DE2924966A1 - DEVICE FOR ELECTRICALLY INFLUENCING THE WIRE CABLE ON HIGH SPEED CABLE MACHINES - Google Patents
DEVICE FOR ELECTRICALLY INFLUENCING THE WIRE CABLE ON HIGH SPEED CABLE MACHINESInfo
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Description
Einrichtung zur elektrischen Beeinflussung des Drahtzuges an SchnellverseilmaschinenDevice for electrical influencing of the wire tension on high-speed stranding machines
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Beeinflussung des Drahtzuges an Schnellverseilmaschinen, insbesondere solcher in rohrloser Bauart, die innerhalb des rotierenden Systems am Spulenrahmen jeder Spule angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verseilrotors arbeitet und als Stellorgan elektromagnetische Spulenbremssysteme, wie Zugankermagnetsysteme mit Reibbremse, Magnetpulverbremsen oder Hysteresebremsen verwendet. The invention relates to a device for electrically influencing the wire tension on high-speed stranding machines, in particular those of a tubeless design, which are arranged within the rotating system on the bobbin frame of each bobbin is and works as a function of the speed of the Verseilrotors and as an electromagnetic actuator Spool brake systems, such as tie rod magnet systems with friction brakes, magnetic powder brakes or hysteresis brakes are used.
Moderne Schnellverseilmaschinen, Insbesondere der rohrlosen Bauart, werden je nach Baugröße (Spulendurchmesser) mit Drehzahlen zwischen 3000 und 8000 min" betrieben. Bei den rohrlosen Schnellverseilmaschinen, die ohne Mihrungsbügel arbeiten, ergeben sich im Bereich der Ablaufspulen relativ große Abstände zwischen den Drahtf ührungen, d. h. der zum Verseilpunkt laufende Draht bildet um die folgenden Ablaufspulen freie Seilkurven, deren Radien einerseits von der Größe der Ablaufspule und andererseits von der wirkenden Zentrifugalkraft und der dieser entgegenwirkenden Drahtzugkraft abhängig sind. Damit wird die Drahtzugkraft zum bestimmenden variablen Paktor zurModern high-speed stranding machines, especially the tubeless ones Design, are operated at speeds between 3000 and 8000 min "depending on the size (coil diameter). In the case of the tubeless high-speed stranding machines that work without miter brackets, there are reels in the area of the unwinding spools relatively large distances between the wire guides, d. H. the wire running to the stranding point forms around the following pay-off reels free cable curves, the radii of which on the one hand depend on the size of the pay-off reel and on the other hand are dependent on the acting centrifugal force and the wire tensile force counteracting this. So that will the wire tensile force to the determining variable factor for
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Ausbildung der verlangten Seilkurven. Die Drahtzugkraft andererseits hängt wiederum von der Größe der Bremskraft ab, die auf den ablaufenden Draht ausgeübt wird. In der üblichen Weise werden die Ablaufspulen abgebremst und so die Drahtabzugskraft in ihrer Größenordnung bestimmt. Gemäß der DE-AS 2 I64 131, Int. Gl. D 07 B, 3/04 ist eine Spulenbremse an einer rohrlosen Verseilmaschine bekannt geworden, die aus einem am Spulenrahmen befestigten Montageteil besteht, der sich vor der Spule erstreckt und so gebogen ist, daß sein Ende in der Mitte der Breite der Spule liegt. Am Montageteil ist ein einarmiger Steuerhebel schwenkbar gelagert, dessen freies Ende in zwei Arme aufgespalten ist. An dem einen, der Ablaufspule zugewandten Ende des Steuerhebels ist eine Drahtführungsbuchse und am anderen, in Abzugsrichtung dahinterliegenden Arm eine Führungsrolle angeordnet. Der Steuerhebel ist durch eine Drehfeder in Abzugsrichtung beaufschlagt und wird im Betriebszustand der Maschine elastisch gegen den Montageteil gedruckt. Am Montageteil ist etwas tieferliegend als die Führungsrolle am Steuerhebel eine weitere Drahtführungsrolle gelagert. Mit der Ablaufspule ist eine Bremsscheibe drehfest verbunden, über die ein Bremsband gelegt ist. Das eine Ende des Bremsbandes ist am Steuerhebel und das andere Ende am Montageteil befestigt. Diese Befestigung der Bremsbandenden läßt eine Grob- und Feinverstellung der Bremskraft zu. Diese Drahtspannungssteuereinrichtung soll eine gleichbleibende, dem Einstellwert entsprechende Bremskraft garantieren. Diese Spulenbremse oder Drahtspannungssteuereinrichtung berücksichtigt zwar die Drahtspannung direkt hinter der Ablaufspule, hat aber im Verlauf der Drahtführung durch die gesamte Länge des Rotors wenig Einfluß auf