DE2417762A1

DE2417762A1 - Geraet zur steuerung der aenderung einer kenngroesse eines strangaehnlichen materials

Info

Publication number: DE2417762A1
Application number: DE2417762A
Authority: DE
Inventors: Jun Salvatore Bottone
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-04-20
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1974-11-07
Also published as: GB1461858A; US3829751A

Description

Dr. rer. nat Horst Schüler

PATENTANWALT

6 Frankfjrt/Main 1, 10. April 1974

Niddastraße 52 V/K. /he .

Telefon (0611) 237220 Telex: 04-16759 mapat d Postscheck-Kontos 282420-602 Frankfurt/M.

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2688-41D-126O

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Gerät zur Steuerung der Änderung einer Kenngröße eines strangähnlichen Materials

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Steuerung der Änderung einer Kenngröße, beispielsweise des Durchmesseis oder des Denieroder Bandgewichtes, von strangähnlichem Material wie Garnen Pasern und dergleichen..

In der Vergangenheit wurde ein von Hand betätigtes System verwendet, um eine solche Kenngröße- wie·Durchmesser, Denier- oder Bandgewicht eines sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen

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Materials, beispielsweise Garn, zu steuern. Ein pneumatischer Meßfühlerkopf diente dabei zur Überwachung der Abweichungen der Kenngröße des Garnes während seines Durchganges durch den Meßfühlerkopf. Der Meßfühlerkopf war ein Teil einer pneumatischen fluidischen Brückenanordnung, die erste und zweite Ausgangs-Drucksignale erzeugte, wenn die Kenngröße in dem Garn eine Abweichung von einem Nennwert über einen oberen oder unteren vorgegebenen Wert hinaus zeigte. Das erste.und zweite ausgangsseitige Drucksignal wurde verwendet zur Betätigung einer visuellen Anzeige. Das Bedienungspersonal beobachtete diese visuelle Anzeige und betätigte dann ein Handeinstellorgan für eine Motordrehzahleinstellanordnung in Standardausführung mit gesteuerten Silizium-Gleichrichtern (SCR), welches die ausgangsseitige Drehzahl eines Motors steuerte. Die Ausgangswelle des Motors war mechanisch an Antriebswalzen oder -rollen mit variabler Drehzahl gekoppelt, welche mit dem sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Material in Eingriff waren und die Kenngröße des strangähnlichen Materials auf einen Wert innerhalb der zulässigen Grenzen abänderten.

Ein solches Verfahren zur Steuerung der Kenngröße eines sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Materials ist zumindest nicht sehr genau und ist auch kostspielig, da es einen Bedienungsmann zur Beobachtung eines digitalen Fehlersignals und zur Vornahme einer analogen Fehlerkorrektur erfordert. Diese Fehlerkorrektur von Hand kann auch' in einigen Fällen zu einer · nur träge erfolgenden Beherrschung der Abweichung in der Kenngröße des strangähnlichen Materials und in anderen Fällen zu einer übermäßig großen Überkorrektur der Kenngröße des Materials führen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gerät geschaffen zur Steuyung der Änderung in einer Kenngröße eines sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Materials, beispielsweise Garn, wobei die überwachte Kenngröße das Bandgewicht, das Denier-

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gewicht usvi. des Materials sein kann. Das Gerät enthält eine fluidische Einrichtung zur überwachung der Kenngröße des strangähnlichen Materials während des Durchgangs des Materials durch diese Einrichtung. Die fluidische Einrichtung ist ein Teil einer fluidischen Brückenanordnung, welche Ausgangsdrucksignale erzeugt, wenn vorgegebene Änderungen in der Kenngröße des Materials erfaßt werden. Die Ausgangsdrucksignale bewirken die Betätigung einer druckempfindlichen elektrischen Schaltereinrichtung, welche ihrerseits eine Antriebseinrichtung steuert zur Änderung der Kenngröße des Materials in einer solchen Richtung und so lange, bis die Kenngröße des Materials nicht mehr außerhalb der vorgegebenen Änderungswerte liegt.

Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung bewirkt eine betätigte Schaltereinrichtung die Betätigung eines Schrittmotors % Die ausgangsseitige Antriebswelle des Schrittmotors' dreht den Arm eines Potentiometers so, daß sein Widerstandswert verändert wird. Eine Steuerschaltung für die Motordrehzahl mit gesteuertem Silizium-Gleichrichter (SCR) spricht auf den sich ändernden Widerstand des Potentiometers an und bewirkt eine Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle eines Antriebsmotors. Die Änderung der ausgangsseitigen Wellendrehzahl des' Antriebsmotors ändert die Oberflächengeschwindigkeit der Antriebsrollen, welche in Kontakt mit dem sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Material stehen, so daß hierdurch die Kenngröße des strangähnlichen Materials so lange verändert wird, bis die von der fluidischen Einrichtung gemessene Kenngröße innerhalb eines Bereiches von zulässigen vorgegebenen Werten liegt. Wenn dies geschieht, dann unterbricht oder öffnet sich der druckempfindliche Schalter und der Schrittmotor wird abgeschaltet, so daß keine weitere Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors erfolgt.

Figur 1 ist ein Blockschaltbild des Gerätes zur Steuerung der Änderung einer Kenngröße eines sich kontinuierlich "bewegenden strangähnlichen Materials.

