch i umriss enen Aus führungs form und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen -oder in Kombination- in der gesamten Zeichnung und Zeichnung offenbart sind.

Pat ent ans prüche

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Claims

71 044 Pü/Sch

Patentansprüche

H/ Verfahren zur Erzeugung einer Spannung, die proportional der linearen Geschwindigkeit eines Drahtes ist, der zu'einer Spule aufgewickelt oder von einer Spule abgewickelt wird, die auf einer Trommel aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Ableiten eines Spannungssignals, das die Winkelgeschwindigkeit der Trommel darstellt, das Ableiten eines Spannungssignals, das den Radius der Spule umfaßt, sowie die Verstärkung bzw. Multiplikation der genannten beiden Spannungssignale zusammen umfaßt, um ein Spannungssignal zu erzeugen, das die lineare Spannung des Drahtes darstellt.
2. Elektrische Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannung, die proportional der linearen Geschwindigkeit eines Drahtes ist, der zu einer Spule aufgewickelt oder von einer Spule abgewickelt, wird, die auf einer Trommel aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel zur Ableitung eines Spannungssignals umfaßt, üas die Winkelgeschwindigkeit der Trommel darstellt, Mittel zur Ableitung eines Spannungssignals, das den Radius der Spule darstellt, und Mittel zur Verstärkung bzw. Multiplikation dieser beiden Spannungssignale zusammen, um ein Spannungssignal zu erzeugen, das die lineare Geschwindigkeit des Drahtes darstellt.
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Tachogenerators, der durch die Trommel angetrieben wird, einem Potentiometer übermittelt wird, . und daß ein Detektor vorgesehen ist, der die Messung des Radius der Draht spule ermöglicht, und daß der Regulierhebel des Potentiometers durch, den Eadius-Detektor betätigbar ist, w ein Spannungssignal zu erzeugen, das die lineare Geschwindigkeit des Drahtes darstellt.

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4·. Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius-Detektor ein mechanischer Taster ist, der mechanisch mit dem Reguli erheb el des Potentiometers verbunden ist, und daß ein Dämpfungsmittel in der Verbindung zwischen dem Taster und dem Regulierhebel vorgesehen ist, um klei-.nere Fluktuationen vollständig zu dämpfen.
5· Elektrische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein Drehpotentiometer ist, daß der mechanische Taster eine Tast-P rolle umfaßt, die auf einem Ende eines drehbar angelenkten Tastarmes befestigt ist, welcher durch eine Feder auf die Spule gedrückt wird und welcher durch eine Feder mit dem Regulierhebel des Drehpotentiometers verbunden ist, und daß der Regulierarm mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung verbunden ist.
6. Verfahren, um die lineare Geschwindigkeit eines Drahtes, der zu einer Spule auf eine Trommel oder von einer Spule auf einer Trommel durch die elektrische Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 auf- bzw. abgewickelt wird, im wesentlichen konstant zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungssignal, das proportional dem Produkt eines Spannungssignals, das die Winkelgeschwindigkeit der. Trommel darstellt, und eines Spanmingssignals, das den Radius der Spule darstellt, kontinuierlich mit einem Bezugssignal verglichen wird, das eine gewünschte lineare Geschwindigkeit des Drahtes darstellt, und daß Fehler zwischen dem Signal, das proportional dem genannten Produkt ist, und dem genannten Bezugssignal dazu verwendet werden, um Antriebs- und/ oder Bremsmittel für die Trommel zu steuern.

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