DE2313393A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der wickeldicke - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur 3estimmung der Wicjeldicke Die Erfindung bezieht sich au; ein Verfahren und eine 5 richtung zur Bestimmung der Wickeldicke einer mit Wickelgut bewickelten Spule während des Wickelvorganges.
• Beim Aufwickeln oder Abwickeln eines Wickelgutes kann es wünschenwert sein, daß ein Meßwert zur Verfügung steht, der während des laufenden Wickelvorganges abgeleitet wird und kontinuierlich der Anderung der Wickeldicke folgt. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Wickeldicke beim Wickelvorgang kontinuierlich zu erfasssen.
• Es sind verschiedene mechanische Abtasteinrichtungen bekannt, bei denen ein Fühler den Wickel abtastet. Der Fühler steht dabei mit dem Wickel in mechanischer Wirkverbindung und wird in Abhängigkeit von der Wickeldicke ausgelenkt. Mit dem Fühler ist eine Anzeigeeinrichtung gekoppelt, Derartige tiechanische Abtasteinrichtungen haben verschneden schwierwiegende Nachteile. Da der Fühler mit dem Wickelgut in Wirkverbindung steht, lä23t sich es oft nicht vermeiden, daß das Wickelgut beschädigt wird, insbesondere, wenn es sich um empfindliches Material handelt.
• Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Fühler das Einsetzen und Abnehmen des Spulenkörpers an der Wickelmaschine erschwert, da dieser für den Wickelvorgang in den Raum zwischen den Spulenflanschen eingeführt und nach dem Wickelvorgang wieder aus dem Bereich des Spulenkörpers herausgeschwenkt werden muß. Die Lagerung des Fühlers bedingt eine Nachjustierung der Nullstellung der Anzeigeeinrichtung beim Wechseln eines Spulenkörpers, wenn der ^ Anzeigewert eine ausreichende Genauigkeit aufweisen soll. durch die Toleranz der Lagerung des Fühlers ist auch die Meßgenauigkeit einer derartigen mechanischen Abtasteinrichtung begrenzt. Hinzu kommt, daß sowohl bei gleitender, als auch bei rollender Reibung der Abtasteinrichtung ein gewisser Verschleiß auftritt, der die Lebensdauer herabsetzt oder den Austausch einzelner Teile erforderlich macht. Insbesondere bei kleinen Zugspannungen önnen die Reibungskräfte den Zugspannungsverlauf ungünstig beeinflussen.
• Verbesserungen sird bereits dadurch erzielt worden, daß anstelle der mechanischen Abtastung eine berührungslose, z.B.
• mit einer Lichtschranke oder einem elektrischen Näherungsschalter, gewählt wurde. Diese Einrichtungen erfordern aber einen beträchtlichen steuer- und regelungstechnischen Aufwand, da ja ein Signal am Ausgang gewünscht ist, das sicht kontinuierlich mit der Wickeldicke ändert. Außerden nuß bei einer Lichtschranke eine Abschirmung gegen Streulicht vorgesehen sein. Elektrische Annäherungschalter sprechen zur aus Metalle an, wodurch einer universellen Einsetzbarkelt Grenzen gesetzt sind. Der Nachteil der Behinderung bei Einsetzen und Abnehmen eines Spulenkörpers und der bei normalen Aufwand gringen Genauigkeit bleibt aber auch bei solchen berührungslosen Abtasteinrichtungen bestehen.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Wickeldicke einer mit Wickelgut bewickelten Spule während des Wickelvorganges zu schaffen mit denen unter Ausschaltung bekannter Meßmethoden während des Wickelvorganges die Wickeldicke mit einem minimalen Aufwand kontinuierlich und sehr genPu erfaßt werden kann, ohne daß dafür eine Wirkverbindung von außen zum Wickel benötigt wird.
• Gemäß dem ersten, auf ein Verfahren gerichteten übergeordneten Erfindungsgedanken kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß aus einem der Spulendrehzahl proportionalen Signal und einem der Geschwindigkeit des Wickelgutes proportionalen Signal durch Verknüpfung beide1 Signale ein Neßwertsgnai für die Wickeldicke abgeleitet wird.
• Zwei Sonderfälle ergeben besonders einfache Verfahren. Wenn die GeschwindigKeit des Wickeigutes oder die Drehzahl der Spule konstant ist, so können die entsprechenden Signale als konstante Größe vorgegeben werden.
• Ist die Geschwindigkeit zwar nicht konstant, aber doch durch Regelung mittels eines Sollwertpotentiometers vorgegeben, so kann zur Bildung des Geschwindigkeitssignals auf eine Messung verzichtet werden. Es wird in diesem Falle das Verfahren so vereinfacht, daß die Geschwindigkeit des Wickelgutes geregelt und das Geschwindigkeitssignal durch den Sollwert der Regelung oder eine diese proportionale Größe gebildet wird. Ein entsprechendes Verfahren läßt sich erfindungsgemäß auch bei geregelter Spulendrehzahl anwenden, das dann zweckmäßigerweise so ausgelegt ist, daß die Drehzahl des Spulmotors geregelt und das Drehzahl signal durch den SolLer der Regelung oder eine diesem proportionale Größe gebildet wird.