die weiteren Störgrößen. Eine Besonderheit der Hochleistungsschnellverseilmaschinen in rohrloser Bauart, insbesondere solcher mit größerer Spulenanzahl, liegt darin, daß in der Anlauf- bzw. Bremsphase eine reibungsfreie Verseilgutführung nicht möglich ist, weil infolge der größeren Anzahl der Ablaufspulen eine häufige und starke Umlenkung des Verseilgutes stattfindet. Da andererseits im Betriebszustand jedoch relativFormation of the required rope curves. The wire tension on the other hand, in turn, depends on the size of the braking force that is exerted on the wire running off. In the In the usual way, the pay-off spools are slowed down and the size of the wire pull-off force is determined in this way. According to DE-AS 2 I64 131, Int. Eq. D 07 B, 3/04 a reel brake on a tubeless stranding machine is known which consists of a mounting part attached to the coil frame, which extends in front of the coil and is bent so that its end is in the middle of the width of the coil. There is a one-armed control lever on the mounting part pivoted, the free end of which is split into two arms. On the one facing the pay-off spool The end of the control lever is a wire guide bushing and the other arm, which is behind it in the withdrawal direction arranged a guide roller. The control lever is acted upon by a torsion spring in the withdrawal direction and is printed elastically against the assembly part when the machine is in operation. On the assembly part is a little deeper Another wire guide roller is mounted on the control lever as the guide roller. With the pay-off spool is a Brake disc rotatably connected, over which a brake band is placed. One end of the brake band is on the control lever and the other end attached to the mounting part. This attachment of the brake band ends allows a coarse and fine adjustment the braking force. This wire tension control device should have a constant, the setting value guarantee appropriate braking force. This spool brake or wire tension control device does take into account the wire tension directly behind the pay-off reel, but has in the course of the wire guide through the entire length of the The rotor has little influence on the other disturbance variables. A special feature of the high-performance high-speed stranding machines In the tubeless design, especially those with a larger number of coils, is that in the start-up or braking phase a frictionless guidance of Verseilgutführung is not possible because of the larger number of reels frequent and strong deflection of the material to be stranded takes place. On the other hand, in the operating state, however, relatively
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hohe Bremskräfte zur Einhaltung der vorgesehenen Seilkurven, die einen bestimmten Flugkreis nicht überschreiten sollen, gebraucht werden, ist der Einsatz der vorher beschriebenen Drahtspannungssteuereinrichtung nicht möglich. Diese Einrichtung würde entweder den Plugkreis des Verseilgutes über das zulässige Maß hinaus anwachsen lasse.n oder die Zugspannung im Verseilgut wäre in der Anlauf- und Bremsphase zu hoch, daß es zum Reißen des Verseilgutes kommen würde. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen ein Bremssystem einzusetzen, das aus einer Kombination oder üblichen, vom Drahtzug abhängigen Spulenbremse und einer von der Geschwindigkeit des Verseilgutes abhängigen Fliehkraft bremse besteht. Hier wird das Verseilgut, nachdem es die Ablaufspule verlassen hat, über eine durch Fliehkraft abgebremste Rolle geführt und dort mit einer Bremskraft abgebremst, die proportional mit der Fliehkraft steigt oder fällt. Dieses Bremssystem, das in seiner Bremswirkung und damit in bezug auf die Drahtzugkraft sehr variabel und anpassungsfähig ist, hat einen Nachteil der darin besteht, daß die Bremswirkung am Verseilgut als Reibkraft auftritt und daher zu Beschädigungen desselben führen könnte. Außerdem verschleißt das abbremsende Teil durch das darüberschleifende Verseilgut, wobei Verschleißzustand sowie Oberflächenverschmutzungen zu Schwankungen der Bremswirkung führen.high braking forces to maintain the intended cable curves, which should not exceed a certain flight circle are used, is the use of the previously described Wire tension control device not possible. This facility would either be the plug circle of the items to be stranded Let it grow beyond the permissible level or the tensile stress in the stranded material would be in the start-up and Braking phase too high that the parts to be stranded would tear. One has