DE3724352C2 - Verfahren zur Regelung einer Korbverseilmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Korbverseilmaschine mit wenigstens einem Verseilkorb, der mehrere Spulen für das Verseilgut trägt, mit einem Abzug für das verseilte Gut und einer Aufwickelvorrichtung.

Die Produktionsleistung von Verseilmaschinen ist bei vorge­ gebener Schlaglänge des verseilten Gutes unmittelbar von der Drehzahl des Verseilkorbes abhängig, so daß derartige Maschinen für möglichst hohe Drehzahlen ausgelegt werden. Bisher war es üblich, die Maschinen für die jeweils zu produzierende Menge an verseiltem Gut auf eine konstante Betriebsdrehzahl hochzufahren und diese Drehzahl dann prak­ tisch bis zum Ende beizubehalten. So wurden beispielsweise für die Verseilung von Aluminiumdrähten für den Verseilkorb Nenndrehzahlen von 320 Umdrehungen pro Minute vorgesehen. Diese Drehzahl läßt sich jedoch in der Praxis nicht einhal­ ten, da durch nicht vermeidbare Unwuchten, die aus einer ungleichmäßigen Bewicklung der Spulen im Verseilkorb herrühren, trotz der Auslegung der Maschine auf die Nenndrehzahl tatsächlich nur eine geringere Drehzahl, gefahren werden kann. Während es konstruktiv durchaus möglich ist, eine derartige Verseilmaschine auch für die angegebene Nenndrehzahl auszulegen, so führen die aus der ungleichmäßigen Bewicklung der Spulen herrührenden Unwuchten in Folge der Drehung der Spulen um ihre eigene Achse zugleich zu unterschiedlichen Zugbeanspruchungen des von der Spule zum Verseilpunkt zulau­ fenden Drahtes, die letztlich bei den angegebenen Nenndrehzah­ len so hoch sein können, daß der betreffende Draht bis zum Bruch gedehnt wird. Im Falle eines Drahtbruches muß die Maschine angehalten werden, die beiden Drahtenden müssen verschweißt werden und dann kann die Maschine wieder in Betrieb gesetzt werden. Um dies zu verhindern, wird trotz der angegebenen Nenndrehzahl bei dem angegebenen Ausfüh­ rungsbeispiel mit einer geringeren tatsächlichen Drehzahl von beispielsweise 250 U/min gearbeitet, so daß letztlich die vorgesehene Produktionsleistung der Maschine nicht erreicht wird.