• Der auf eine Vorrichtung gerichtete weitere übergeordnete Erfindungagedanke kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß eine ein der Spulendrehzahl proportionales Drekzaklsignal abgebende DrehzahlmeBeinrich-'-ur~g und eine ein aer Geschwindigkeit des Wickelgutes proportionales Geschwindigkeitssignal abgebende Geschwindigkeitsmeßeinrichtung sowie eine Verknüpfungseinrichtung vorgesehen sind, die das Drehzahl signal und das Geschwindigkeitssignal nach einer vorgegebenen Verknüpfungsfunktion zum Meßwertsignal verarbeitet.
• Tm allgemeinen Falle, daß sich die Geschwindigkeit in unbeeir*-flußbarer Weise während des Wickelvorganges ändert, nach sie in einer besonderen Meßeinrichtung erfaßt werden. Hierfür eignet sich mit Vorteil ein Tachogenerator, der mit einem Laufrad für das Wickelgut gekuppelt ist. Dabei ist auf schlupffreien Lauf zu achten. Vorzugsweise ist der Tachogenerator mit einem solchen Rad zu kuppeln, das ohnehin benötigt wird, wie z.B. eine Zugscheibe, eine Umlenkrolle oder ein Längenmeßrad, Um dieses Meßrad auch zur elektronischen oder elektronisch mechanischen Längenmessung verwenden zu können, wird gemäß einer erfinderischen Weiterbildung vorgeschlagen, daß der Durchmesser des vom Wickelgut schlupffrei umschlungenen Rades unter Berücksichtigung der Dicke des Wickelgubes so groß gewählt ist, daß ihr Umfang dividiert durch die Polpaarzahl des verwandten tachogenerators und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rad und dem Tachogenerator nultipliziert mit einer ganzen Zahl, vorzugsweise mit einer Potenz von 2, eine Zehnerpotenz der Längeneinheit ergibt. Bei dieser Auslegung kann nämlich als achogenerator ein Wechselstromgenerator verwendet werden, dessen Wechselspannungssignal vor der Gleichrichtung abgegeriffen und einem Analog-Digital-Wandler zugeführt wird, der die Nulldurchgänge abzvhlt.
• Anders sich die Spulendrehzahl in unbeeinflußbarer Weise, z.B.
• dann, wenn die Geschwindigkeit konstant ist, so ruß sie meßtechnisch erfaßt werden. Hierzu eignet sich ein Tachogenerator, der mit- derSpulenwelle synchron umläuft. Auch kann in an sich bekannter Weise die Leerlaufdrehzahl des Spulnotors aus seiner Ankerspannung und seinem Ankerstrom berechnet werden, falls es ein Gleichstrommotor ist. Spezialmotoren liefern direkt ihr Drehzahlsignal Sollen Spulen mit verschiedenen Kerndurchmessern verwendet werden, so wird gemäß einer nicht naheliegende Weiterbildung vorgeschlagen, den Drehzahlistwert derart zu bewerten, daß der Ausgang der Bewertungseinrichtung vom Kerndurchmesser unabhängig wird. Dies bedeutet, daß zweckmäßigerweise das Drehzahlsignal durch Hultiplikatien mit einem dem jeweiligen Kerndurchmesser proportionalen Wert in ein der Unfangageschwindigkeit des Kernes proportionales Signal umgeformt wird.
• Dieses Signal ist dann nur noch von der Geschwindigkeit des Wickelgutes und der relativen, d.h. der auf den jeweiligen Kerndurchmesser bezogenen Wickeldicke abhängig. Entsprechend wird die Vorrichtung so fortgebildet, daß eine Bewertungseinrichtung vorgesehen ist, durch die das Drehzahlsignal mit einem dem jeweiligen Kerndurchmesser der Spule proportionalen Wert multiplizierbar ist. Dabei können mit Vorteil mehrere fest auf verschiedene Kerndurchmesser abgestimmte Bewertungseinrichtungen vorgesehen sein. Dabei wird es in den meisten Fällen erwünscht sein, die Wickeldicke vom Kerndurchmesser aus zu bestimmen. Dies wird dadurch auf einfache Weise erreicht, daß das Drehzahlsignal und/oder das Geschwindigkeitssignal bei leerer Spule so abgeglichen werden, daß das Heßwertsignal den Wert mull annimmt.
• Andert sich die Geschwindigkeit des Wickelgutes, so darf sich der Meßwert für die Wickeldicke nicht mit ändern. Die Geschlrrdigkeitsänderungen werden daher kompensiert. Hierfür gibt es zwei nicht naheliegende Möglichkeiten, Einmal ist vorgesehen, daß aus dem Drehzahlsignal und dem Geschwindigkeitssignal ein Quotientensignal gebildet wird und daß von diesem Quotientsignal das der leeren Spule zugeordnete konstante Quotientsignal subtrahiert wird. Die zweite MöglichReit sieht vor, daß aus den Drehzahlsignal und dem Geschwindigkeitssignal ein Differenzsignal gebildet wird und daß dieses Differenzaignal durch das Drahzahlslgnal oder das Geschwindigkeitssignal dividiert wird.
• Die Vorrichtungen dazu kennzeichen sich dadurch, daß das Drehzahl signal und das Geschwindigkeitssignal einer Divisionseinrichtung der Verknüpfungseinricht-ung zufbar sind, 7 c;aX5 das Ausgangs signal derselben zusammen mit einem auf einen konstanten Wert einstellbaren Bezugssignal einer Additionseinrichtung der Verknüpfungseinrichtung zuführbar ist und daß das Ausgangasignal der Additionseinrichtung als Heßwertsignal verwendbar ist, oder aber daß das Drehzahlsignal und das Geschwindigkeitssignal einer Additionseinrichtung der Verknüpfungseinrichtung zuführbar sind, daß das Ausgangssignal derselben und das Drehzahlsignal oder das Geschwindigkeitssignal einer Divisionseinrichtung der Verknüpfungseinrichtung zuführbar sind und daß das Ausgangsaignal der Divisionseinrichtung als Meßwertsignal verwendbar ist.
