DE2146508B2 - Einrichtung zur ermittlung der windungszahl eines auf einem haspel aufgewickelten bandes - Google Patents

Description

η =

bestimmt, wobei Z\ - Z₂ die Differenz aus der jeweils während einer der beiden Meßperioden erfaßten Anzahl der Impulse des zweiten Impulsgebers (7), χ die vorgegebene Anzahl der Haspelumdrehungen je Meßperiode, Za die dem jeweiligen Anfangsdurchmesser des Haspeldornes (1) entsprechende Anzahl der Impulse des zweiten Impulsgebers und ρ die vom Beginn deir ersten bis zum Beginn der zweiten Meßperiode vorgegebene Anzahl der Haspelumdrehungen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus einer die Differenz Z\ — x- Z₀ und die Differenz Z\ — Z-i bildenden Einrichtung (8), einer den Wert η bestimmenden Auswerteschaltung (9), einer Steuereinrichtung (10) und einer der Auswerteschaltung nachgeschalteten Vergleichseinrichtung (11) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Differenz bildende Einrichtung (8) zwei an den zweiten Impulsgeber (7) angeschlossene Zähler (26,34) enthält, von denen der eine (26) die während der ersten Meßperiode abgegebenen Impulse in Vorwärtsrichtung und die während der zweiten Meßperiode abgegebenen Impulse in Rückwärtsrichtung zählt und von denen der andere (34) nach Freigabe durch einen an den zweiten Impulsgeber (7) angeschlossenen, auf die von der Spreizung des Haspeldornes abhängige Anzahl (xZo) der Haspelumdrehungen gesetzten Zähler (28) die während der zweiten Meßperiode abgegebenen Impulse zählt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe χ als eine ungerade Zahl eingebbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung: (9) einen ersten Paralleladdierer (35), der die am Ende der zweiten Meßperiodi; in dem anderen Zähler (34) der die Differenzen bildenden Einrichtung (8) stehende Zahl ρ mal in eine Zähleinrichtung (38) setzt, welche über eine Vergleichszähleinrichtung (39) mit einer weiteren Zähleinrichtung (43) verbunden ist und einen zweiten Paralleladdierer enthält, der die in dem Vorwärts-Rückwärtszähler (26) stehende Zahl so oft

in die weitere Zähleinrichtung (43) zählt, bis die in der Vergleichszähleinrichtung (39) gebildete Differenz der Zählerstände der beiden Zähleinrichtungen (38,43) Null ist, wobei die Anzahl der Additionen in einen zusätzlichen Zähler (44) gezählt und bei Erreichen des Differenzwertes Null der Unterschied zwischen dem Zählerstand des zusätzlichen Zählers (44) und dem Zählerstand eines an den ersten Impulsgeber (4) angeschlossenen, bei einer (x-1)/2 entsprechenden Anzahl dar Haspelumdrehungen freigegebenen Zählers (45) in ein durch den ersten Impulsgeber (4) leerzuzählendes Zählgerät (47) gesetzt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (9) ein fest verdrahteter Rechner ist

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) einen Zähler (12), die Differenzen bildende Einrichtung (8) steuernde Abfrageeinrichtungen (13 bis 16), den Ablauf in der Auswerteschaltung (9) steuernde Geräte (17-21), einen Hilfszähler (23) und eine Schaltstufe (22) umfaßt, die nach Ablauf eines aus der ersten und der zweiten Meßperiode bestehenden Meßvorganges einen weiteren Meßvorgang einleitet.