Aus der DE-A 28 31 604 ist eine Verseilmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung bekannt, bei der eine Erhöhung der Antriebsdrehzahl in Abhängigkeit von der Spulenfülle auf den Vorlagespulen mit Hilfe von Abtasteinrichtung erfolgt. Dieser Meßwert "Spulenfülle" wird dann als Führungsgröße einer Programmsteuerung aufgeschaltet, in der dann die sich in Abhängigkeit von der abnehmenden Spulenfülle auch geringer werdenden trägen Masse als reiner Rechengröße die Drehzahl in der Weise erhöht wird, daß die wirksamen Massenkräfte in etwa konstant bleiben. Eine derartige Betriebsweise erfordert zwingend eine Programmsteuerung mit einer Auswahlschaltung, in der jeweils das gerade zur Verseilung anstehende Material durch eine entsprechende Schalterstellung berücksichtigt wird. Dies kann immer zu großen Gefahrensituationen führen, wenn die Maschine mit dem spezifischen Gewicht von Aluminium auf die maximal zulässige Drehzahl eingestellt ist und der Bedienungsmann, der diese Zusammenhänge äußerlich an der Maschine nicht erkennen kann, Kupfermaterial in die Maschine lädt. Wird hier dann die für Aluminium maximal zulässige Drehzahl gefahren, kann die Maschine überlastet werden und zu Bruch gehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das eine hohe Produktionsleistung bei schonender Behandlung des Verseil­ gutes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an wenigstens einer Spule die auf den Spulenkörper wirkende Fliehkraft gemessen wird und daß in Abhängigkeit eines vorgebbaren konstanten Wertes für die Fliehkraft die Drehzahl des Verseilkorbes und die Abzugsgeschwindigkeit des Verseil­ gutes verändert wird, wobei das Verhältnis von Korbdrehzahl zur Abzugsgeschwindigkeit entsprechend der vorgegebenen Schlaglänge des zu erzeugenden verseilten Gutes konstant gehalten wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, zu Beginn der Verseilreise, wenn die im Verseilkorb gelager­ ten Spulen noch vollständig gefüllt sind, mit einer geringe­ ren Betriebsdrehzahl zu fahren, dann aber mit der zunehmenden Abnahme des Wickeldurchmessers die Korbdrehzahl zu steigern. Die auf die Spulenkörper wirkende Fliehkraft ist hierbei ein Maß für die Abnahme des Wicklungsdurchmessers und stellt die Führungsgröße dar, nach der Korbdrehzahl und Abzugsge­ schwindigkeit geregelt werden. Hierbei reicht es aus, wenn die Fliehkraft nur einer Spule gemessen wird, da grundsätz­ lich alle Spulen möglichst gleich bewickelt werden. Zweckmä­ ßig ist es jedoch, wenn bei der Beladung des Verseilkorbes in den mit der Meßstelle versehenen Spulenträger die Spule eingesetzt wird, die das höchste Einsatzgewicht aufweist. Mit Hilfe dieser Verfahrensweise ist es möglich, die Verseil­ maschine inmer im optimalen Drehzahlbereich zu betreiben. Die Verseilmaschine wird zunächst auf eine durch die vorgege­ bene Fliehkraft bestimmte Ausgangsdrehzahl angefahren. Danach ergibt sich für die restliche Betriebszeit ein progres­ siver Anstieg bis zur maximal zulässigen Drehzahl, die bis zum Ende der Verseilreise eingehalten werden kann, so daß insgesamt eine erhebliche Produktionssteigerung bei verbesserter Qualität erzielt wird, wobei Drahtbrüche praktisch vermieden werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Messung der Fliehkraft ohne bewegte Teile erfolgen kann, beispiels­ weise durch den Einbau einer sogenannten elektrischen Druckmeßdose im Spulenlager eines der Spulenträger. Die Übertragung des Meßsignals kann hierbei entweder über einen Schleifring oder berührungslos über einen Sender erfolgen. Je nach Art der für den Antrieb der Verseilmaschine des Abzugs und der Aufwickelvorrichtung eingesetzten Antriebe, können hierbei die Messung und die Veränderung von Korbdreh­ zahl und Abzugsgeschwindigkeit kontinuierlich oder aber auch in vorgebbaren Zeitintervallen erfolgen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Maschine keiner zusätzlichen Auswahlschaltung bedarf, mit der sie jeweils für unterschiedliches Verseilgut einzurichten wäre. So kann ohne jegliche Umschaltungsmaßnahme die Verseilmaschine zunächst mit spezifisch schwererem Verseilgut, beispielsweise Kupfer, und anschließend mit spezifisch leichterem Verseilgut, beispielsweise Aluminium beladen werden. Für die Regelung ist dies unerheblich, da durch die vorgegebene Fliehkraft als Führungsgröße die jeweils zulässige Korbdrehzahl sich automatisch ergibt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß aufgrund der konstanten Fliehkraftbelastung auch die Maschinen insgesamt einschließlich der Spulen und der Spulenlagerungen sehr viel geringer beansprucht werden, so daß hier ein sehr viel geringerer Verschleiß zu verzeichnen ist. Da ferner zu Beginn der Verseilreise mit einer geringeren Drehzahl gefahren wird, können dement­ sprechend auch kleinere Antriebsmotoren eingesetzt werden. Dementsprechend können auch die Bremsen für den Verseilkorb ebenfalls geringer dimensioniert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß bei pulsierendem Fliehkraftmeßsignal nur der jeweils gemessene Maximalwert als Regelsignal von Korbdrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit der Drehzahlregel­ einrichtung aufgeschaltet wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß selbst bei einer ungünstigen Bewicklung der Meßspule die Regelung nur eine Änderung in Form einer Drehzahlerhöhung zuläßt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fliehkräfte mehrerer Spulen gemessen werden, daß die erzeugten Meßsignale auf einen Vergleicher aufgegeben werden und daß die größte gemessene Fliehkraft als Regelsignal zur Änderung von Korbdrehzahl und Abzugs­ geschwindigkeit der Drehzahlregeleinrichtung aufgeschaltet wird. Dieses Verfahren erfordert zwar einen höheren Konstruk­ tionsaufwand, hat jedoch den Vorteil, daß insbesondere bei großen Korbverseilmaschinen mit einer Vielzahl von Spulen eine ungleichmäßige Bewicklung von ein oder mehreren Spulen bereits im Meßergebnis berücksichtigt wird und somit insbesondere eine gleichbleibende Qualität des verseilten Gutes garantiert werden kann.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß hinter der Korbverseilmaschine fortlaufend die tatsächliche Schlaglänge des erzeugten Seilgutes gemessen und mit der vorgegebenen Schlaglänge verglichen wird und in Abhängigkeit von einem ermittelten Differenzwert der Antrieb der Verseilmaschine oder des Abzuges geregelt wird. Hierdurch ist eine noch feinfühligere Regelung und eine Verbesserung der Produktqualität möglich.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Korbverseilmaschine in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 in einem Diagramm den Verlauf der Korb­ drehzahl über der Zeit,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Verseil­ korb in größerem Maßstab.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Verseilanlage besteht im wesentlichen aus einer Korbverseilmaschine mit zwei Verseilkörben 1 und 2. Der Verseilkorb 1 ist hierbei mit insgesamt zwölf Spulen versehen, während der Verseilkorb 2 insgesamt mit sechszehn Spulen versehen ist. Den Korbverseil­ maschinen ist ein Abwickler 3 vorgeschaltet, von dem eine sogenannte Herzlitze 4 abgezogen und durch die beiden Ver­ seilkörbe hindurchgeführt wird und auf die Verseillagen aufgebracht werden. Das aus dem Verseilkorb 2 abgezogene verseilte Gut 5 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel noch über eine Einrichtung 6 geführt, in der das verseilte Gut 5 umsponnen wird. Das fertig verseilte und umsponnene Gut wird dann über einen Doppelscheibenabzug 7 abgezogen und auf einem Wickler 8 aufgetrommelt.