• Jede der beiden Möglichkeiten läßt zwei In der Wirkung g -arterschiedliche Lösungen zu, je nachdem, ob das Divisorsignal nämlich dasjenige Signal, durch das das andere dividiert wird, durch die Geschwindigkeit oder durch die Drehzahl gebildet wird. Wird das Geschwindigkeitssignal oder die Differenz zwischen Geschwindigkeits- und Drehzahl signal durch das DreL-zahlsignal dividiert, so ergibt sich als Quotient ein der Wickeldicke direkt proportionales Signal. Wird dagegen durch das Geschwindigkeitssignal dividiert, so ergibt sluh als Quotient ein der Wickeldicke umgekehrt proportionales be-ov nes Drehzahlsignal. Dieses ist jedoch auch ein eindeutiges Maß für die Wickeldicke und kann als Meßwert gemäß der Erfindung verwendet werden, wenn keine besonderen Ansprüche an die Prcportionalität zwischen Meßsignal und Wickeldicke gestellt werden. Insbesondere bei geringem Kern-Flansch-Abstand ist der Proportionalitätsfehler klein.
• Diese Division läßt sich nicht nur durch eine elektrische Divisionseinrichtung, sondern auch durch eine elektromechanische Einrichtung durchführen, wenn die Divisorgröße geregelt ist.- Ein hierauf gerichteter Erfindungsgedanke kannzeichnet sich dadurch, daß die Divisor-Größe mit konstanten Sollwert geregelt und mit einer Führungsgröße im Istwertzweig der Regelung multipliziert und die Dividenden-Größe mit der gleIchen Ftiirungsgröße multiliziert wird. Alternativ kann auch ein Verfahren zur Anwendung kommen, bei dem die Divisor- Größe geregelt und mit einer Führungsgröße im Sollwert zweig der Regelung multipliziert und die Dividenden-Größe durch die gleiche Führungsgrößa dividiert wird.
• Entsprechend kennzeichnet sich die jeweils zugeordnete Vorrichtung dadurch,- daß im istwertzweig der Regeleinrichtung, sowie im Meßwertzweig der nicht geregelten Größe je eine Bewertungseinrichtung vorgesehen ist und daß beide Bewertungseinrichtungen auf den gleichen Wert einstellbar sind, oder aber dadurch, daß im Meßwertzweig der nicht geregelten Größe ein steiler Verstärker mit einem Rückführungszweig und in diesem Rückführungszweig, sowie im Sollvertzweig der Regeleinrichtung je eine Bewertungseinrichtung vorgesehen sind und daß beide Bewertungseinrichtungen auf den gleichen Wert einstellbar sind. Dieses Verfahren eignet sich besonders bei der Differenzbildung zwischen'Geschwindlgkeits- und Drehzahlsignal und nachfolgender Division, da zum Bilden und ATerstärken der Differenz ohnehin meist ein steiler Verstärker mit Rückführung nötig ist.
• In den meisten Fällen wird es erwünscht sein, einen Meßwert für die Wickeldicke zu erhalten, der nicht auf den Kerndurchmesser bezogen ist, sondern auf die Flanschhöhe, also die Differenz zwischen Flanschradius und Kernradius. Zu diesem Zweck wird gemäß weiterer erfinderischer Fortbildung vorgesehen, daß aus dem Heßwertsignal für die Wickeldicke nach Maßgabe des Verhältnisses Flanschhöhe/Kernradius bei vollgewackelter-,Spule ein einheitliches Meßwertendsignal gebildet wird.
• Demgemaß kennzeichnet sich eine Weiterbildung der Vorrichtung dadurch, daß der Verknüpfungseinrichtung eine Bewertungsein richtung nachgeschaltet ist, in welcher das Ausgangssignal der Verknüpfungseinrichtung mit einem dem Verhältnis von Flanschhöhe zu Kernradius der Spule proportionalem Wert multiplizierbar ist. Bei Verwendung verschiedener .-ormspulen mit unterschiedlichem Kerndurchmesser und unterschiedlicher Flanscihöhe wird eine Anpassung dadurch erreicht, daß mehrere fest auf verschiedene Verhältnisse von Flanschhöhe zu Kernradius der Spule abgestimmte Bewertungseinrichtungen vorgesehen sind, die wahlweise einschaltbar sind. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, daß jeder auf einen bestimmten Kerndurchmesser abgestimmten Bewertungseirichtung eine auf das Verhältnis von Flanschhöhe zu Kernradius der Spule abgestimmte Bewertungseinrichtung zugeordnet ist und daß die einander zugeordneten Bewertungseinrichtungen jeweils gemeinsam einschaltbar sind. Auf diese Weise läßt sich mit einem einzigen Stellglied eine Umschaltung auf eine bestimmte Normapule vornehmen.
• Die Erfindung wird anhand von Prinzipschaltbildern verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Wickelvorrichtung, die nach dem Grundverfahran der Erfindung ein der Wickeldicke entsprechendes Meßwertsignal abgibt, Fig. 2 eine Wickelvorrichtung mit Geschwindigkeits-Regelkreis, Fig. 3 eine Wickelvorrichtung mit Drehzahl-Regelkreis, Fig. 4 eine Abwandlung der Wickelvorrichtung nach Fig. 1 zum Bewickeln von Spulen mit unterschiedlichem Kerndurchmesser, Fig. 5 eine Wickelvorrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Verknüpfungseinrichtung, Fig. 6 eine Wickelvorrichtung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Verknüpfungseinrichtung, Fig. 7 eine Wickelvorrichtung mit Geschlfindigkeits-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Drehzahl: Geschwindigkeit) vor