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (11) das die jeweils ermittelte Windungszahl enthaltende Zählgerät (47) und eine Vergleichsstufe (48) umfaßt, die den Zählerstand des Zählgerätes (47) mit dem Zählerstand eines Zählers vergleicht, der in einer den Haspel selbsttätig stillsetzenden Einrichtung enthalten ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Windungszahl eines auf einem Haspel in übereinanderliegenden Windungen aufgewickelten, vorzugsweise bandförmigen Materials, während des Abwickelvorganges, mit einem ersten an den Haspel gekuppelten Impulsgeber und einem zweiten von dem abzuwickelnden Material angetriebenen Impulsgeber und mit einer den beiden Impulsgebern nachgeschalteten Schaltungsanordnung.
Bei einer bekannten Einrichtung zur selbsttätigen Stillsetzung eines Bandwalzwerkes (DT-OS 15 88 782) sind den Haspelantriebsmotoren je ein Tachogenerator und ein Impulsgeber zugeordnet. Dabei sind die von den Impulsgebern erzeugten Impulse ein Maß für die jeweils beim Abwickeln noch auf dem Haspel vorhandenen Windungen. Die der Anzahl der Windungen proportionale Spannung und das Produkt aus der vom abhaspelseitigen Tachogenerator und aus einer der Drehzahl des Walzmotors proportionalen Spannung werden miteinander verglichen und daraus ohne Kenntnis der absoluten Anzahl der Windungen der von der Walzgeschwindigkeit abhängige, kürzeste Bremsweg ermittelt. Bei dieser Einrichtung muß jedoch das Band mindestens einmal von dem einen auf den anderen Haspel abgewickelt worden sein. In Anlagen, die ein zu behandelndes Band nur einmal durchläuft, z. B. Tandemstraßen, Verzinnungs- und Verzinkungsbäder, beizanlagen usw., ist diese bekannte Einrichtung nicht verwendbar.

Aus der US-PS 35 64 219 ist ferner eine Anordnung zur Messung und Anzeige der Länge eines auf einer Spule aufgewickelten dünnen und flexiblen Bandes, beispielsweise eines Magnetbandes für Tonbandgeräte, bekannt, bei der ein die Anzahl der Spulenumdrehungen und ein die Bandlänge messender Impulsgeber ν orgesehen sind und die von dem Impulsgeber erzeugten Impulse einer Schaltungsanordnung zur Auswertung und Anzeige der auf der Spule jeweils noch vorhandenen Bandlänge zugeführt werden. Zur Bestimmung der Bandlänge wird hier der mittlere Wicklungsdurchmesser herangezogeri. Eine genaue Bestimmung der Bandlänge ist daher nur im Bereich dieses mittleren Wicklungsdurchmessers möglich. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Band flexibel ist und dementsprechend die einzelnen Windungen auf der Spule eng aneinander liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die auf einem nur in Abwickelrichtung betriebenen Haspel jeweils noch vorhandene Anzahl der Windungen möglichst genau zu ermitteln. Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung der erste an den Haspel gekuppelte Impulsgeber und ein zweiter, von dem abzuwickelnden Materia! angetriebener Impulsgeber an eine Schaltungsanordnung angeschlossen, die aus der Anzahl der jeweils während einer vorgegebenen, die Dauer einer ersten meßperiode festlegenden Anzahl von Haspelumdrehungen und während einer zweiten, um eine vorgegebene Anzahl von Haspelumdrehungen später beginnenden Meßperiode gleicher Dauer abgegebenen Impulse des zweiten Impulsgebers die Windungszahl nach der Formel

P(Z₂- x- Z_n

Z₁ -Z₂

-■-·■ +

χ —

bestimmt, wobei Zi- Z₂ die Differenz aus der jeweils während einer der beiden Meßperioden erfaßten Anzahl der Impulse des zweiten Impulsgebers, χ die vorgegebene Anzahl der Haspelumdrehungen je Meßperiode, Zo die dem jeweiligen Anfangsdurchmesser des Haspeldornes entsprechende Anzahl der Impulse des zweiten Impulsgebers und ρ die vom Beginn der ersten bis zum Beginn der zweiten Meßperiode vorgegebene Anzahl der Haspeiumdrehungen ist.

Die in der Ausweiteschaltung ermittelte Windungszahl wird vorteilhafterweise einer Einrichtung zugeführt, die den Haspel selbsttätig in Abhängigkeit von der Windungszahl unter Berücksichtigung der jeweiligen Bandgeschwindigkeit stillsetzt.

Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt ist.