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Figur 2 ist die pneumatische Schaltungsanordnung zur Betätigung der druckempfindlichen elektrischen Schalter.

Figur 3 zeigt die elektrische Schaltung zum Antrieb des Schrittmotors.

Figur 4 zeigt eine vereinfachte Drehzahlsteuerungsschaltung zur Änderung der Ausgangsdrehzahl der Welle des Antriebsmotors .

Nachstehend wird das Gerät zur Steuerung der Änderung in einer Kenngröße eines sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Materials unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert. Das sich kontinuierlich bewegende strangähnliche Material 10 kann in Form von Garn, Gewebe, Fasern, Draht oder anderen ähnlichen Materialien vorliegen und die zu steuernde Kenngröße kann beispielsweise das Deniergewicht, die Banddichte, die Gewebeporosität, der Fadendurchmesser, die Materialdicke, die Tiefe, das Gewicht usw. für dieses Material sein. Das strangähnliche Material 10 bewegt sich in Richtung des Pfeils gemäß Figur 1 und durchläuft eine Einrichtung zur fluidischen überwachung einer erwünschten Kenngröße des strangähnlichen Materials. Diese fluidische überwachungseinrichtung kann in Form einer fluidischen Einrichtung vorliegen und kann beispielsweise ein "Trompeten'J-Meßfühler (trumpet sensor) in Standardausführung oder ein fluidischer Messfühlerkopf für Materialstärken des Types gemäß der Beschreibung in der US-Patentschrift 3 667 282 sein. Die fluidische Einrichtung 12 erzeugt ein ausgangsseitiges Staudrucksignal, welches der Änderung in der Kenngröße des durchlaufenden strangähnlichen Materials proportional ist. Eine ausführlichere Beschreibung der Arbeitsweise einer solchen fluidischen Einrichtung 12 kann aus der vorgenannten US-Patentschrift 3 667 282 entnommen werden. Das Ausgangsstaudrucksignal von der fluidischen Einrichtung 12 wird fluidisch auf ein Gerät 14 gekoppelt, das

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"eine fluidische Brückenanordnung mit einer öffnung (port) für hohen Ausgangsdruck und mit einer öffnung für niedrigen Ausgangsdruck besitzt. Ebenso ist dort ein erster druckempfindlicher Schalter enthalten, welcher fluidisch an die öffnung für niedrigen Ausgangsdruck gekoppelt ist und ein zweiter druckempfindlicher Schalter, der fluidisch an die öffnung für hohen Ausgangsdruck gekoppelt ist. Eine ausführlichere Beschreibung der fluidischen Schaltung oder Anordnung zur Steuerung der druckempfindlichen Schalter wird später gegeben. Erste und zweite druckempfindliche elektrische Schalter sind in Schaltkreisverbindung mit den Wicklungen eines Zweirichtungs-Schrittmotors 16. Eine Ausgangswelle 18 des Motors 16 dreht sich in Intervallen, welche durch einen Taktschalter .20 bestimmt sind. Die Welle 18 ist mechanisch an einen beweglichen Arm 22 eines Potentiometers 2²I gekoppelt. Eine ausführlichere Beschreibung der elektrischen Schaltung zur Steuerung der Arbeitsweise des Zweirichtungs-Schrittmotors 16 und des Potentiometerarms 22 wird noch später gegeben. Das Potentiometer 24 ergibt eine Einrichtung für variablen Widerstand, die in Schaltkreisverbindung mit einer Steuerschaltung 26 für die Motordrehzahl ist, welche die Drehzahl einer Ausgangswelleeines Antriebsmotors 30 steuert. Die Welle 28 ist mechanisch an ein Paar Antriebsrollen 32 für variable Drehzahl gekoppelt, welche im Eingriff mit dem sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Material sind. Die Ausgangsantriebswelle 36 eines Antriebsmotors 34 für konstante Drehzahl ist mechanisch an ein Paar Antriebsrollen 38 für konstante Drehzahl gekoppelt, die ebenfalls im Eingriff mit dem kontinuierlich durchlaufenden strangähnlichen Material sind.

Nachstehend wird die fluidische Schaltungsanordnung zur Betätigung der druckempfindlichen Schalter unter Bezugnahme auf Fig. beschrieben. Eine Druckquelle 40 liefert ein ungeregeltes Drucksignal an einen Druckregler 42. Der Regler 42 ist einstellbar und kann beispielsweise ein fluidisches Steuerventil in Standardausführung sein. Das geregelte Drucksignal vom Ausgang des

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Reglers 42 wird dann fluidisch an einen variablen fluidischen Widerstand 44 für einen unteren Einstellwer't (low set), ein Ventil 46 zur Einstellung des Messfühlerkopfes und an einen variablen fluidischen Widerstand 48 für den unteren Einstellwert (high set) gekoppelt. Die variablen fluidischen Widerstände 44 und 48 können solche Widerstände des laminaren Typs gemäß der Beschreibung in der US-Patentschrift 3 532 127 sein. Das Einstellventil 46 für den Meßfühlerkopf kann irgendein fluidisches Steuerventil in Standardausführung sein und wird verwendet, um den Druckpegel des fließfähigen Mediums (Gas) einzustellen, welches in die fluidische überwachungseinrichtung 12 strömt. Der variable fluidische Widerstand 44 für.den unteren Einstellwert