der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Führungsgröße im Istwertzweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 8 eine Wickelvorrichtung mit Drehzahl-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Geschwindigkeit: Drehzahl) vor der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Buh-, rungsgröße im Istwertzweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 9 eine Wickelvorrichtung mit Geschwindigkeits-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Drehzahl: Geschwindigkeit) nach der Subtraktion in der Verknüplungseinrichtung, wobei die Führungsgröße im IstvJertzweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 10 eine Wickelvorrichtung mit Drehzahl-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Geschwindigkeit: Drehzahl) nach der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Führungsgröße im Istwertzweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 11 eine Wickelvorrichtung mit Geschwindigkeits-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Drehzahl: Geschwindigkeit) vor der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Fiihrungsgröße im Sollwert zweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 12 eine Wickelvorrichtung mit Drehzahl-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Geschwindigkeit: Drehzahl) vor der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Fiihrungsgröße im Sollwertzweig des Regelkreises angeordnet ist, Fig. 13 eine Wickelvonichtung mit Geschwindig keits-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisionseinrichtung (Drehzahl:Geschwindigkeit) nach der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Führungsgröße in dem Sollwert zweig des Regelireises angeordnet ist, Fig. 14 eine Wickelvorrichtung mit Drehzahl-Regelkreis, sowie elektromechanischer Divisions einrichtung (Geschwindigkeit: Drehzahl) nach der Subtraktion in der Verknüpfungseinrichtung, wobei die Führungsgröße in dem Sollwertzweig des Regelkreises angeordnet ist und Fig. 15 eine Wickelvorrichtung mit doppelter Bewertung des Meßwertsignals bei der Verwendung von Spulen mit unterschiedlichem Kerndurchmesser und unterschiedlicher Flanschhöhe.
• Das neue Verfahren zur Bestimmung der Wickeldicke einer mit Wickelgut bewickelten Spule wird anhand des Aufwickelvorganges bei einer Spulmaschine beschrieben. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Verfahren entsprechend auch beim Abwickeln bzw. beim Unspulen von Wickelgut anzuwenden.
• Wie Fig. 1 zeigt, wird das auf die Spule Sp auf zuwickelnde Wickelgut W über eine Umlenkrolle U, die auch antreibbar bzw.
• abbremsbar ist, zugeführt. Die Spule Sp wird über einen Spulmotorangetriebem, wobei über eine Meßeinrichtung Hn die Drek;-zahl n gemessen wird. Dafür gibt es verschiedene an sich bekannte Möglichkeiten, welche alle zu einem der Drehzahl der Spule entsprechenden elektrischen Drehzahl signal f ren. In gleicher Weise wird an der Umlerikrolle U, die als Zug.scheibe ausgebildet sein kann, die Geschwindigkeit v des Wickelgutes W gemessen und als elektrisches Geschwindigkeitssignal abgegeben.
• Das Drehzahl signal n und das Geschwindigkeitsslgnal v werden in der Verknüpfungseinrichtung F miteinander nach einer vor gegebenen Funktion verknüpft, so daß das Ausgangsaignal der Verknüpfungseinrichtung F ein elektrisches Meßwertsignal s ist, das die Wickeldicke beim Wlckelvorgang kontinuierlich widergibt.
• Wenn ein Regelkreis mit einem Regelverstärker Vr für die G-schwindigkeit des Wickelgutes W oder die Drehzahl der Spule Sp vorgesehen ist, dann läßt sich das Neßwertsignal auf einfache Weise ableiten. Wie Pig. 2 zeigt, kann der Geschwindigkeits-Regelkreis Rv als Meßkreis Nv für die Geschwindigkeit v ausgenützt werden. Der Sollwert soll der Geschwindigkeit kann von einem Sollwertgeber So vorgegeben werden und dieser Sollwert Vsoll wird neben dem Drehzahlsignal n der Verknüpfungseinrichtung F zugeführt. Ein eigener Geschwindigkeits-Meßkreis N für die Ableitung des Wickeldicken-Meßwertsignals S ist nicht erforderlich.
• Bei der Wickelvorrichtung nach Fig. 3 wird der Drehzahl-Regelkreis Rn als Meßeinrichtung Hn für die Drehzahl mit ausgenützt.
• Der Sollwert nsoll der Drehzahl wird vom Sollwertgeber So von gegeben und der Verknüpfungseinrichtung F neben dem Geschwindigkeitssignal v, das von der Geschwindigkeits-Meßeinrichtung Hv erfaßt wird, zugeführt.
• Wie Fig. 4 zeigt, kann in den Drehzahl-Meßkreis Mn wahlweise eine der Bewertungseinrichtungn K11, K12, K13 eingeschaltet werden. Das Drehzahlsignal n wird darüber mit einem Wert multipliziert, der dem Kerndurchmesser der verwendeten Spule St prcportional ist. Auf diese Weise wird ein Drehzahlsignal vK erhalten, das nur noch von der Umfangsgeschwindigkeit des Kernes und damit von der auf den jeweiligen Kerndurchmesser bezogenen Wickeldicke abhängig ist. Dieses bewertete Drehzahlsignal VK wird mit dem Geschwindigkeitssignal v zu einem bewerteten Meßwertsignal s' verknüpft. Die Bewertungseinrichtungen K11, K12 und K13 sind in ihrem Multiplikationswert auf verschiedene zu verwendende Spulen eingestellt, so daß je nach Art der verwendeten Spule die zugeordnete Bewertungseinrichtung in den Drehzahl-Meßkreis eingeschaltet werden kann.