Der Verseilkorb 1 wird nun bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel mit einer solchen Korbdrehzahl betrieben, daß bei der gegebenen Durchlaufgeschwindigkeit, d.h. der durch den Abzug 7 vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit eine Schlag­ länge von 250 mm erzielt wird. Um einen einwandfreien zwei­ lagigen Aufbau zu erzielen, wird der Verseilkorb 2 mit einer etwas geringeren Korbdrehzahl betrieben, so daß sich hier für die zweite Lage eine Schlaglänge von 300 mm ergibt. Wegen der kürzeren Schlaglänge wird der Verseilkorb 1 mit der höheren Drehzahl betrieben, so daß durch die Drehzahl­ regelung dieser Maschine die Produktionsleistung der gesam­ ten Anlage bestimmt wird.

Der Antrieb der beiden Verseilkörbe 1 und 2 sowie der Spinn­ einrichtung 6 und des Abzuges 7 kann nun entweder über einen Antriebsmotor mit mechanischer Transmission für alle Maschinen erfolgen oder aber, wie in Fig. 1 dargestellt, über elektrische Einzelantriebsmotoren an jeder Maschine, die jedoch mit elektronischen Mitteln zwangläufig und im gleichen bzw. im vorgegebenen Drehzahlverhältnis zueinander angetrieben werden.

Entsprechend dem vorgeschlagenen Regelverfahren ist die Anlage nun so ausgebildet, daß an dem Verseilkorb 1 der dem Verseilbock 9 nächstliegende Spulenträger 10 an der Lagerung für die Spule 11 mit einem Meßwertaufnehmer 12 versehen ist, über den die von der Spule 11 auf den Spulen­ träger 10 wirksam werdende Fliehkraft gemessen werden kann. Das Meßsignal wird entweder über einen Sender oder aber über einen Schleifring auf eine Auswerteelektronik 13 aufgeschaltet, die ihrerseits mit den Drehzahlregeleinrich­ tungen der einzelnen Antriebsmotore b, c, d und e verbunden ist. Die Auswerteelektronik 13 wird hierbei auf einen festen Fliehkraft-Sollwert eingestellt, so daß entsprechend einer Abweichung zwischen dem vom Meßwertaufnehmer 12 gemessenen Fliehkraft-Istwert und dem vorgegebenen Sollwert die Drehzahlen der einzelnen Antriebsmotoren im vorgegebenen Verhältnis zueinander verändert werden können. Da mit zuneh­ mender Verseilreise das Spulengewicht abnimmt, müssen entspre­ chend der Sollwertvorgabe die Drehzahlen aller Antriebe entsprechend erhöht werden. Da nun die Schlaglänge für das verseilte Gut über die gesamte Länge praktisch konstant bleiben soll, muß dementsprechend auch die Durchzugsgeschwin­ digkeit des fertig verseilten Gutes über eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors e des Abzugs 7 erhöht werden. Der Antrieb f des Wicklers 8 wird unabhängig von den Antrieben der Korbverseilmaschine in üblicher Weise in Abhängigkeit von der Zugspannung im verseilten Gut geregelt. Der Wickler 3 ist demgegenüber nur mit einer zugspannungsregel­ baren Bremse a versehen.