ist fluidisch oder strömungsmäßig in Verbindung mit einem Ende eines fluidischen Pestwiderstandes 50 und der variable fluidische Widerstand 48 ist strömungsmäßig in Verbindung mit einem Ende eines fluidischen Pestwiderstandes 52. Die. entsprechenden entgegengesetzten Endender fluidischen Pestwiderstände 50 und 52 werden an Atmosphärendruck entlüftet, so daß die Kombination des variablen fluidischen Widerstandes 44 und des fluidischen Pestwiderstandes 50 und die Kombination des variablen fluidischen Widerstandes 48 und des Pestwiderstandes 52 jeweils einen einstellbaren Druckteiler an der Verbindungsstelle des festen und des variablen Widerstandes bilden. Durch Einstellung des Wertes des variablen fluidischen- Widerstandes 44 kann eine Einstellung für einen unteren Wert des Drucksignales an einem ersten Eingang 53 zu einem fluidischen Verstärkungsblock 54 erhalten werden. In gleicher Weise kann durch Einstellung des Wertes des variablen fluidischen Widerstandes 48 eine Einstellung für einen oberen Wert des Drucksignals an einem ersten Eingang 55 eines fluidischen Verstärkungsblocks 56 vorgenommen werden. Das Ausgangsdrucksignal von der fluidischen überwachungseinrichtung 12 wird fluidisch an zweite Eingänge 53a und 55a der entsprechenden Verstärkerblöcke 54 bzw. 56 gekoppelt. Es ist hier zu beachten, daß die fluidischen Pestwiderstände 50 und 52 Widerstände des gleichen Typs wie die variablen fluidischen Widerstände 44 und 48 dar-

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stellen und die Verstärkungsblöcke 54 und 56 solche Blöcke des Typs gemäß der Beschreibung der US-Patentschrift 3 534 755 sind. Durch Benutzung an sich bekannter Methoden für fluid!sehe Anordnungen können die Verstärkerblöcke so eingestellt werden, daß bei Vorhandensein eines -Staudrucksignalsjvon der fluidischen überwachungseinrichtung 12, welches kleiner ist als der untere Einstellwert für das Drucksignal am Eingang 53 des Verstärkungsblockes 54, ein Signal von einem Ausgang 57 des Verstärkungsblockes 5¹I einen ersten druckempfindlichen elektrischen Schalter 58 betätigt. Wenn andererseits das Staudrucksignal von der fluidischen überwachungseinrichtung 12 größer ist als der obere Einstellwert für das Drucksignal am Eingang 55 des Verstärkerblocks 56, dann wird ein Signal von einem Ausgang·59 des Verstärkerblocks 56 einen zweiten druckempfindlichen elektrischen Schalter 60 betätigen. Wenn das Staudrucksignal gleich oder größer ist als der untere Einstellwert für das Drucksignal und gleich oder kleiner ist als der obere Einstellwert für das Drucksignal, dann werden die Signale an den jeweiligen Ausgängen der Verstärkerblöcke 54 und 56 nicht ausreichen, um einen der druckempfindlichen Schalter 58 und 60 zu betätigen. Der druckempfindliche elektrische Schalter 58 enthält in diesem Beispiel einen elektrischen Schalter 62 mit Ruhekontakt (normalerweise geschlossen), der unterbricht, wenn der druckempfindliche Schalter betätigt wird, und einen.elektrischen Schalter 64 mit Arbeitskontakt (normalerweise unterbrochen), welcher sich bei Betätigung des druckempfindlichen Schalters 58 schließt. In ähnlicher Weise besteht der druckempfindliche Schalter 60 aus einem elektrischen Schalter 66 mit Ruhekontakt, welcher sich bei Betätigung des druckempfindlichen Schalters 60 öffnet, und einem elektrischen Schalter 68 mit Arbeitskontakt, der sich bei Betätigung des druckempfindlichen Schalters 60 schließt.

In der Figur 3 sind die Schalter 64 und 68 in elektrischer Schaltungsverbindung mit den Wicklungen des vorstehend benannten Zweirichtungs-Schrittmotors l6 gezeigt. In diesem Beispiel werden die elektrischen Schalter 66 und 62 mit Ruhekontakt

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nicht verwendet und es erübrigt sich daher eine weitere Erörterung derselben. Der positive Anschluß (B+) einer Gleichspannungsquelle liegt in Reihe mit einem von Hand betätigbaren Ein-Aus-Schalter 70, welcher an einem Bedienungspult des Gerätes 14 befestigt sein kann. Der Ein-Aus-Schalter 70 liegt in Reihe mit einem Taktschalter oder Zeitschalter 72. Dieser Taktschalter 72 ist im wesentlichen ein zyklischer Taktgeber, der während eines Teils eines Zyklus geschlossen und während des übrigen Teils des Zyklus unterbrochen ist. In diesem Falle könnte der Schalter während 30 Sek. oder weniger geschlossen sein und während 30 Sek. oder längerer Zeit geöffnet sein und der Gesamtzyklus könnte eine Dauer von 60 Sek. besitzen. Der Taktschalter 72 kann ein solcher Schalter in Standardausführung sein, beispielsweise ein einsteckbarer Zeitschalter der Reihe HG 100 von "Eagle Signal", einer "System-Abteilung" der Pa. GuIf and Western Industries, Inc. gemäß der Darstellung in Bulletin 321 (1-70-ES) dieser Fa., oder es kann ein astabiler oder gepulster monostabiler Multivibrator sein, welcher entweder ein Relais oder einen elektronischen Schalter, beispielsweise einen Transistor, antreibt. Der Taktschalter 72 liegt in Reihe mit den Anoden entsprechender Sperrdioden 74 und 76. Die Kathode der Sperrdiode 74 liegt in Reihe mit der Wicklung 78 des Schrittmotors l6 für Drehung in Uhrzeigerrichtung, dem Schalter 68 mit Arbeitskontakt des druckempfindlichen Schalters 60, einem Schalter 80 mit Ruhekontakt, einem Grenzschalter 82 und mit Schaltungserde. Die Kathode der Sperrdiode 76 liegt in Reihe mit der Wicklung 84 des Schrittmotors 16 für Drehung im Gegenuhrzeigersinn, dem Schalter 64 mit Arbeitskontakt des druckempfindlichen Schalters 58, einem Schalter 86 mit Ruhekontakt in einem zweiten Grenzschalter 83 und Schaltungserde.