• Die Geschwindigkeitsänderungen des Wickelgutes W dürfen das bewertete Meßwertsignal s' nicht beeinflussen. Diese Kompensatin läßt sich durch die vorgegebene Funktion in der Verknüpfungseinrichtung erreichen. Dabei gibt es aber zwei Möglichkeiten.
• Wie Fig. 5 zeigt, kann aus dem Geschwindigkeitssignal v und dem bewerteten Drehzahl signal nK durch Quotientenbildung in einer Divisionseinrichtung Q der Verknüpfungseinrichtung F ein Quotiemtensignal q gebildet werden, wobei sowohl das Geschwimdigkeitssignal v, als auch das Drehzahlsignal VK als Divisor verwendet werden kann, wie die Quotienten x1/x2 und x2/x1 andeuten. Das Quotientsignal q kann dann in einer Additionseinrichtung A mit einem konstanten Quotientensignal ao verglichen werden. Dieses konstante *,uotientensignal q0 ist ein konstantes Bezugssignal E, das vorzugswelse so groß ist, daß das bewertete Heßwertsignal s bei leerer Spule Sp den Wert Null annimmt.
• Die Wickelvorrichtung kann, wie Fig. 6 zeigt, jedoch GUch so ausgelegt sein, daß die Additionseinrichtung A zunächst aus dem Geschwindigkeitssignal v und dem bewerteten Drehzahlsignal ein Differenzsignal Vd bildet. Dieses Differenzsignal vd wird in der Divisionseinrichtung Q der Verknüpfungseinrichtung F entweder durch das Geschwindigkeitssignal v oder das Drehzahlsignal VK dividiert. Das Ausgangssignal sI der Divisionseinrichtung Q ist das Meßwertsignal der auf den Kerndurchmesser der Spule Sp bezogenen Wickeldicke, wobei Geschwimdigkeitsänderungen des Wickelgutes W dieses Meßwertsignal s' nicht mehr beeinflussen.
• Die Division in der Verknüpfungseinrichtung läßt sich auch ohne elektrische Divisionseinrichtung erreichen, wenn die Wickelvorrichtung einen Regelkreis für die Geschwindigkeit des Wickelgutes W oder die Drehzahl der Spule aufweist. Dabei wird die geregelte Größe als Divisorgröße verwendet und die Führungsgröße im Regelkreis zur Beeinflussung der nicht geregelten Größe verwendet.
• Ist ein Geschwindigkeits-Regelkreis für die Umlenkrolle U vorgesehen, dann kann der Geschwindigkeits-Istwert v durch eine Bewertungseinrichtung mit dem Faktor 1/K3 multipliziert werden, wie Fig. 7 zeigt. Der so bewertete Geschwindigkeits-Istwert wird mittels der Additionsschaltung Al L!it einem konstanten Geschwindigkeits-Sollwert vS01l = E = const verglichen. Der Ausgang der Additionsschaltung A2 ist mit den Eingang des Regelverstärkers Vr verbunden. Wird über die Bewerzungseinrichtung eine Geschwindigkeit für das Wickelgut W vorgegeben, dann wird auch im Heßwertzweig des bewerteten Drehzahlsignals VK eine gleiche Bewertung vorgenommen. Die beiden Bewertungseinrichtungen 1/K3 werden in gleIcher Weise eingestellt, wie die eingezeichnete Wirkverbindung andeutet. Auf diese Weise wird erreicht, daß sowohl die Dividendengröße nit dem Bewertungsfaktor 1/K3 multipliziert, als auch die Divisorgröße mit demselben Faktor multipliziert wird. Der Additionseinrichtung A2 wird daher bereits ein Quotientensignal zugeführt, welches mit dem konstanten Quotientensignal aO verglichen wird Die Additionseinrichtung A2 gibt das bewertete Meßwertsignal s'ab.
• Bei der Wickelvorrichtung nach Fig. 8 ist ein Drehzahl-Regelkreis für den Spulmotor vorgesehen, der im bewerteten Drekzahl-Istwertzweig durch die Bewertungseinrichtung 1/K3 erneut bewertet wird. Der Additionsschaltung Al wird der konstante Sollwert VKsoll = E = const zugeführt. Der Geschwindigkeits-Meßzweig wird mit derselben Bewertung 1/K3 bewertet. so daß der Additionseinrichtung A2 ein Quotientensigmal zugeführt wird, wobei das Drehzahl signal vK den Divisor bestimmt.
• Bei der Wickelmaschine nach Fig. 9 wird über die Additionsschaltung h2 erst das Geschwindigkeitssignal v mit dem bewerteten Drehzahlsignal vK verglichen. Die Bewertungseimrichtung 1/K3 im Istwertzweig des Geschwindigkeits-Regelkreises wird zusammen mit der Bewertungseinrichtung 1/E3 im Ausgangskreis der Additionseinrichtung AS verstellt. Das Differenzsignal der Additionseinrichtung A2 wird mit den Geschwindigkeitssignal v als Divisor dividiert und so das bewertete Heßwarn-tsignal s' gebildet.
• Die Verhältnisse bei der Wickelvorrichtung nacji Eig. 10 sind ähnlich. Die Bewertung erfolgt im Istwertzweig des Drehzahl-Regelkreises und zwar nach der durch den Serndurchmesser bedingten Bewertung mit dem Faktor K1. Der Additionseinrichtung Al im Regelkreis wird wieder der konstante Sollwert n5011 =E=const zugeführt. Aus dem Geschwindigkeitssignal v und dem bewerteten Drehzahlsignal vK wird über die Additionseinrichtung A2 ein Differenzsignal gebildet, welches durch die Bewertungseirrichtung 1/K3 multipliziert und so entsprechend den Drehzahlsignal vK dividiert wird.