therefore already been proposed Use a braking system that consists of a combination or the usual reel brake dependent on the wire tension and a there is a centrifugal brake dependent on the speed of the material to be stranded. Here the material to be stranded after it has left the pay-off reel, passed over a roller braked by centrifugal force and there with a braking force braked, which increases or decreases proportionally with the centrifugal force. This braking system, which in its braking effect and so that it is very variable and adaptable with regard to the wire tensile force, has a disadvantage in that that the braking effect on the material to be stranded occurs as a frictional force and could therefore lead to damage of the same. In addition, the decelerating part wears out as a result of the part dragging over it Stranded goods, with wear and tear and surface contamination leading to fluctuations in the braking effect to lead.
Ziel der Erfindung ist es, Beschädigungen durch die Abbremsung des laufenden Verseilgutes zu vermeiden, bei einer Umstellung des Verseilprogrammes in kürzester Zeit die Vierte für die dem neuen Programm entsprechenden Drahtzüge einzustellen und die Durchsatzleistung der Verseilmaschinen zu erhöhen.The aim of the invention is to avoid damage caused by the braking of the moving material to be stranded Changeover of the stranding program in the shortest possible time to set the fourth for the wire pulls corresponding to the new program and to increase the throughput of the stranding machines.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur elektrischen Beeinflussung des Drahtzuges an Schnell-The object of the invention is to provide a device for electrically influencing the wire tension on fast
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verseilmaschinen zu schaffen, die die Drahtzugkraft beim An- und Auslaufvorgang der Verseilmaschine über die Rotordrehzahl steuert und während des stationären Betriebes über einen vorgegebenen Sollwert regelt.to create stranding machines that reduce the tensile force of the wire Controls the start-up and run-down process of the stranding machine via the rotor speed and during stationary operation regulates via a specified setpoint.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Stromversorgung der an den Ablaufspulen angeordneten elektromagnetischen Spulenbremssysteme an der Spulenrahmenlagerung jeder Ablaufspule ein Generator angeordnet ist, dessen rotierender Teil (Anker) mit dem jeweiligen Wellenzapfen des Verseilmaschinenrotors drehfest verbunden ist und der erzeugte Strom über eine Richtlinearität und ein Stellglied die Erregung der elektromagnetischen Spulenbremse beeinflußt. According to the invention, the object is achieved in that for power supply of the arranged on the lead-off coils electromagnetic Reel brake systems on the reel frame mounting of each pay-off reel a generator is arranged, the rotating part (armature) is non-rotatably connected to the respective shaft journal of the stranding machine rotor and the generated current via a directional linearity and an actuator affects the excitation of the electromagnetic coil brake.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Generator aus einem am Lagergehäuse angeordneten Eisenkreis mit Spulensystem und einem rotierenden Permanentmagnetring mit wechselnder Polarität besteht, dessen Achse mit dem Wellenzapfen der jeweiligen Rotorsektion drehfest verbunden ist, wobei das Spulensystem mit der Hichtlinearität und über das Stellglied mit dem Erregersystem der Spulenbremse elektrisch verbunden ist.Furthermore, the invention provides that the generator consists of an iron circuit arranged on the bearing housing with a coil system and a rotating permanent magnet ring with alternating There is polarity, the axis of which is non-rotatably connected to the shaft journal of the respective rotor section, with the coil system with the non-linearity and electrically connected to the exciter system of the coil brake via the actuator is.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß für die Versorgung der gesamten Elektrik außer dem Generator ein drehzahlunabhängiger Energiespeicher sowie für den Regler eine Unterspannungsüberwachung und eine Meßwerterfas sung vorgesehen sind.Another feature of the invention is that for the supply of all electrical equipment except for the generator a speed-independent energy storage device as well as undervoltage monitoring and a measured value sensor for the controller solution are provided.