Wenn der druckempfindliche Schalter 60 betätigt wird, schließt sich der Schalter 68 mit Arbeitskontakt und an dem Bedienungspult des Gerätes 14 leuchtet eine Lampe 90 auf, welche in Reihe mit dem Schalter 68a zwischen dem Anschluß B+ einer Gleichstromquelle

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und Schaltungserde liegt. Das Aufleuchten der Lampe 90 zeigt an, daß sich die Kenngröße des überwachten strangähnlichen Materials über den vorgegebenen eingestellten oberen Grenzwert hinaus verändert hat und das System einen Korrekturvorgang zur Verminderung der Änderung der Kenngröße des Materials auf einen Wert innerhalb'der zulässigen Grenzen eingeleitet hat.' Wenn der Ein-Aus-Schalter 70 und der Schalter 68 geschlossen sind, fließt Strom durch die Wicklung 78 des Schrittmotors 16 für Drehung im Uhrzeigersinne während jedes gepulsten Intervalls, in dem der Taktschalter 72 geschlossen ist, so daß sich während jeder Periode, in der der Schalter 72 geschlossen ist, die Ausgangswelle des Schrittmotors 16 schrittweise weiterdreht.. Jedesmal, wenn sich der Schalter 72 öffnet, macht die Ausgangswelle 18 des Schrittmotors 16 eine weitere gleiche schrittweise Drehbewegung und hält dann an und wartet das Eintreffen des nächsten Stromimpulses ab, welcher auftritt, wenn sich der Taktschalter erneut schließt. In dieser Weise erzeugt der Taktschalter 72 einen digitalen Impuls, welcher der Wicklung für Drehung in Uhrzeigerrichtung zugeführt wird, während der Schalter 68 ge- ' schlossen ist, wobei der Impuls dann in eine analoge Bewegung durch die schrittweise Drehung der Ausgangswelle des Zwei-Richtungs-Schrittmotors 16 umgesetzt wird.

In gleicher Weise schließt sich der Schalter 64 mit Arbeltskontakt, wenn der druckempfindliche Schalter 58 betätigt wird, so daß eine Lampe 92 aufleuchtet und an dem Schaltpult des Gerätes 14 sichtbar ist, welche in Reihe mit dem Schalter 64 zwischen den Anschluß B+ der Gleichspannungsquelle und Schaltungserde geschaltet ist. Das Aufleuchten der Lampe 92 zeigt an, daß das System einen Korrekturvorgang zur Verminderung der Änderung der Kenngröße des Materials auf einen Wert innerhalb der zulässigen Grenzen eingeleitet hat. Es ist hler zu beachten, daß die Ausgangswelle 18 des Motors 16 schrittweise Bewegungen entweder im Uhrzeigersinne oder im Gegen-Uhrzeigersinne von etwa 7,5 Grad während der Dauer eines Stromimpulses durch eine der Wicklungen ausführt und eine weitere Bewegung von etwa 7,5 Grad nach dem

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Aufhören jedes Stromimpulses ausführt, wenn der Motor l6 ein Schrittmotor für zwei Richtungen und 15 Grad des Typs Reihe 9 Al 4/5 der Sigma Instruments, Inc. in Braintree, Massachusetts gemäß der Beschreibung in Bulletin RE-IIl dieser Firma ist. Andere geeignete Schrittmotoren können ebenfalls verwendet werden.

Die Ausgangswelle 18 des Schrittmotors 16 ist so mechanisch mit dem Arm 22 eines Potentiometers 24 gekoppelt, daß mit der schrittweisen Drehung der Welle 18 im Gegen-Uhrzeigersinne der Potentiometerarm 22 in einer sqlchen Richtung bewegt wird, daß sich der Widerstand des Teils des Potentiometers, vergrößert, welcher in Schaltungsverbindung mit der Steuerschaltung 26 für die Motordrehzahl ist. Bei der schrittweisen Drehung der Welle im Uhrzeigersinne wird der Potentiometerarm 22 in der entgegengesetzten Richtung gedreht zu einer Verringerung des Widerstandes des Teils des Potentiometers, welcher in Schaltungsverbindung mit der Steuerschaltung 26 für die Motordrehzahl ist. Wenn der Pptentiometerarm in eine Stellung gebracht wurde, bei welcher der maximale Widerstand des Potentiometers in Schaltungsverbindung mit der Schaltung 26 ist, dann kann eine weitere Drehung der Welle 18 im Gegen-Uhrzeigersinne eine Zerstörung des Potentiometers bewirken. Ähnlich kann bei einer Stellung des Potentiometerarms, bei welcher·der Mindestwiderstand des Potentiometers in Schaltungsverbindung mit der Steuerschaltung 26 ist, eine weitere Drehung der Welle 18 im Uhrzeigersinne eine Zerstörung des Potentiometers bewirken.