In F i g. 1 ist ein Abhaspei schematisch wiedergegeben, auf dessen Dorn 1 ein bandförmiges Material 2 zu einem Bund 3 aufgewickelt ist. An den Haspel, beispielsweise unmittelbar an den Haspeldorn, ist ein Impulsgeber 4 gekuppelt, der je Umdrehung des Haspeldorns einen Impuls abgibt und dessen Ausgangsimpulse durch einen Impulsformer 5 in Rechteckimpulse Ih geformt werden. Von dem bandförmigen Material 2 wird eine Rolle 6 angetrieben, mit der ein weiterer Impulsgeber 7 mit nachgeschaltetem Impulsformer 5 verbunden ist. Die vom Impulsgeber 7 abgegebenen Impulse /«entsprechen also je einer Bandlängeneinheit. Betrachtet man den Vorgang während des Aufwikkelns, dann nimmt der Radiuc η des Haspeldorns mit jeder Windung des aufgewickelten Bandes um a zu, wenn mit a die Dicke des Bandes unter Berücksichtigung des Füllfaktors bezeichnet ist. Der Umfang U des Bundes nimmt dabei um den Betrag 2 a-π zu. Daraus ergibt sich

für die erste Windung:

U_x -- (r, + α) ■ 2.τ = (2r, + 2α) ■ .τ

für die zweite Windung: U₂ = (r, + a + a) ■ 2.τ '5 = (2r, + 4«) ■ .7

für die «-te Windung: LZ_n = (r, + η ■ a) ■ In

= (2r, + 2/1«)· .7

Darin ist 2 · r, ■ .7 — U₀ der Umfang

des Haspeldorns.

Bei einer Umdrehung des Bundes erzeugt der Impulsgeber 7 Zi Impulse, die mit der Längeneinheit / multipliziert die einer Windung entsprechende Bandlänge ergibt. Die dem Umfang des Bundes entsprechende Bandlänge ist beispielsweise

bei π Windungen Uo+ η ■ 2 a■ π = Z\ ■ λ bei r-ρ Windungen 1/ο+(π-ρ)-23·π

Hierin ist noch der Umfang des Haspeldornes

enthalten, der einer Impulsanzahl Z₀ des Impulsgebers 7 multipliziert mit der Längeneinheit A entspricht. Die Anzahl Z₀ der Impulse ist ein fester, von der Haspeldornspreizung abhängiger Wert.

Mit Z₁ = Zi" + Z₀ und Z₂ = Z₂"+ Z₀ ergibt sich

und nach Abzug von Uo= Zo-A durch Division dieser beiden Gleichungen

bei π Windungen

bei η—ρ WindungenUd+(n—p)· 2a-π

η ■ la ■ η (η - ρ) ■ 2a ■ .7

so Daraus läßt sich die Windungszahl η bestimmen zu:

η =

Z₁" - Z₂"

Es sind also zwei Messungen erforderlich, die um ρ Haspelumdrehungen verschoben sind. Zweckmäßigerweise wird jedoch zur Ermittlung der Windungszahl nicht die je einer Windung entsprechende Anzahl von Impulsen des Impulsgebers 7 ausgewertet, sondern eine Meßperiode gewählt, die mehrere Windungen umfaßt. Dadurch wird die Meßgenauigkeit erhöht. Beginnend mit π Windungen ergibt sich für χ Windungen eine Bandlänge von

U = xü_B+ jx-,1 - (.Y-I) = .vL/,,4-

.ν η -.ν

Wird diese Bandlänge in Beziehung zu der entsprechenden, vom Impulsgeber 7 erzeugten Impulszahl gesetzt, so ist

U = χ · U₀ ■+■ (χ · >i — χ— j—J ■ 2ii.-7 = Z₁" ■ /. + χ · Z₀ ■ /. nach Wiederholung der Messung nach ρ Haspelumdrehungen

J_n + I χ» — x/> - χ ~--r—I · 2ii.7 = Z₂" · /. + χ ■ Z₀ · /..

