DE69104352T2

DE69104352T2 - Drahtziehmaschine mit System zum Prüfen des Durchmessers.

Info

Publication number: DE69104352T2
Application number: DE69104352T
Authority: DE
Inventors: Johan Samyn
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2011-07-23
Also published as: DE69104352D1; ZA925481B; AU2035792A; EP0524351A1; JPH05185143A; AU655385B2; TR27144A; BR9202800A; EP0524351B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtziehmaschine mit einem Überwachungssystem für den Drahtdurchmesser an einer überwachten Stelle und ein Verfahren zum Überwachen des Durchmessers eines Draht es an einer überwachten Stelle. Eine Drahtziehmaschine umfaßt eine Anzahl von Stufen, von eins bis zehn oder noch mehr, die in Laufrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei in jeder Stufe der Drahtdurchmesser verringert wird. Um den ordnungsgemäßen Betrieb der Maschine zu überwachen, ist es wünschenswert, den Durchmesser an einer oder mehreren spezifischen Stellen zu überwachen, zum Beispiel am Ende von einer oder mehreren der Stufen. Infolge der Abnutzung der Ziehdüse wird allerdings der Drahtdurchmesser am Ende einer solchen Stufe gröfer und größer, und nach einer gewissen Zeit, wenn der Durchmesser eine Toleranzgrenze überschreitet, muß die Ziehdüse ersetzt werden. Es ist jedoch nicht einfach, den Durchmesser eines Draht es, der sich mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 12 m/s bewegt, fortlaufend zu messen, weil mechanische Systeme durch die Bewegung des Drahtes und optische Systeme durch Staub oder andere Verunreinigungen gestört werden, oder sehr teuer sind. In der Praxis mißt aus diesem Grund die Bedienungsperson der Maschine den Draht von Hand, entweder bei einem aus irgendeinem Grund entstandenen Maschinenstop oder, wenn der Durchmesser sich etwas dem Grenzwert genähert zu haben scheint, ersetzt sie die Ziehdüse als Vorsichtsmaßnahme. Auf diese Weise ist der Verbrauch höher als er sein sollte, d.h., als wenn die Bedienungsperson in der Lage wäre, den Drahtdurchmesser fortlaufend zu beobachten und nur dann einen Austausch vornehmen würde, wenn er wirklich nötig ist.
Obwohl die Notwendigkeit der Überwachung des Drahtdurchmessers am Ausgang der Ziehstufe oben erläutert worden ist, und obwohl die nachfolgenden Erklärungen sich auf die Überwachung des Durchmessers am Ausgang beziehen, ist es einleuchtend, daß die Erfindung nicht auf eine Überwachungsstelle an der Ausgangsseite der Ziehstufe beschränkt ist, sondern auch an der Eingangsseite verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überwachungssystem für den Drahtdurchmesser an einer überwachten Stelle und ein Verfahren zum Überwachen des Drahtdurchmessers an der überwachten Stelle zu schaffen, die es erlauben, die Entwicklung des Drahtdurchmessers fortlaufend zu verfolgen, ohne daß Bedarf nach einem Instrument besteht, das direkt den Durchmesser mittels optischer oder mechanischer oder anderer Mittel mißt, und die geeignet sind, ohne menschliches Zutun über lange Zeiträume, d.h. Zeiträume, in denen verschiedene Drahtspulen in die Maschine eingegeben und bearbeitet werden, und dennoch mit hoher Genauigkeit zu arbeiten. Ein erster Schritt zur Lösung besteht in der Wahl des indirekten Verfahrens zur Messung des Durchmessers: über Messung der Drahtgeschwindigkeit. Bei diesem Verfahren wird die Drahtgeschwindigkeit einerseits an einer überwachten Stelle und andererseits an einer Referenzstelle, wo der Durchmesserwert bekannt ist und als nahezu konstant angenommen werden kann, gemessen. Da das durchlaufende Stahlvolumen pro Zeiteinheit an beiden Stellen gleich ist, gilt: wobei Vw und Vr die Geschwindigkeiten an der überwachten Stelle bzw. der Referenzstelle und Dw und Dr die Drahtdurchmesser an der überwachten Stelle bzw. der Referenzstelle sind. Wenn Dr als fester Wert betrachtet wird, kann der Durchmesser Dw fortlaufend berechnet werden und ein einen solchen Wert darstellendes Signal ohne direkte Messung irgendeines Drahtdurchmessers erzeugt werden. Solch ein Verfahren und das entsprechende Überwachungssystem sind zum Beispiel aus der SU-A- 933155 bekannt.
