DE2165691C3

DE2165691C3 - Kontaktloser Winkelstellungsgeber, insbesondere zur Fadenspannungsregelung bei Wicklerantrieben

Info

Publication number: DE2165691C3
Application number: DE19712165691
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 8500 Nuernberg Liska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1976-01-08
Also published as: NL7216703A; FR2170627A5; BE793416A; CH550379A; DE2165691B2; JPS4880837A; DE2165691A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen Winkelstellungsgeber, insbesondere zur Fadenspannungsregelung bei Wicklerantrieben, bei dem ein um eine Drehachse schwenkbar angeordneter zylindrischer Dauermagnetkörper auf ein ortsfest angeordnetes magnetfeldabhängiges Halbleiterbauelement, insbesondere einen Hallgenerator, einwirkt, welcher eine dem Drehwinkel des Dauermagnetkörpers bzw. dem Auslcnkwinkel eines Pendelwalzenarmes abhängige Spannung abgibt, wobei der Dauermagnetkörper und das magnetfeldabhängige Halbleiterbauelement von einem magnetischen Rückschlußteil umgeben sind.

Die Eigenschaften fadenförmiger Materialien, insbesondere Garne der Textilindustrie, können bei einem Wickelvorgang wesentlich verändert werden, wenn sich die Fadengeschwindigkeit oder die Fadenspannung während des Wickelvorganges ändert. Für sogenannte Achswickler werden deshalb drehzahlgeregelte Antriebe verwendet. Als Regelgröße findet entweder der Fadenzug (Hauptregelgröße) oder die Fadengeschwindigkeit (Ersatzrcgelgröße) Anwendung.

Zur Festlegung des Fadenzuges wird in der Regel eine sogenannte Pendel- oder Tänzerwalze eingesetzt. Eine solche Walze ist vom Faden umschlungen und wird bei einer Veränderung des Zuges von ihrer Ruhestellung ausgelenkt. Die gewünschte Fadenspannung wird entweder durch das Gewicht der Walze oder durch eine einstellbare Gegenkraft, meist in Form einer Feder, festgelegt, so daß die Auslenkung aus ihrer Ruhestellung ein Maß für die Abweichung von diesem Wert ist. Bei einem bekannten Wicklerantrieb wird die Auslenkung der Pendelwalze über

einen Pendelwalzenarm auf ein an Spannung liegen- Fig. 1 einen Schnitt durch den kontaktlosen Windes Geberpotentiometer übertragen, von dem dann kelstellungsgeber,

eine dem Auslenkwinkel proportionale Spannung ab- F i g. 2 eine Seitenansicht desselben und
genommen werden kann. Diese Spannung kann mit- F i g. 3 ein Prinzipschaltbild einer Fadenspantelbar oder unmittelbar als Sollwert einem Drehzahl- 5 nungsregelung mit dem kontaktlosen Winkelstelregler des Wicklerantriebes dienen. In diesem Zu- lungsgeber gemäß der Erfindung,
sammenhang wurde bereits vorgeschlagen, die dem Der kontaktlose Winkelstellungsgeber besteht im Auslenkwinkel einer Pendelwalze proportionale wesentlichen aus einem zylinderförmigen Dauenna-Gleichspannung dem Drehzahlregler einmal unmittel- gnetkörper 1, der auf einen ortsfest angeordneten bar über ein Vorhaltglied und einmal mittelbar über io Hallgenerator 2 einwirkt, welcher eine dem Drehein Begrenzungsglied, einen Integrator und einen winkel des Dauermagnetkörpers 1 abhängige Hall-Umkehrverstärker als Sollwert zuzuführen. spannung abgibt. Zu diesem Zweck ist der Dauer-