Um unter den vorstehenden beschriebenen Umständen eine Zerstörung des Potentiometers zu verhindern, ist entweder auf der Antriebswelle 18 oder am Potentiometerarm 22 eine Scheibe 94 befestigt oder mit diesen Teilen mechanisch gekoppelt, wodurch sich die Scheibe jedesmal dann dreht, wenn sich die Welle 18 dreht. Erste und zweite mechanische Anschläge 96 und 98 sind auf der Scheibe 94 befestigt. Der erste Anschlag 96 ist so benach-

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bart zu einem Grenzschalter 88 angeordnet, daß der mechanische Anschlag 96 den Grenzschalter 88 betätigt wenn sich die Antriebswelle l8 im Gegen-Uhrzeigersinne dreht, und zwar vor dem Erreichen der maximalen Einstellung des Potentiometerarmes. Die Betätigung des Grenzschalters 88 bewirkt ein öffnen des Schalters 86 mit Ruhekontakt und hierdurch wird der Stromfluß durch die Wicklung 84 für Drehung im Gegen-Uhrzeigersinn unterbrochen, so daß die Welle l8 in. ihrer Drehung anhält und auf diese Weise das Potentiometer 24 nicht zerstört. Mit der Betätigung des Grenzschalters 88 schließt sich sein Schalter 100 mit Arbeitskontakt. Der Schalter 100 mit Arbeitskontakt liegt in Reihe mit einer Warneinrichtung 102, welche entweder eine visuelle oder hörbare Warneinrichtung sein kann. In diesem Beispiel soll die Warneinrichtung 102 als visuelle Warneinrichtung betrachtet werden, beispielsweise als eine Lampe. Die Reihenkombination des Schalters 100 und der Lampe 102 ist über den Anschluß B+ einer Gleichstromversorgung und Schaltungserde verbunden, so daß bei Betätigung des Grenzschalters 88 und dem Schließen des Schalters 100 mit Arbeitskontakt die Lampe 102 aufleuchtet und davor warnt, daß die maximale Einstellung des Potentiometers erreicht wurde und eine weitere Korrektur der Änderung in der Kenngröße des strangähnlichen Materials in Richtung eines Wertes oberhalb des unteren eingestellten Grenzwertes nicht möglich ist, wenn nicht eine Einstellung an der Steuerschaltung für die Motordrehzahl vorgenommen wird. In gleicher Weise ist der mechanische Anschlag 98 auf der Scheibe Sk in solcher Nachbarschaft zum Grenzschalter 82 angeordnet, daß der mechanische Anschlag 98 bei Drehung der Antriebswelle l8 im Uhrzeigersinne vor dem Erreichen des Mindesteinstellwertes des Potentiometerarmes den Grenzschalter 82 betätigen wird. Die Betätigung des Grenzschalters 82 bewirkt, daß sein Schalter 80 mit Ruhekontakt öffnet und der Stromfluß durch die Wicklung 78 für Drehung in Uhrzeigerrichtung unterbrochen wird, so daß die Welle l8 in ihrer Drehung anhält und das Potentiometer 24 nicht zerstört. Weiterhin schließt sich bei Betätigung des Grenzschalters 82 sein Arbeits-

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kontakt 104. Der Arbeitskontakt 104 liegt in Reihe mit einer Einrichtung 106, welche entweder eine visuelle oder hörbare Warneinrichtung sein kann. In diesem Beispiel sei angenommen, daß sie eine visuelle Warneinrichtung ist, beispielsweise eine Lampe. Die Reihenschaltung des Schalters 104 und der Lampe 106 ist auch noch über, den Anschluß B+ einer Gleichstromquelle und Schaltungserde geschaltet, so daß beim Schließen des Kontaktes 104 die Lampe aufleuchtet und eine visuelle Anzeige dafür gibt, daß ein Mindesteinstellwert des Potentiometers erreicht worden ist und eine weitere Korrektur der Änderung der Kenngröße des strangähnlichen Materials in Richtung von Werten unterhalb des obersten eingestellten Grenzwertes nicht möglich ist, wenn nicht eine Einstellung an der Steuerschaltung für die Motordrehzahl vorgenommen wird.

Wie in Figur 4 gezeigt, ist das Potentiometer 24 in elektrischer Schaltungsverbindung mit einer Ausführungsform einer Steuerschaltung für die Motordrehzahl. In diesem Beispiel ist ein Anschluß 108 des Potentiometers elektrisch verbunden mit der Kathode einer Sperrdiode 110 und die Anode der Diode 110 ist elektrisch verbunden mit einem Anschluß einer Quelle für Wechselspannungsleistung. Der andere Anschluß 112 des Potentiometers ist ohne Schaltungsverbindung. Ein beweglicher elektrischer Kontakt 114 des Potentiometers 24 ist mechanisch an den Arm 22 und elektrisch an den Verbindungspunkt zwischen einem Gitteranschluß eines gesteuerten Silizium-Gleichrichters 116 und einem Anschluß eines Ladekondensators 118 gekoppelt. Der andere Anschluß des Kondensators 118 und eine Kathode des Gleichrichters Il6 sind mit dem anderen Anschluß der Wechselspannungsquelle verbunden. Eine Anode des Gleichrichters 116 ist über eine Wicklung 120 des Motors 30 mit der Anode der Diode 110 verbunden; in diesem Beispiel ist der Motor 30 ein Gleichstrommotor. Mit der Bewegung des Kontaktes 114 in Richtung des Anschlusses 112 erhöht sich der in Reihe mit dem Kondensator 118 liegende Widerstand. In ähnlicher Weise vermindert sich der in Reihe mit dem Kondensator liegende Wider-