Zur Erfindung gehört ferner, daß der Sollwert der Drahtzugkraft in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl gesteuert ist.The invention also includes that the target value of the wire tensile force is controlled as a function of the rotor speed.
Die Erfindung wird anhand des dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es bedeuten The invention is explained in more detail with reference to the illustrated embodiment. It mean
Fig. 1 einen Teil der Rotorsektion einer rohrlosen Schnellverseilmaschine im Längsschnitt mit der Spulenrahmenlagerung und dem Generator1 shows a part of the rotor section of a tubeless high-speed stranding machine in longitudinal section with the coil frame storage and the generator
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Eig. 2 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Beeinflussung der DrahtzugkraftProp. 2 is a schematic representation of the device to influence the wire tension
Die Einrichtung gemäß der Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus dem Generator 1 als Stromquelle, der Uichtlinearität 2, dem Stellglied 5 mit Regler 3 und einer elektromagnetisch betätigten Spulenbremse 6. Der Generator 1 ist jeweils an dem einen Lagergehäuse 8 des Spulenrahmens 7 befestigt und besteht aus einem Eisenkreis 9 mit dem Spulensystem 10 und dem wechselnde Polarisierung aufweisenden Permanentmagnetring 11, der seinerseits auf einer mit dem Wellenzapfen 12 des Verseilrotors 13 drehfest verbundenen Achse 14 angeordnet ist. Die ITichtlinearität 2 kann ein Dioden-Widerstandsnetzwert oder ein nichtlinearer Widerstand sein, die vom Generator 1 gespeist wird. Das Stellglied 5 ist entweder ein Transistor, Thyristor mit Zündeinrichtung oder ein veränderlicher Widerstand bzw. ein Schalter.The device according to FIGS. 1 and 2 consists essentially of the generator 1 as the current source, the Uichtlinearität 2, the actuator 5 with controller 3 and one electromagnetically operated Spool brake 6. The generator 1 is attached to the one bearing housing 8 of the spool frame 7 and consists from an iron circle 9 with the coil system 10 and the alternating polarization exhibiting permanent magnet ring 11, which in turn is arranged on an axis 14 connected in a rotationally fixed manner to the shaft journal 12 of the stranding rotor 13. the ITonlinearity 2 can be a diode resistor network value or a nonlinear resistor fed by generator 1 will. The actuator 5 is either a transistor, thyristor with ignition device or a variable resistor or a switch.