U₁, = χ

Da Ud=Zo-K folgt nach Division der ersten durch die zweite Gleichung

χ in - χ —y—J ^{- Z}2 = -^x(" - P - ^Λ-₇—j · Z₁"

χ - 1

π (Z₂" - Z₁") = ρ · Z₁" + -y- · (Z₂" - Z₁")

ζ-,

Das gilt, wenn π die Windungszahl zu Beginn der 1. Meßperiode sein soll. Genau so läßt sich ableiten, daß die Windungszahl π zu Beginn der 2. Meßperiode, also ρ Windungen später.

/7 =

ρ- Z₂ χ -

zr-z₂

25

Die Windungszahl wird demnach aus zwei Messungen bestimmt, die sich jeweils über eine Periode von χ Windungen bzw. Haspelumdrehungen erstrecken und von denen die zweite nach ρ Haspelumdrehungen nach Beginn der ersten eingeleitet wird.

Dabei ist

Z^" = Z,-x-Z₀UnUZ₂" = Z₂-x-Z₀-

Die in Fig.2 dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt eine die Differenz Z\-xZo und die Differenz Zi-Z₂ bildende Einrichtung 8, eine Auswerteschaltung 9, eine Steuereinrichtung 10 und eine Vcrgleichseinrichtung 11. Die Steuereinrichtung 10 enthält einen Zähler 12, dem Abfrageeinrichtungen 13 bis 16 und Steuergeräte 17 bis 22 nachgeschaltet sind, einen Hilfszähler 23 und eine Verriegelungseinrichtung 24. Der Zähler 12 und der Hilfszähler 23 sind vlber den Verstärker 5 an den Impulsgeber 4 angeschlossen.