Da die Bewegung der Pendelwalze bei einem Wick- magnetkörper 1 entlang seines Umfangs mit einer

ler infolge der Changierung mit relativ hoher Fre- sinusförmigen oder trapezförmigen Magnetisierung

quenz erfolgt, unterliegt ein solches Geberpotential 15 versehen. Er ist somit zweipolig magnetisiert, wie in

einer sehr hohen Abnutzung. Ferner bereiten die Ein- F i g. 3 veranschaulicht ist. Der Dauermagnetkörper 1

stellung und Änderung der Einstellung der Faden- ist auf einer Welle 3 befestigt, welche mit Hilfe von

spannung erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere Kugellagern in den beiden Lagerschilden 4 und 5

bei Vorhandensein mehrerer Wickler, da je zu diesem gelagert ist. Der Dauermagnetkörper 1 ist von einem

Zweck das Gewicht und/oder die Federvorspannung 20 Wickelkörper 6 umschlossen. Der Wickelkörper

der Pendelwalzen geändert werden muß. trägt vorzugsweise vier Wicklungen 7, die um 90°

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zueinander angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist der kontaktlosen Winkelstellungsgeber der eingangs aii- Wickelkörper 6 mit Längsrippen 8 versehen, welche gegebenen Art derart zu verbessern, daß er mit be- zur Abstützung der Wicklungen sowie zur Befestisonderem Vorteil zur Fadenspannungsregelung von 25 gung innerhalb eines magnetischen Rückschlußteiles Wicklerantrieben herangezogen werden kann, wobei 9 dienen. Der magnetische Rückschlußteil 9 ist aus die Einstellung der Fadenspannung nicht nut wäh- einzelnen ringförmigen Lamellen zusammengesetzt, rend der Inbetriebnahme, sondern auch bei vollem An der einen Stirnseite des magnetischen RückBetrieb vereinfacht werden soll. Schlußteils 9 ist in einer Aussparung eines ferro-

Dies wird bei dem kontaktlosen Winkelstellungs- 30 magnetischen Ringes 10 der Hallgenerator 2 angegeber gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ordnet, wie Fig. 1 zeigt. Er ist auf einem TrägerIl zwischen Dauermagnetkörper und dem Rückschluß- befestigt, welcher sich durch den Lagerschild 5 erteil eine oder mehrere Wicklungen angeordnet sind, streckt und durch diesen gehalten ist. Die beiden welche den Dauermagnetkörper mit einem definierten Lagerschilde 4 und 5 sowie der magnetische Rück-Luftspalt umgeben, und daß durch mindestens eine 35 schlußteil 9, 10 sind mit Hilfe eines Aluminiumrohres der Wicklungen ein dem erforderlichen Rückstell- 12 zusammengefügt. Auf diese Weise besteht die moment (Fadenspannung) entsprechender Strom ge- Möglichkeit, die einzelnen Teile mit Hilfe des Maschickt ist. gnetformverfahrens zusammenzufügen.

Durch entsprechende Bemessung des Stromes kann Der Lagerschild 4 ist mit einem Befestigungsin einfacher Weise die Fadenspannung eingestellt 4° flansch 13 versehen, welcher Bohrungen 14 aufweist, werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber An dem anderen Lagerschild 5 ist eine elektroden bekannten Pendelwalzengebem, insbesondere bei nische Schaltung 15 angeflanscht, die mit Hilfe eines mehreren gemeinsam angetriebenen Wicklerantrie- Deckels 16 abgeschirmt ist. Der Deckel 16 ist an dem ben. In vorteilhafter Weise sind zur gemeinsamen Lagerschild 5 befestigt. Mit 17 ist ein Anschlußkabel Einstellung der Fadenspannung mehrerer Wickler- 45 bezeichnet, das durch eine zentrische Bohrung in der antriebe die der Zugspannung dienenden Wicklungen Kappe 16 geführt ist.

an einer gemeinsam einstellbaren Stromquelle ange- Wie F i g. 2 zeigt, ist mit der Welle 3 ein Pendelschlossen. Ein Abgleich kann in der Weise vorge- walzenarm 18 verbunden, der an seinem freien Ende nommen werden, daß in Reihe mit jeder Wicklung eine Pendelwalze 19 trägt,
ein Abgleichwiderstand geschaltet ist. 5° Wie F i g. 3 zeigt, wird ein über Galetten 2Cl und