Zur Einrichtung gehört fernerhin das Erregersystem 15 für die elektromagnetische Spulenbremse 6 sowie die Stromversorgung für den Regler 3 und die Meßwerterfassung 16. Der Regler 3 besteht seinerseits im wesentlichen aus einer elektrischen, elektromagnetischen oder mechanischen Vergleichseinrichtung für den Soll- und Istwert der Drahtzugkraft und einer rotordrehzahlabhängigen Sollwertbeeinflussung der Drahtzugkraft. Die Stromversorgung 17 besteht im allgemeinen aus einem Stabilisator, einem Energiespeicher, der ein Kondensator oder Akkumulator sein kann, und aus einer Unterspannungsüberwachung. Die Meßwerterfassung 16 ist entweder ein Kraft- oder Wegemeßsystem, wobei auch andere Ausführungen zur Erfassung der Drahtzugkraft möglich sind.The device also includes the excitation system 15 for the electromagnetic coil brake 6 and the power supply for controller 3 and measured value acquisition 16. Controller 3 consists in turn, essentially from an electrical, electromagnetic or mechanical comparison device for the setpoint and actual value of the wire tension and a rotor speed-dependent setpoint influencing of the wire tension. The power supply 17 generally consists of a stabilizer, an energy store, a capacitor or Can be accumulator, and from an undervoltage monitoring. The measured value acquisition 16 is either a force or distance measuring system, other designs for detecting the wire tensile force are also possible.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:The operation of the device according to the invention is like follows:
So lange der Verseilrotor 13 sich nicht dreht, liegt an der Spulenbremse 6 nur ein gegen Null gehendes Bremsmoment, resultierend aus der Lagerreibung an. Fängt der Verseilrotor an zu drehen, dann wird im Generator 1 eine Spannung erzeugt, deren Amplitude mit der zunehmenden Rotordrehzahl ansteigt. Diese Spannung treibt durch die Nichtlinearität 2 und das Stellglied 5 einen Strom in die Erregerwicklung des Erregersystems 15 der Spulenbremse 6, die wiederum eine Bremswirkung.As long as the stranding rotor 13 is not rotating, there is only a braking torque on the reel brake 6 which approaches zero from the bearing friction. When the stranding rotor starts to turn, a voltage is generated in generator 1, whose amplitude increases with increasing rotor speed. This voltage drives through the nonlinearity 2 and that Actuator 5 a current in the excitation winding of the excitation system 15 of the coil brake 6, which in turn has a braking effect.
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auf die Ablaufspule 4 ausübt. Der vom Generator 1 erzeugte Erregerström für die elektromagnetische Spulenbremse 6 wird bis zu einer bestimmten Rotordrehzahl vom Stellglied 5 nicht beeinflußt, da die Unterspannungsüberwachung in der Stromversorgung 17 über den Regler 3 das Stellglied 5 voll geöffnet hat. Mit dem Erreichen einer bestimmten Rotordrehzahl ist der Regler 3 voll funktionsfähig und beeinflußt über den Soll-Istwertvergleich der Drahtzugkraft das Stellglied 5 in der Weise, daß die Drahtzugkraft in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl ansteigt und mit dem Erreichen der Betriebsdrehzahl ihren erforderlichen Endwert erreicht. Beim Abschalten der Verseilmaschine läuft der Vorgang in umgekehrter Weise ab.exerts on the pay-off reel 4. The one generated by generator 1 Excitation current for the electromagnetic coil brake 6 is activated by the actuator 5 up to a certain rotor speed not affected, since the undervoltage monitoring in the power supply 17 via the controller 3, the actuator 5 full has opened. When a certain rotor speed is reached, the controller 3 is fully functional and influenced the actuator via the target / actual value comparison of the wire tensile force 5 in such a way that the wire tensile force increases as a function of the rotor speed and when the Operating speed has reached its required end value. When the stranding machine is switched off, the process runs in the other way around.
Ändern sich die technologischen Parameter, d. h. der zu verseilende Draht weist einen anderen Querschnitt auf, so erfolgt mittels Handeingabe eine Veränderung der elektrischen Nennwerte und dadurch eine Veränderung des vorgegebenen Sollwertes. Da die Stromerzeugung (Generator 1) sowie das Stellglied 5 innerhalb des rotierenden Systems liegen, erübrigt sich eine Übertragung elektrischer Energie mittels Schleifringe. Weiterhin entsteht am abgezogenen Draht sowie an der Bremseinrichtung kein Reibverlust. Die Drahtzugkraft ist unabhängig vom Verschleißzustand und von der Verschmutzung der Reibelemente konstant. Eine bei Änderung des Verseilprogramms notwendige Umstellung der Werte für die Drahtzugkraft ist einfach und unproblematisch.If the technological parameters change, i. H. the wire to be stranded has a different cross-section, see above a change in the nominal electrical values occurs by means of manual input, thereby changing the specified value Setpoint. Since the power generation (generator 1) and the actuator 5 are within the rotating system, there is no need to transmit electrical energy by means of slip rings. It also arises on the withdrawn wire as well no friction loss on the braking device. The wire tension is constant regardless of the state of wear and the contamination of the friction elements. One when changing the stranding program necessary conversion of the values for the wire tension is simple and unproblematic.
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Legal Events
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