Da die über den Verseilkorb 2 aufgebrachte zweite Lage ebenfalls mit konstanter Schlaglänge aufgebracht werden soll, muß entsprechend der vorgegebenen Schlaglänge und der nunmehr über die Drehzahl des Motors e des Abzuges 7 vorgegebenen Abzusgeschwindigkeit auch die Drehzahl des den Verseilkorb 2 antreibenden Motors c entsprechend erhöht werden. Gleiches gilt auch für den Antrieb d des Umspinners 6.

Mit der dargestellten Korbverseilanlage sollen beispiels­ weise isolierte Einzeladern aus Kupfer mit einem Querschnitt von 1,5 mm² verseilt werden. Das ergibt ein Spulengewicht von brutto 186 kg. Bei der angegebenen Schlaglänge von 250 mm wird für den Verseilkorb 1 ein Fliehkraft-Sollwert von 60 000 N vorgegeben. Wie Fig. 2 zeigt, erlaubt das eine Anfangsdrehzahl von 272 U/min und eine Abzugsgeschwindig­ keit zu Beginn der Verseilreise bei der vorgegebenen Schlaglänge von 250 mm mit etwa 68 m pro Minute. Entsprechend der fortlaufenden Reduzierung des Verseilgutes auf der Spule und der damit verbundenen Verringerung der Spulenmasse, kann nun die Korbdrehzahl, wie in Fig. 2 schematisch darge­ stellt, fortlaufend erhöht werden, so daß nach etwa 50 Minuten die für die Maschine zulässige Maximal-Drehzahl von etwa 380 U/min erreicht wird. Mit dieser Maximal-Drehzahl wird dann der auf den Spulen verbliebene Rest des Verseilgutes abgezogen, so daß der Verseilkorb 1 bei einer Gesamtbetriebs­ dauer von etwa 80 Minuten für etwa 15 Minuten mit der Höchstdrehzahl betrieben werden kann. Insgesamt ergibt sich somit eine mittlere Abzugsgeschwindigkeit für das fertig verseilte Gut von etwa 82 m/min. Für den Verseilkorb 2 ergibt sich entsprechend der höheren Schlaglänge eine geringere Korbdrehzahl.

Während der Verseilkorb 1 mit der beschriebenen Regelung einer Fliehkraft von 60 000 N ausgesetzt ist, müßte für die gleiche Produktionsleistung ohne die vorgeschlagene Regelung, d.h. bei einem Betrieb mit konstanter Korbdrehzahl eine maximale Fliehkraftbelastung von 88 000 N aufgenommen werden. Allein schon dieser Zahlenvergleich zeigt, daß mit dem vorgeschlagenen Regelverfahren die zu installierende Antriebsleistung, der Konstruktionsaufwand für alle Lager sowie für die Korbbremsen erheblich reduziert werden kann.

Wie der Querschnitt gem. Fig. 3 zeigt, sind in jedem Ver­ seilkorb je zwei parallele Reihen von Spulen 11 in Achsrich­ tung hintereinander und auswechselbar gelagert. Hierzu werden für die jeweils obenliegende Reihe die Spulenpinolen 15 in bekannter Weise geöffnet und nach Herausnahme der leeren Spulen über eine Ladevorrichtung die vollen Spulen 11 eingesetzt und die Spulenpinolen geschlossen. Nachdem über einen Hilfsantrieb der Verseilkorb um 180° verdreht worden ist, erfolgt die gleiche Beschickungsoperation für die zweite Spulenreihe.