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des kontakt- 21 geführter Faden 22 um die Pendelwalze 19 gelosen Winkclstellungsgcbers besteht darin, daß min- legt und einem Achswickler 23 zugeführt. Eine Achse destens eine der Wicklungen zur Einstellung eines 24 des Wicklers steht mit einem Gleichstrommotor bestimmten Dämpfungsmoments über einen Wider- 25 in Antriebsverbindung, dessen Drehzahl mit Hilfe stand kurzschließbar ist. In dieser Wicklung wird 55 einer Tachomaschine 26 überwacht wird. Der Gleichbei einer Änderung der Winkelstellung des Magnet- strommotor25 wird über einen Gleichstromsteller 27 körpers eine Spannung induziert, die einen über den beaufschlagt, welcher an einer Wechselspannung einstellbaren Widerstand vorgegebenen Strom treibt. liegt. Der Aussteuerungsgrad des Gleichstromstellers Die von dem Dauermagnetkörper in den Wicklungen 27 wird durch einen Regelverstärker 28 festgelegt, der induzierte Spannung kann auch zur Ableitung einer 60 wiederum seinen Istwert von der Tachomaschine 26 Vorhaltgröße für den Drehzahlregler verwendet erhält. Den Sollwert des Regelverstärkers 28 liefert werden, um kurzzeitig auftretenden Störgrößen sofort der kontaktlose Geber.

entgegenwirken zu können, ohne daß der Mittelwert Der kontaktlose Gebsr weist vier Wicklungen 71,

des Drehzahlsollwertes beeinflußt wird. 72, 73 und 74 auf, die um 90° gegeneinander ver-

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungs- 65 setzt angeordnet sind, wie Fig. 3 zeigt,

beispiel eines Winkelstcllungsgebers mit Hallgene- Je nach Stellung des Dauermagnelkörpers Il wird

rator dargestellt ist, wird die Erfindung näher er- die Ausgangsspannung des Hallgenerators 2 positiv,

läutert. Es zeigt Null oder negativ sein. In der in Fig. 3 gezeigten

Stellung ist die Ausgangsspannung des Hallgene- wird entsprechend absinken. Damit wird auch der

rators 2 Null. Die Ausgangsspannung des Hallgene- Drehzahl-Sollwert kleiner. Die Drehzahl fällt ab, bis

rators wird einem Differenzverstärker 29 zugeführt. die Pendelwalze wieder in Mittelstellung ist, d. h. die

Dessen Ausgangsspannung kann ebenfalls positive Fadengeschwindigkeit V1 der Aufwickelgeschwindig-

oder negative Polarität haben. Ein aus ihr abgelei- 5 keit V 2 entspricht.

teter Strom steuert über eine Begrenzungsschaltung Durch das Vorhaltglied 33 werden Lageänderun-30 einen Integrator 31. Dieser kann ein differenzie- gen der Pendelwalze 19 und die damit verbundenen rend rückgekoppelter Verstärker sein. Das Ausgangs- Spannlingsänderungen am Verstärker 29 direkt auf signal des Integrators 31 wird in einem Umkehrver- den Eingang des Drehzahlreglers 28 weitergegeben, stärker 32 verstärkt und dient dann als Sollwert für io Damit können kurzzeitige Änderungen der Zulieferden Regelverstärker28 im Drehzahlregelkreis. Der geschwindigkeit Vl, z.B. infolge einer Materialver-Ausgang des Differenzverstärkers 29 ist außerdem mit Streckung, unverzüglich ausgeregelt werden, ohne daß dem Regelverstärker 28 über ein aus einer RC-Kom- die Ausgangsspannung des Integrators merklich verbination bestehendes Vorhaltglied 33 mit dem Regel- ändert wird. Zu dem gleichen Zweck können jedoch verstärker 28 verbunden. Die Speisung des Hallgene- 15 auch die Wicklungen 73 und 74 herangezogen rators erfolgt über eine Stabilisierungsschaltung34. werden, in die bei einer relativen Änderung der Win-