• Im allen vier Wickelvorrichtungen nach Fig. 7 bis 10 wird durch die mechanisch gekoppelten Bewertungseinrichtungem 'l/K3 durch Vorgabe der geregelten Größe eine Division im Zweig der nicht geregelten Größe erreicht, bei der die geregelte Größe den Divisor und die nicht geregelte Größe den Dividenden darstellt. Für den Sollwert im Regelkreis kann dabei stets ein konstant er Wert vorgegeben werden.
• Die gleiche Wirkung läßt sich erreichen, wenn ein Regelkreis vorgesehen ist und die Bewertung im Sollwertzweig der Regelung vorgenommen wird. Wird der Sollwert mit dem durch die Bewertungseinrichtung vorgegebenen Faktor K3 multipliziert, dann muß die Dividendengröße mit demselben Faktor dividiert werden Wie Fig. 11 zeigt, wird bei einen Geschwindigkeits-Regelkreis für die Umlenkrolle U der der Additionseinrichtung Al zugeführt Sollwert über den konstanten Bezugswert E und die Bewertungseinrichtung K3 abgeleitet Das bewertete Drehzahlsignal wird eine Additionseinrichtung A3 zugeführt, deren zwites Eingangssignal das über die in gleichem Maße verstellte Bewertungseinrichtung K3 geleitete Rückführungsignal des steIlen Verstärkers Vr1 ist. Das Ausgangssignal der Additionseinrichtung A3 ist das Eingangssignal des steilen Verstärkers Vr1 und dessen Ausgangssignal gelangt als Quotientensignal auf die Additionseinrichtung A2. Dieser Additionseinrichtung A2 wird das konstarte Qutientensignal q0 zugeführt, das den konstanten Bezugssignal E entspricht. Die Additionseinrichtung A2 gibt das bewertete Heßwertsigmal s' ab.
• Bei der Wickelvorrichtung nach Fig. 12 ist ein Drehzahl-Regekreis für den Spulmotor vorgesehen, den ein mit den Bewertung faktor K3 bewertetes Drehzahl-Sollwertsignal zugeführt wird, das ans dem konstanten Bezugswertsignal E abgeleitet wird. Der steile Verstärker Vr1 ist diesmal in den Heßwertzweig des Geschwindigkeitssignals v eingeschaltet, wobei über den Rückführzweig mitdem Bewertungsfaktor K3 und dem steilen Verstärker Vr1 des Geschwindigkeitssignal v durch das bewertete Sollwertsignal der Drehzahl VKsoll dividiert wird. Die Differenzbildung des so gewonnenen Quotientensignals mit dem konstanten Quotientensignal q0 wird über die Additionseinrichtung A2 vorgenommen, welche dann wieder das bewertete Meßwertsignal s' abgibt.
• Die Wickelvorrichtung nach Fig. 13 verwendet wieder einen Geschwindigkeits-Regelkreis, dem über die Additionseinrichtung A6 ein mit dem Faktor K3 bewerteter Sollwert Vsoll zugeführt wird.
• Der die Additionseinrichtung A5 wird zunächst aus dem Geschwindigkeitssignal v und dem bewerteten Drehzahlsignal vK ein Differenzsignal gebildet, das der Additionseinrichtung A7 zugeführt wird. Über den steilen Verstärker VrA und dessen Rückfirhmzweig mit der Bewerungseinrichtung K3 wird dieses Differenzsignal mit dem Faktor K3 dividiert und als bevertetes Meßwertsigmal s' abgegeben.
• Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 wird dem Drehzahl-Regelkreis des Spulmotors über die Additionseinrichtung Al ein konstanter bewerteter Sollwert eingegeben. Die Additionseinrichtung A2 bildet vor der Division ein Differenzsignal aus dem Geschwindigkeitssignal v und dem bewerteten Drehzahlsignal v-K.
• Das Differenzsignal gelangt auf die Additionseinrichtung A3, der auch das bewertete Rücklührsignal des steilen Verstärkers Vr1 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des steilen Verstarkes Vr1 stellt das bewertete Meßwertsignal s' dar.
• Diese Ausführungsarten einer Wickelvorrichtung nach den Fig. 13 und 14 sind besonders dann zu bevorzugen, wenn vor der Division eine Differenzbildung erfolgt, da das Differenzsignal sowieso verstärkt werden muß und dafür ein steiler Verstärker mit Rückfiüirung nötig ist.
• Im vielen Fällen ist es erwünscht, ein Meßwertsignal zu erhalten, das bei leerer Spule z.B. den Wert Null und bei voller Spule einen vorgegebenen Endwert aufweist. Da die Spulen nicht nur verschiedenen Kerndurchmesser, sondern auch noch unterschiedliche Flanschhöhe aufweisen, ist eine weitere Bewertung des bereits bewerteten Meßwertsignals s'erforderlich.
• Wird das bewertete Heßwertsignal s' mit einem Faktor K21 bzw.
• K22 bewertet, der den Verhältnis von Flanschhöhe zu Kernradius proportional ist, dann wird unabhängig von der verwendeten Spule jeweils am Anfang und am Ende des Wickelvorganges der gleiche Wert des Meßwertsignals s" erreicht.
• Die Fig. 15 zeigt, wie die einer Spule zugeordneten Bew-rtungseinrichtungen K11 und K21 bzw. K12 und K22 gleichzeitig eingeschaltet werden können. Auf diese Weise wird die Anpassung an den Kerndurchmesser und die Flanschhöhe gemeinsam vor£enonmen. Die Bewertungseinrichtungen K11, K21 und E12, K22 sind dabei fest einer bestimmten Spule zugeordnet. Das Meßwertsigmal s" gibt dann die prozenTuale Wickelhöhe an, wobei durchaus der Ausgangswert Null bei voller oder leerer Spule liegen kann.