Der Verseilkorb ist im Bereich der Spulenlagerung für wenigstens eine Spule mit dem Meßwertaufnehmer 12 versehen. Der Meßwertaufnehmer 12 kann beispielsweise durch eine sogenannte Druckmeßdose gebildet werden, auf der sich ein Spulenlager in radialer Richtung nach außen abstützt. Derartige Druckmeßdosen bestehen beispielsweise aus einem Metallkörper, auf dem in üblicher Weise Dehnmeßstreifen aufgeklebt sind, deren elektrischer Widerstand sich bei Verformung des Körpers proportional zur Verformung und damit proportional zur Verformungskraft ändert. Anstelle von Dehnmeßstreifen können auch piezo-elektrische Systeme oder andere kraftmessende Systeme eingesetzt werden. Die Richtung der zu messenden Fliehkraft ist durch den Pfeil 17 gekennzeichnet, der senkrecht zur Spulenachse ausgerichtet ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann nun als zusätzliche Maßnahme jeweils hinter einem Verseilkorb ein mechanisch oder optisch wirkender Aufnehmer 16′ und 16′′ angeordnet werden, über den die Schlaglänge kontrolliert wird. Bei einer Abweichung der Schlaglänge vom vorgegebenen Wert kann bei einer einlagig arbeitenden Maschine über einen zusätzlichen Regeleingriff, der als Kaskadenschaltung auf die Regelung in Abhängigkeit von der Fliehkraft aufge­ schaltet ist, die Drehzahl des Antriebes des Abzugs 7 gere­ gelt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 mit einer zweilagig arbeitenden Maschine muß jedoch dieser Regeleingriff der Regelung der Korbdrehzahl in Abhängigkeit von der Flieh­ kraft überlagert werden, da jede Lage für sich ausgeregelt werden muß, während die Regelung der Abzugsgeschwindigkeit über den Antrieb des Abzuges ausschließlich in Abhängigkeit von der Fliehkraft geregelt wird. Da dieser überlagerte Regeleingriff zur Erzeugung einer konstanten Schlaglänge zugleich sich auf die Fliehkraftmessung auswirkt, muß in der Auswerteelektronik 13 dieses zusätzliche Meßsignal vorzeichenrichtig vom Fliehkraftmeßsignal subtrahiert werden, d.h. bei einer zur Ausregelung der Schlaglänge vorgenommenen geringfügigen Erhöhung der Korbdrehzahl muß ein entsprechend proportionaler Betrag vom Meßwert des Fliehkraftsignales abgezogen werden, so daß nur ein korrigiertes Meßsignal auf den Antrieb des Abzugs einwirkt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung einer Korbverseilmaschine mit wenigstens einem Verseilkorb, der mehrere Spulen für das Verseilgut trägt, mit einem Abzug für das verseilte Gut und einer Aufwickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Spule, die auf den Spulenkörper wirkende Fliehkraft ge­ messen wird und daß in Abhängigkeit eines vorgebbaren konstanten Wertes für die Fliehkraft die Drehzahl des Verseilkorbes und die Abzugsgeschwindigkeit des Verseil­ gutes verändert wird, wobei das Verhältnis von Korbdreh­ zahl zur Abzugsgeschwindigkeit entsprechend der vorgegebe­ nen Schlaglänge des zu erzeugenden verseilten Gutes konstant gehalten gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Fliehkraft und die danach vorzunehmende Veränderung der Korbdrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit kontinuierlich erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Fliehkraft und die danach vorzunehmende Veränderung von Korbdrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit in Zeitintervallen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft an der Spule mit dem größten Einsatzgewicht gemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei pulsierendem Fliehkraftmeßsignal nur der jeweils gemessene Maximalwert als Regelsignal zur Änderung von Korbdrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit der Drehzahlregeleinrichtung aufgeschaltet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkräfte mehrerer Spulen ge­ messen werden, daß die erzeugten Meßsignale auf einen Vergleicher aufgegeben werden und daß die größte gemessene Fliehkraft als Regelsignal zur Änderung von Korbdrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit der Drehzahlregeleinrichtung aufgeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Korbverseilmaschine fortlau­ fend die tatsächliche Schlaglänge des erzeugten Verseilgutes gemessen und mit der vorgegebenen Schlaglänge verglichen wird und in Abhängigkeit von einem ermittelten Differenzwert der Antrieb des Verseilkorbes (1, 2) und/oder des Abzugs (7) geregelt wird.