Zur Festlegung der gewünschten Fadenspannung kelstellung des Dauermagnetkörpers 1 zu den Wickwird nun die Wicklung71 über einen Widerstand 35 lungen 73 und 74 eine Spannung induziert wird, deren mit der Versorgungsspannung verbunden. Durch ent- Höhe von d«/d< abhängt und damit einer Vorhaltsprechende Durchflutung der Wicklung 71 kann ein 20 größe entspricht.

entsprechendes Rückstellmoment über den Dauer- Mit dem kontaktlosen Winkelstellungsgeber gemäß

magnetkörper 1 eingestellt werden. der Erfindung kann also nicht nur eine dem Aus-

Mit Hilfe eines Widerstandes 36 kann die Wick- lenkwinkel des Pendelwalzenarms entsprechende

lung 72 belastet werden. Auf diese Weise kann eine Größe abgenommen werden, sondern in Verbindung

Dämpfung des Winkelstellungsgebers erzielt werden. 25 mit vier entlang des Umfangs angeordneten Wick-

An Hand der Fig. 3 wird die Funktionsweise lungen können zusätzlich ein Rückstellmoment, ein näher erläutert. Nimmt man an, daß die Pendel- Dämpfungsmoment und eine der Auslenkgesch\vinwalze 19 sich in Mittellage befindet, d. h., die Faden- digkeit proportionale Spannung erzeugt werden,
geschwindigkeit V1 ist gleich der Umfangsgeschwin- Dadurch, daß die Fadenspannung an dem Winkeldigkeit V 2 des Wicklers 23. In diesem Falle hat die 30 Stellungsgeber eingestellt werden kann, ergibt sich die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 29 den Möglichkeit, die Fadenspannung mehrerer Wickler Wert Null, da auf Grund der Stellung des Dauer- gleichzeitig einstellen zu können. Um die Fadenspanmagnetkörpers 1 auch der Hallgenerator 2 keine nungswerte mehrerer Wickler gleichzeitig um einen Spannung abgibt. Die Ausgangsspannung des Inte- gleichen Betrag verstellen zu können, müssen in allen grators31 hat in diesem Zustand einen bestimmten 35 Gebern die Wicklungen zur Fadenspannungserzeu-Wert, der über den Umkehrverstärker 32 den für gung verbunden und aus einer gemeinsamen Spandiesen Gleichgewichtszustand erforderlichen Dreh- nungsquelle gespeist werden. Zum Ausgleich von zahlwert U_A bestimmt. Vergrößert sich nun der Exemplarstreuungen der Geber ist es zweckmäßig, in Wickeldurchrnesser, wird bei gleichbleibender Motor- Reihe mit der entsprechenden Wicklung einen Abdrehzahl die Geschwindigkeit V 2 größer, und die 40 gleichwiderstand einzuführen.

Pendelwalze 19 wird auf Grund der Zugerhöhung Das Drehzahlniveau mehrerer Wickelantriebe kann

nach oben ausgelenkt. Damit ändert sich auch die in an sich bekannter Weise dadurch vorgenommen

Stellung des Dauermagnetkörpers 1. Der Hallgenerator werden, daß dem Eingang des Umkehrverstärkers 32

gibt eine Spannung ab. die den Differenzverstärker eine Spannung von negativer Polarität zugeführt

29 ansteuert. Die Ausgangsspannung des Integrators 45 wird.