Claims (28)

A n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Bestimmung der Wickeldicke einer mit Wickel gut bewickclten Spule während des Wickelvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem der Spulendrehzahl proportionalen Signal (n) und einem der Geschwindigkeit des Wickel gutes (W) proportionalen Signal (v) durch Verknüpfung beider Signale ein Meßwertsignal (s bzw. s' bzw. s") für die Wickeldicke abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Wickelgutes (W) geregelt und das Geschwindigkeitssignal (v) durch den Sollwert (Vsoll) der Regelung oder eine diesem proportionale Größe gebildet wird (Fig. 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Spulmotors geregelt und das Drehzahlsignal (n) durch den Sollwert (nsoll) der Regelung oder eine dieser proportionale Größe webildet wird (Fig. 3).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwertsignal (s) für die Wickeldicke nach Maßgabe des Kerndurchmessers bei leerer Spule auf ein einheitliches Meßwertanfangssignal (s'), vorzugsweise einen Verschwindwert, gebracnt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlsignal (n) durch multiplikation mit einem dem jeweiligen Kerndurchmesser proportionalen wert (z.B. K11, K12, K13) in ein der Umfangsgeschwindigkeit des Kernes proportionales Signal (vy) umgeformt wird (FIg. 4).

6. Verfahren nach einen der Ansprüche 'I bis -5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlsignal (n bzw. 1T v und/oder das Geschwindigkeitssignal (v) bei einem vorgegebenen Bezugsdurchmesser der Spule, vorzugsweise bei deren Kerndurchmesser so abgeglichsn wird, daß das Heßwertsignal (s) einen vorbestimmten Wert vorzugsweise den Verschwindwert, annimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwertsignal (s) für die Wickeldicke von der Geschwindigkeit des Wickelgutes (W) unabhängig gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeic net, daß aus dem Drehzahlsignal (n bzw. vK) und dem Geschwindigkeitssignal (v) ein Quotientensignal (q) gebildet wird und daß von diesem Quotientensignal (q) das der leeren Spule zugeordnete konstante Quotiertensignal (q0 = E) subtrahiert wird (Fig. 5).