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stand mit der Bewegung des Kontaktes 114 in Richtung des Anschlusses 108. Beim Betrieb beginnt sich der Kondensator 118 über die Diode 110 und den Teil des Widerstandes des Potentiometers 2k zwischen dem Anschluß 108 und seinem beweglichen Kontakt 114 während der positiven Hälfte einer einzelnen Periode des über Anode und Kathode des"Gleichrichters angelegten Wechselspannungssignals aufzuladen. Sowie sich der Kondensator Il8 auf die Zündspannung-Gitter nach Kathode des Gleichrichters 11b aufladet, zündet der gesteuerte Silizium-Gleichrichter und während des restlichen Teils der positiven Hälfte der .Periode fließt Strom durch die Wicklung 120 des Motors 30. Nach_dem der Gleichrichter 116 zündet und während seines eingeschalteten Zustandes entOadet sich der Kondensator 118 durch die Strecke Gitter-Kathode des Gleichrichters. Sobald die Wechselspannung auf den Wert 0 zurückgeht, schaltet der Gleichrichter 116 ab (oder sperrt) und der Stromfluß durch die Wicklung 120 des Motors 30 endet. Während der negativen Hälfte der Wechselspannungsperiode ist die Diode 110 im gesperrten Zustand und verhindert daher das Aufladen des Kondensators 118. Mit dem anschließenden Beginn der positiven Hälfte der nächsten Periode beginnt der Kondensator 118 erneut mit einer Aufladung und der Gleichrichter Il6 zündet etwa zum gleichen Zeitpunkt oder Winkel in der Periode. Bei diesem Zündwinkel erreicht die Ausgangswelle 28 des Motors eine bestimmte Drehzahl und treibt ihrerseits die Rollen 32 für variable Drehzahl an, so daß die Kombination der Oberflächengeschwindigkeit der Rollen oder Walzen 32 für variable Drehzahl und der Rollen oder Walzen 38 für konstante Drehzahl die Kenngröße des strangähnlichen Materials bestimmt. Es ist hier zu beachten, daß andere Steuerschaltungen für die Motordrehzahl als die vorstehend beschriebene Schaltung verwendet werden können, beispielsweise solche Schaltungen gemäß dem Handbuch der General Electric Company für gesteuerte Silizium-Gleichrichter oder Transistoren, und daß andere Steuerschaltungen leicht für die Verwendung in dem beschriebenen erfindungsgemäßen System angepaßt werden können. Weiterhin sind noch viele Steuereinrichtungen für die Motordrehzahl handelsmäßig erhältlich, welche ab Lager

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bezogen werden können und mit dem Potentiometer 24 so verbunden werden können, daß sie in der vorstehend beschriebenen Weise arbeiten können.

Für die Zwecke der Beschreibung der Arbeitsweise des vorstehend gesch—Llderten Systems wird die zu steuernde Kenngröße des strangähnlichen Materials nachstehend als Bandgewicht betrachtet Der Staudruck der fluidisehen Einrichtung 12 wird zuerst für einen entsprechenden Nennwert des Bandgewichtes eingestellt. Dann wird der Staudruck der fluidisehen Einrichtung 12 für den zulässigen maximalen und minimalen Wert des Bandgewichtes gemessen. Der obere Einstellwert für den Druck am Eingang 55 des Verstärkerblocks 56 wird gleich dem Druck am Eingang 55a des Verstärkerblocks 56 eingestellt, (dies geschieht durch Einstellen des Widerstandes 48), welcher dem maximal zulässigen erfaßten Bandgewicht entspricht. Der untere Einstellwert für den Druck am Eingang 53 des Verstärkerblocks 54 wird ebenfalls so eingestellt (dies geschieht durch Einstellen des Widerstandes 44), daß er gleich dem Druck am Eingang 53a des Verstärkerblocks 54 ist, welcher dem Mindestwert des erfaßten zulässigen Bandgewichtes entspricht.