31 vergrößert sich daher in negativer Richtung, und Mit 37 sind mechanische Anschläge für den Stel-

die Ausgangsspannung U_A des Umkehrverstärkers 32 lungsgeber bezeichnet, wie F i g. 2 zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktloser Winkelstellungsgeber, insbesondere zur Fadenspannungsregelung bei Wicklerantrieben, bei dem ein um eine Drehachse schwenkbar angeordneter zylindrischer Dauermagnetkörper auf ein ortsfest angeordnete? magnetfeldabhängiges Halbleiterbauelement, insbesondere einen Hallgenerator, einwirkt, welcher eine dem Drehwinkel des Dauermagnetkörpers bzw. dem Auslenkwinkel eines Pendelwalzenarmes abhängige Spannung abgibt, wobei der Dauermagnetkörper und das magnetfeldabhängige Halbleiterbauelement von einem magnetischen Rückschlußteil umgeben sind, dadurch gegekennzeichnet, daß zwischen Dauermagnetkörper (1) und Rückschlußteil (9, 10) eine oder mehrere Wicklungen (7) angeordnet sind, welche den Dauermagnetkörper (1) mit einem definierten Luftspalt umgeben, und daß durch mindestens eine der Wicklungen (7) ein dem erforderlichen Rückstellmoment (Fadenspannung) entsprechender Strom geschickt ist.

2. Kontaktloser Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Wicklungen (7) zur Einstellung eines bestimmten Dämpfungsmomentes über einen Widerstand (36) kurzschließbar ist.

3. Kontaktloser Geber nach einem der Anspräche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Wicklungen (7) zur Ableitung einer Vorhaitgröße für einen Drehzahlregler (28) vorgesehen ist.

4. Kontaktloser Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetkörper (1) entlang seines Umfanges mit einer sinusförmigen oder trapezförmigen Magnetisierung versehen ist.

5. Kontaktloser Geber nach einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vier um 90° gegeneinander versetzte Wicklungen (7t, 72, 73, 74) vorgesehen sind.

6. Kontaktloser Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (71 bis 74) den Dauermagnetkörper (1) allseitig umschließen.

7. Kontaktloser Geber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (71 bis 74) auf einem Wicklungskörper (2) aus Kunststoff aufgebracht sind, welcher den Permanentmagnetkörper (1) allseitig umschließt und an den Stirnseiten nabenförmige Ansätze zum Durchtritt der Welle (3) aufweist.

8. Kontaktloser Geber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungskörper (6) mit in axialer Richtung verlaufenden Stegen (8) versehen ist, welche dem Halt der Wicklungen und der Anordnung im Rückschlußteil (9, 10) dienen.

9. Kontaktloser Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dauermagnetkörper (1) tragende Welle (3) in stirnseitig angeordneten Lagerschilden (4, 5) gelagert ist, wobei diese Lagerschilde (4, 5) zusammen mit dem magnetischen Rückschlußteil (9, 10) über ein Aluminiumrohr (12) miteinander in Verbindung stehen.

10. Kontaktloser Geber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagerschild (4) Befestigungsflansche (13) aufweist, während an dem anderen Lagerschild (5) ein die Elektronik (IS) tragender Teil angeflanscht ist.

11. Kontaktloser Geber nach Anspruch IU, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektronik (15) tragende Teil von einer auf das zugeordnete Lagerschild (5) aufgesetzten Kappe (16) abgeschirmt ist.

12. Kontaktloser Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hallgenerator (2) ein Differenzverstärker (29) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangsspannung über ein Begrenzerglied (30) und ein integrationsglied (31) einem Umkehrverstärker (32) zugeführt ist, an dessen Ausgang der Sollwert (U_A) für einen Drehzahlregler (28) zur Verfugung steht.

13. Kontaktloser Geber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (29) unmittelbar über ein aus einer /?C-Kombination bestehendes Vorschaltglied (36) auf den Eingang des Drehzahlreglers (28) geschaltet ist.

"l4. Kontaktloser Geber nach Anspruchs oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahl-Niveaueinsiellung dem Eingang des Umkehrverstärkers (32) eine Spannung von negativer Polarität zuführbar ist.