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Drehzahlsignal (n bzw. VK) und den Geschwindigkeitssignal (v) ein Differenzsignal (vd) gebildet wird und daß dieses Differenzsignal (vd) durch das Drehzahlsignal (n bzw. vK) oder das Geschwindigkeitssignal (v) dividiert wird (Fig. 6).

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Divisor-Größe mit konstantem Sollwert soll = E bzw. n5011 = E) geregelt und mit einer Führungsgröße (1/K3) im Istwertzweig der Regelung multipliziert und die Dididenden-Größe mit der gleichen Pührungsgröße (1/K3) multipliziert wlrd (Fig. 7 bis 10).

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichmet, daß die Divisor-Größe geregelt und mit einer Führungsgröße (K3) im Sollwertzweig der Regelung multipliziert und die Dividenden-Größe durch die gleiche Führungsgröße (K3) dividiert wird (Fig. 11 bis 14).

12. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Meßwertsignal (s') für die Wickeldicke nach Maßgabe des verhältnisse (K21, K22) Flanschhöhe Kernradius bei vollgewickelter Spule ein einheitliches Meßwertendsignal (s") gebildet wird (Fig. 15).

13. Vorrichtung zur Bestimmung der Wickeldicke einer mit Wickelgut bewickelten Spule während des Wickelvorganges, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein der Spulendrehzahl proportionales Drehzahlsignal (n) abgebende Drehzahlmeßeinrichtung (Mn) und eine ein der Geschwindigkeit des Wickelgutes (W) proportionales Geschwindigkeitssignal (v) abgebende Geschwindigkeitsmeßeinrichtung (Mv) sowie eine Verknüpfungseinrichtung (F) vorgesehen sind, die das Drehzahlsignal und das Geschwindigkeitssignal nach einer vorgegebenen Verknüfungsfunktion zum Meßwertsignal (s bzw. s' bzw. s") verarbeitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahlmeßeinrichtung (Mn) ein synchron mit der Spule (Sp) umlaufender Tachogenerator vorgesehen oder der Spulmotor selbst verwandt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenmzeichnet, daß als Geschwindigkeitsmeßeinrichtung (Nv) ein mit der Welle einer Zugecheibe, einer Unlenkrolle (Ul, eines Längenmeßrades oder eines anderen vom W- ckelgut (W) schlupffrei umschlungenen Rades in Wirkverbindung stehender Tachogenerator verwandt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des vom Wickelgut schlupffrei umschlungenen Rades unter Berücksichtigung der Dicke des Wickelgutes so groß gewählt ist, daß ihr Umfang dividiert durch die Polpaarzahl des verwandten Tachogenerators und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rad und dem Tachogenerator multipliziert mit einer ganzen Zahl, vorzugsweise mit einer Potenz von 2, eine Zehnerpotenz der Langeneinheit ergibt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeits-Regeleinzichtung (Rv) vorgesehen ist, deren Geschwindigkeits-Sollwertsignal (Vsoll) oder eine diesem proportionaie Größe als Geschwindigkeitssignal der Verknüpfungseinrichtung (F) zuführbar ist (Fig. 2).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahl-Regeleinrichtung (Rn) vorgesehen ist, deren Drehzahl Sollwertsignal (nsoll) oder eine diesem proportionale Größe als Drehzahl signal der Verknüpfungseinrichtung (F) zuführbar ist (Fig. 3).

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewertungseinrichtung (K11 bzw.

K12 bzw. K13) vorgesehen ist, durch die das Drehzahlsignal (n) mit einem dem jeweiligen Kerndurchmesser der Spule (Sp) proportionalen Wert multiplizierbar ist (Fig. 4).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fest auf verschiedene Kerndurchmesser abgestimmte Bewertungseinrichtungen (K11, K12, K13) vorgesehen sind, die wahlweise einschaltbar sind.

21. Vorrichtung nach einem der Anspriiche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlsignal (n bzw. VK) und das Geschwindigkeitssignal Cv) einer Additionseinrichtung {Q) der Verknüpfungseinrichtung (F) zufühbar sind daß das Ausgangssignal (q) derselben zusammen mit einem auf einem konstanten Wert einstellbaren Bezugssignal (q0=E) einer Additionseinrichtung (A) der Verknüpfungs einrichtung (F) zuführbar ist und daß das Ausgangssignal (s') der Additionseinrichtung (A) als Meßwertsignal verwendbar ist (Fig, 5).

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das drehzahlsignal (n bzw. vK) und das Geschwindigkeitssignal (v) einer Additionseinrichtung (A) der Verknüpfungseinrichtung (F) zuführbar sind, daß das Ausgangssignal (vd) derselben und das Drehzahlsignal (n bzw. vK) oder das Geschwindigkeitssignal Cv) einer Dirvisionseinrichtung (Q) der Verknüpfungseirichtung (F) zuführbar sind und daß das Ausgangssignal (s') der Divisionseinrichtung (Q) als Meßwertsignal verwendbar ist (Fig. 6).

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Istwertzweig der Regeleinrichtung CRv oder Rn), sowie im Heßwertzwelg der nicht eregelten Größe Cm, vK oder v) je eine Bewertungseinrichtung (1/K3) vorgesehen ist und daß beide Bewertungseinrichtungen auf den gleichen Wert einstellbar sind (Fig. 7 bis 10).

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Heßwertzweig der nicht geregelten Größe (n bzw. VK) ein steiler Verstärker (Vr) mit einem Rü.ckführungszweig und in diesem Rückführungs zweig, sowie im Sollwert zweig der Regeleinrichtung (Rv) je eine Bewertungseinrichtung (K3) vorgesehen sind und daß beide Bewertungseinrichtungen auf den gleichen Wert einstellbar sind (Fig. 11 bis 14).

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch getennzeichnet, daß beide Bewertungseinrichtungen mittels einer gemeinsamen Stelleinrichtung einstellbar sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungseinrichtung (F) eie Bewertungseinrichtung (K21 bzs. K22) nachgeschaltet ist, in welcher das Ausgangssignal (s') der Verknüpfungseinrichtung (F) mit einem dem Verhältnis von Flanschhöhe zu Kernradius der Spule (Sp) proportionalem Wert multi plizierbar ist (Fig. 15).

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fest auf verschiedene Verhältnisse von Flanschhöhe zu Kernradius der Spule (Sp) abgestimmte Bewertungseinrichtungen (21, 22) vorgesehen sind, die wahlweise einschaltbar sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 20 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß jeder auf einen bestimmten Kerndurchmesserabgestimmten Bewertungseinrichtung (K11 bzw.

K12) eine auf das Verhältnis von Flanschhöhe zu Kerradius der Spule (Sp) abgestimmte Bewertungseinrichtung (K21 bzw. K22) zugeordnet ist und daß die einander zugeordneten Bewertungseinrichtungen (K21, 'C11 bzw.

K12, K22) jeweils gemeinsam einschaltbar sind (Fig. 15).