Das strangähnliche Material wird kontinuierlich überwacht und wenn sich das Bandgewicht des Materials über den maximal zulässigen Grenzwert erhöht, dann übersteigt das Ausgangsdrucksignal von der fluidisehen Einrichtung 12 den oberen Einstellwert für den Druck am Eingang 55 des Verstärkerblocks. 56 und bewirkt dadurch, daß ein Drucksignal vom Ausgang 59 des Verstärkerblocks 56 den druckempfindlichen Schalter 60 betätigt. Der Schalter 68 mit Arbeitskontakt schließt dann und bewirkt die Betätigung des Schrittmotors 16, so daß dessen Ausgangswelle 18 mit einer schrittweisen Drehung im Uhrzeigersinne beginnt. Die Drehung der Ausgangswelle l8 im Uhrzeigersinne bewirkt, daß der Potentiometerarm 22 den beweglichen elektrischen Kontakt 114 in Richtung des Anschlusses 108 verschiebt und damit

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den Widerstand in Reihe mit dem Kondensator 118 verringert, Die Verringerung des Widerstandes in Reihe mit dem Kondensator 118 bewirkt, daß sich der Kondensator 118 schneller aufladet, so daß der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 116 früher in jeder Periode des Wechselspannungssignals zündet, welches über der Anode und Kathode des Gleichrichters zugeführt wird. Hierdurch wird jedoch die Dauer des Stromflusses durch die Wicklung 120 und die Drehzahl der Welle 28 des Motors 30 vergrößert. Die Erhöhung der Drehzahl der Welle 28 bewirkt eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Rollen 32 relativ zu den Rollen 38 und hierdurch wird wiederum eine Verringerung des Bandgewichtes des strangähnlichen Materials bewirkt. Wenn sich das Bandgewicht des strangähnlichen Materials auf oder unter den maximal zulässigen Wert verringert, dann sinkt das Staudrucksignal von der fluidischen Einrichtung " 12 auf oder unter den oberen Einstellwert für den Druck und bewirkt damit eine Aufhebung der· Betätigung des druckempfindlichen Schalters 60 und die Beendigung jeder weiteren Änderung der Drehzahl der Welle des Motors 30.

In ähnlicher Weise erfolgt bei einem Absinken des Bandgewichtes des strangähnlichen Materials unter den minimalen zulässigen Grenzwert ein Absinken des Ausgangsdrucksignals von der fluidischen Einrichtung 12 unter den unteren einstellbaren Druckgrenzwert am Eingang 53 des Verstärkerblocks 54 und bewirkt dadurch eine Betätigung des druckempfindlichen Schalters 58. Dann schließt sich der Schalter 64 mit Arbeitskontakt und es fließt Strom durch die Wicklung 84 in dem Zwei-Richtungs-Schrittmotor zur Drehung im Gegen-Uhrzeigersinne. Die Ausgangswelle 18 des .. Motors Ib beginnt mit einer schrittweisen Drehung im Gegen-Uhrzeigersinne und dies bewirkt eine Verschiebung des elektrischen Kontaktes 114 in Richtung des Anschlusses 112 des Potentiometers 24 durch den Potentiometerarm 22. Diese Bewegung bewirkt eine Vergrößerung des Widerstandes in Reihe mit dem Kondensator 118 und iruXolgedessen eine Vergrößerung der Aufladezeit des Kondensators 118. Dadurch zündet der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 116 später in jeder Periode des über der Anode und Kathode

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des Gleichrichters zugeführten Wechselspannungssignals und damit Wird die Dauer des Stromflusses durch die Wicklung 120 verringert und ebenso die Drehzahl der Antriebswelle 28 des Gleichstrommotors 30. Diese Verringerung der Drehzahl der Antriebswelle 28 bewirkt eine entsprechende Verringerung der Drehzahl der Antriebsrollen 32 für variable Drehzahl relativ zu den Antriebsrollen 38 für konstante Drehzahl und ergibt dadurch eine Vergrößerung des Bandgewichtes des strangähnlichen Materials Wenn sich das Bandgewicht des Materials auf oder über den mindest zulässigen Wert erhöht, dann erhöht sich das Staudrucksignal von der fluidischen Einrichtung 12 auf oder über den unteren Einstellwert für den Druck und führt damit zu einer Aufhebung der Betätigung des druckempfindlichen Schalters 58 und zur Beendigung der Änderung der Drehzahl der Antriebsrollen 32. Die Antriebsrollen 32 verbleiben dann solange auf einer bestimmten Drehzahl, bis sich das Bandgewicht des strangähnlichen Materials erneut so ändert, daß es außerhalb der eingestellten oberen oder unteren Grenzwerte liegt. Es ist zu beachten, daß das Bandgewicht lediglich zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung herangezogen wurde und diese auch unter Bezugnahme auf andere Kenngrößen des strangähnlichen Materiales erläutert werden könnte.

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Claims

Patentansprüche

Gerät zur Steuerung der Änderung einer Kenngröße eines sich kontinuierlich bewegenden strangähnlichen Materials , dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt :

eine Einrichtung (12) zur fluidischen Überwachung der Kenngröße des durchlaufenden strangähnlichen Materials (10), eine fluidische Brückenanordnung, welche auf diese überwachungseinrichtung (12) anspricht zur Erzeugung eines ersten Drucksignals an einem ersten Ausgang, wenn sich die überwachte Kenngröße des strangähnlichen Materials (10) über einen ersten vorgegebenen Wert hinaus in einer ersten Richtung ändert, eine im Eingriff mit dem strangähnlichen Material stehende Antriebseinrichtung mit einem ersten druckempfindlichen Schalter, welcher fluidisch mit dem ersten Ausgang der fluidischen Brückenanordnung gekoppelt und nur bei Vorhandensein und nur während der Dauer des ersten Drucksignales betätigbar ist, eine Einrichtung, welche auf die Betätigung des ersten Schalters ansprechbar ist zur Erzeugung einer Änderung der Kenngröße des strangähnlichen Materials durch die Antriebseinrichtung in einer Richtung in entgegengesetzter Richtung zu der vorgenannten ersten Richtung, so lange, bis die Kenngröße des Materials nicht mehr über dem ersten vorgegebenen Wert abweicht, worauf das erste Drucksignal endet, und hierdurch der erste Schalter abschaltbar und die Änderung der Kenngröße des Materials durch die Antriebseinrichtung beendbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die fluidische Brückenanordnung weiterhin ansprechbar ist auf die überwachungseinrichtung (12) zur Erzeugung eines zweiten Drucksignals an einem zweiten Ausgang, wenn die überwachte Kenngröße des strangähnlichen