Sind alle Anfangsbedingungen erfüllt, gibt die Verriegelungseinrichtung 24 ein Signal an die Abfragevorrichtung 13, die ihrerseits fiber eine in der die Differenz bildenden Einrichtung 8 vorgesehene Verriegelungseinrichtung 25 einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 26 freigibt Der Zähler 26 zählt die Anzahl Zi=(Zi"+x-Zo) der vom Impulsgeber 7 abgegebenen Impulse. Nach χ Haspelumdrehungen stoppt die Abfragevorrichtung 14 den Zähler 26. Hat der Haspel vom Beginn der ersten Messung an gerechnet ρ Umdrehungen ausgeführt, gibt die Abfragevorrichtung 15 den Zähler 26 für die zweite Meßperiode frei, der während weiterer, von der Abfragevorrichtung 16 vorgegebener χ Windungen mit den Impulsen des Impulsgebers 7 rückwärts gezählt wird. Am Ende der zweiten Meßperiode steht daher im Zähler 26 die Zahl Zi-Z₂=Zi"-Z₂". Gleichzeitig mit dem Beginn der zweiten Meßperiode wird über eine weitere Verriege lungseinrichtung 27 ein Zähler 28, der auf die dem Haspeldornumfang entsprechende Zahl x- Zo gesetzt ist, gestartet und durch die Impulse des Impulsgebers 7 leergezählt. In der in der Zähler 28 gesetzten Zahl ist die Spreizung des Haspeldorns berücksichtigt, die in eine Einrichtung 30 eingegeben und über einen Analog-Digital-Wandler 29 dem Zähler zugeführt wird. Außerdem kann die im Zähler stehende Zahl beispielsweise durch einen Umschalter 31 in Abhängigkeit vom Durchmesser der Rolle 6 korrigiert werden. Hat der Zählerstand des Zählers 28 den Wert Null erreicht, wird über eine Nullauswertung 32 und eine Verriegelungseinrichtung 33 ein Zähler 34 gestartet, der die weiteren, während der Meßperiode vom Impulsgeber 7 abgegebenen Impulse zählt. Am Ende der zweiten Meßperiode steht in diesem Zähler die Impulszahl Z₂"=Z₂-χ-Z₀,die nach Freigabe durch das Steuergerät 17 mittels eines an eine Zählvorrichtung 36 und einen Taktgeber 37 angeschlossenen Paralleladdierers 35 ρ mal in einen Zähler 38 gesetzt wird. Hier steht dann p-Z₂". Im Anschluß hieran gibt das Steuergerät 18 eine an einen weiteren Taktgeber 41 angeschlossene Einrichtung 40 frei, die den Stand des Zählers 26 (d. h. die Zahl Z_x"-Z₂") über einen Addierer 42 so oft in einen Zähler 43 einzählt, bis der Zählerstand im Zähler 43 dem des Zählers 38 entspricht. Zum Vergleich der Zählerstände ist eine Vergleichszähleinrichtung 39 vorgesehen, die bei einer Differenz Null zwischen den Zählerständen die Einrichtung 40 sperrt Die Anzahl der vom Paralleladdierer 42 ausgeführten Additionen wird durch einen ebenfalls an die Einrichtung 40 angeschlossenen Zähler 44 gezählt. Die nach Abschluß! des Zählvorganges im Zähler 44 stehende Zahl π ist gleich dem Ausdruck ρ-Z₂"/(Z\"-Z₂"), der die Windungszahl bei Beginn der zweiten Messung vermindert um (x—1)/2 angibt Gleichzeitig mit dem Start der zweiten Meßperiode durch das Steuergerät 15 beginnt auch der Hilfszähler 23 die Impulse des Impulsgebers 4 zn zählen. Nach (x-1)/2 Windungen bzw. Haspelumdrehungen zählt ein Zähler 45 die Impulse des Impulsgebers 4 so lange, bis bei gleichem Zählerstand der Zähler 38 und 43 die Zählung beendet und der der Windungszahl n" entsprechende Zählerstand mittels eines Paralleladdierers 46 vom Stand des Zählers 4» subtrahiert wird. Mit Hilfe der Steuergeräte 19 und 20 wird der nun im Zähler 44 stehende Wert ti - n", der gleich der Windungszahl π des Abhaspeis in diesem Moment ist; in den Zähler 47 der Vergleichseinrichtung I! gesetzt Dieser Wert wird nun laufend durch die Impulse des Impulsgebers 4 rückwärts gezählt und entspricht der jeweils noch vorhandenen Windungszahl Eine Vergleicnsvorrichtuttg 48 vergleicht den Zählerstand des Zählers 47 mit dem Zählerstand eines Zählers einer den Haspel selbsttätig stillsetzenden Einrichtung (Pfeil 49). Ergibt der Vergleich, daß der Zählerstand des Zahlers 47 kleiner als der des Zählers in der Stillsetzautomatik ist, so wird der Zählerstand des Zählers 47 mit Hilfe der Steuergeräte 19 und 21 in den Zähler der Stillsetzautomatik gesetzt (Pfeil 50), d.h. ist der bei der

Wiederholung ermittelte Wert η=ti — rf' kleiner als der im ersten Meßvorgang ermittelte Wert, so wird der kleinere Wert in die Stillsetzautomatik übertragen.

Hat der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 26 seinen höchsten Zählerstand vor Ablauf der vorgegebenen χ Haspelumdrehungen erreicht, so wird der MIeßvorgang

nach Ablauf einer in dem Hilfszähler 23 vorgegebenen Anzahl von Haspelumdrehungen wiederholt

Über die Schaltstufe 22 kann der Meßvorgang nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit auch dann wiederholt werden, wenn die Messungen in der ersten und zweiten Meßperiode ordnungsgemäß abgelaufen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 525/197

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung der Windungszahl eines auf einem Haspel in übereinanderliegenden Windungen aufgewickelten, vorzugsweise bandförmigen Materials, während des Abwickelvorganges, mit einem ersten an den Haspel gekuppelten Impulsgeber und einem zweiten von dem abzuwikkelnden Material angetriebenen Impulsgeber und mit einer den beiden Impulsgebern nachgeschalteten Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus der Anzahl der jeweils während einer vorgegebenen, die Dauer einer ersten Meßperiode festlegenden Anzahl von Haspelumdrehungen und während einer zweiten um eine vorgegebene Anzahl von Haspelumdrehungen später beginnenden Meßperiode gleicher Dauer abgegebenen Impulse des zweiten Impulsgebers (7) die Windungszahl nach der Formel