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Materials über einen zweiten vorgegebenen Wert in einer zweiten Richtung abweicht.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß es einen zweiten druckempfindlichen elektrischen Schalter besitzt, der fluidisch an den zweiten Ausgang der fluidischen Brückenanordnung gekoppelt ist und nur bei Vorhandensein und nur während der Dauer des zweiten Drucksignals betätigbar ist..
4. Gerät nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche auf die Betätigung des zweiten Schalters ansprechbar ist zur Veranlassung der Antriebseinrichtung zur Änderung der Kenngröße des Materials in einer Richtung entgegengesetzt" zu der zweiten Richtung, so lange, bis die Kenngröße des Materials nicht mehr über den zweiten vorgegebenen Wert hinaus abweicht, wodurch die erste auf den Schalter ansprechende Einrichtung und die zweite auf den Schalter ansprechende Einrichtung die· Änderung der Kenngröße des Materials zwischen die ersten und zweiten vorgegebenen Werte einschränkbar ist.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schalter ansprechende Einrichtung enthält:

a) einen Motor (16) mit einer Ausgangsantriebswelle (18), welche in einer ersten Drehrichtung bei Vorhandensein einer. Betätigung des ersten Schalters (58) drehbar ist,

b) eine Geschwindigkeits- oder Drehzahl-Steuerungseinrichtung (26), welche zur Steuerung der Drehzahl einer Antriebseinrichtung (30) an dieselbe gekoppelt ist, und

c) eine mechanisch an die Welle (18) zur Änderung der Arbeitsweise der Drehzahl-Steuerungseinrichtung (26) gekoppelte Einrichtung (24).

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6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch geken-n zeichnet, daß der Motor (16) eine Feldwicklung (78) in Reihe mit dem ersten Schalter (58) enthält.
7. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Grenzschalter (82) in Reihe mit der Feldwicklung (78) und dem ersten. Schalter (58).
8. Gerät nach einem der-Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die mechanisch gekoppelte Einrichtung ein Potentiometer (24) mit einer Eingangswelle (22) umfaßt, welche mechanisch an die Motorwelle (18) gekoppelt ist.
9. Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:

eine mechanisch an die Bewegung der,Motorwelle (18) gekoppelte Scheibe (94), wobei die Scheibe einen auf derselben zum Eingriff und zum Abschalten des Grenzschalters (82) angeordneten mechanischen Anschlag (96, 98) besitzt, wodurch der Motor (16) abschaltbar ist zur Verhinderung einer Drehung der Potentiometerwelle (22) durch die Motorwelle (18) über einen Punkt hinaus, welcher-durch die Stellung des mechanischen Anschlages (96) bestimmt ist, und zur Verhinderung einer Zerstörung des Potentiometers (24).
10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch gekennzeichnet , daß der Motor (l6) eine zweite Wicklung (84) in Reihe mit dem zweiten Schalter (60) enthält.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß es einen zweiten Grenzschalter in Reihe mit der zweiten Wicklung (84) und dem zweiten druckempfindlichen Schalter (60) enthält.

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12. Gerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen durch Zeitgeber betätigten Schalter (72) in Reihe mit der ersten und zweiten Wicklung (78, 8ή), wobei sich dieser durch Zeitgeber betätigte Schalter (.72) in Sequenz öffnet und schließt und eine schrittweise Drehung der Motorwelle (18) gestattet, wenn sich der durch Zeitgeber betätigte Schalter (72) schließt und eine weitere schrittweise Drehung gestattet, wenn sich der durch Zeitgeber betätigte Schalter öffnet, wenn entweder der erste druckempfindliche Schalter (58) und der Grenzashalter (82) oder der zweite druckempfindliche Schalter (60) und der Grenzschalter betätigt sind.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Scheibe (9¹J) ein zweiter mechanischer Anschlag (98) zum Eingriff und zur Abschaltung des zweiten Grenzschalters und damit zur Abschaltung des Motors (l6) angeordnet ist, um eine Drehung der Potentiometerwelle (22) durch die Motorwelle (18) über die Punkte hinaus zu verhindern, welche durch die Stellung des zweiten mechanischen Anschlages (98) bestimmt sind zu einer Verhinderung der Zerstörung des Potentiometers.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite auf den Schalter ansprechende Einrichtung besteht aus:

a) einem Zwei-Richtungs-Schrittmotor (l6) mit einer Ausgangswelle (18), welche sich in einer ersten Drehrichtung· bei Betätigung des ersten Schalters (58) und in einer zweiten Drehrichtung bei Betätigung des zweiten Schalters (60) dreht,

b) eine zur Steuerung der Drehzahl der Antriebseinrichtung

an diese gekoppelte Einrichtung (26) zur Drehzahlsteuerung und c)"eine mechanisch an die Welle (18) zur Änderung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung (26) für die Drehzahl gekoppelte Einrichtung (26).

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