Für eine fortlaufende Messung ist das Messen der Drahtgeschwindigkeit in der Tat einfacher als das Messen des Drahtdurchmessers, z.B wenn der Draht über eine schlupflose Rolle geführt wird, deren Rotationsgeschwindigkeit gemessen wird. Eine Bedingung für die Funktionsfähigkeit dieses Verfahrens ist das Vorhandensein irgendeiner Stelle, wo der Durchmessers als fast konstant angenommen werden kann. Beim Drahtziehen wirft dieses eine Schwierigkeit auf, da aufgrund der Abnutzung der Ziehdüsen der Durchmesser überall schwankt. Im allgemeinen kann jedoch der Eingang der Maschine als Referenzstelle verwendet werden. Es wurde in der Tat beobachtet, daß die zum Abspulen in die Maschine eingeführten Spulen, die selber von anderen Prozessen mit geringen Durchmessertoleranzen am Ausgang kommen, einen Drahtdurchmesser haben, der sehr geringfügig über ein und dieselbe Spule varilert (von Spule zu Spule aufgrund der verschiedenen Herkünfte aber bemerkenswert variieren kann). Infolgedessen kann das Verfahren zumindest für den Zeitraum der Bearbeitung ein und derselben Spule funktionsfähig sein. Eine andere Referenzstelle kann am Ausgang einer Ziehstufe mit sehr kleiner Durchmesserverringerung durch eine äußerst verschleißfeste Düse sein, bei der das Verfahren zumindest in einem Zeitraum zwischen zwei Austäuschen einer solchen Düse funktionsfähig sein kann. Im Prinzip kann jede Stelle ausgewählt werden, bei der der Durchmesser über einen bestimmten Zeitraum konstant bleibt oder konstant gehalten wird. Dieses Verfahren sollte jedoch für die Dauer von mehreren solcher Zeiträume seinen Zweck so erfüllen, daß menschliches Zutun vermieden werden kann. Der Weg, wie das Verfahren den Übergang von einem Zeitraum zum anderen überbrückt, ergibt den zweiten Schritt in Hinblick auf die Lösung, wie später erklärt wird.
Beim Anwenden des Verfahrens während des ersten Zeitraums ist der Anfangsdurchmesser Do,r an der Referenzstelle beim Stillstand, vor dem Starten der Maschine bekannt (zum Beispiel durch Messen des Durchmessers von Hand, oder durch Kenntnis des Öffnungsdurchmessers der Ziehdüse genau vor der Referenzstelle). Dieser Durchmesser wird als fester Wert Do,r in ein Register eingegeben. Unter Verwendung eines solchen Referenzwertes in dem Register und der fortlaufenden Messung von Signalwerten der Geschwindigkeiten Vw und Vr kann ein stetig varüerendes Wertsignal Do,w nach der Formel (1) berechnet und erzeugt werden:
Do,w = Do,r [Vr/Vw], (2)
wobei Do,w den Drahtdurchmesser an der betrachteten Stelle während des ersten Zeitraums darstellt, das heißt, des Zeitraums vor der ersten, wesentlichen Änderung des aktuellen Drahtdurchmessers an der Referenzstelle.
Das nächste Problem ist nun, daß dieses Verfahren nur für jeden einzelnen "ruhigen" Zeitraum taugt, in dem sich der Drahtdurchmesser an der Referenzstelle nicht sonderlich ändert. Doch gibt es zwischen diesen ruhigen Zeiträumen Übergangszeiträume mit wesentlichen Änderungen des Drahtdurchmessers, z.B. wenn eine Spule am Eingang verarbeitet ist und von einer anderen Spule gefolgt wird (z.B. ohne Maschinenhalt, wobei das nachlaufende Ende der ersteren an das führende Ende der letzteren geschweißt ist), oder wenn die Referenzziehdüse gerade stromaufwärts der Referenzstelle ersetzt wird. Dann beginnt ein neuer ruhiger Zeitraum mit einem neuen Referenzwert D1,r, der als Ersatz für Do,r in das Register eingegeben werden muß. Das Problem ist, wie dieses ohne menschliches Zutun (Messung des Durchmessers und Eingabe in das Register) zu bewerksteingen ist.
Der zweite Schritt zur Lösung besteht darin, während des Übergangszeitraums die Rollen der Referenzstelle und der überwachten Stelle auszutauschen. Während des Übergangszeitraums, in dem der Durchmesser an der Referenzstelle unzuverlässig ist und der relativ kurz ist, wird nun angenommen, daß die Stelle, an der der Durchmesser relativ konstant bleibt, die überwachte Stelle ist. Dies darf angenommen werden, da dieser Übergangszeitraum kurz genug ist, um Düsenverschleiß oder andere Einflüsse vernachlässigen zu können.
Infolgedessen geht das System zum inversen Betrieb über. Es ist nun der letzte an der überwachten Position während des ersten ruhigen Zeitraums gemessene Wert Do,w, der als fester Wert im Register gespeichert wird. Und es ist nun der Durchmesserwert D1,r für die Referenzstelle, der fortlaufend mit Hilfe der inversen Formel:
D1,r = Do,w [Vw/Vr] (3)
erzeugt wird.
Wenn der Übergangszeitraum zu Ende ist, wird das System aus diesem inversen Modus zurück in seinen direkten Modus geschaltet. Dies bedeutet: der letzte während des Übergangszeitraums gemessene Wert D1,r wird nun als fester Wert im Register gespeichert, und nun ist es wieder der Durchmesser an der überwachten Stelle, nun allerdings nach dem ersten Übergangszeitraum, D1,w, der mit Hilfe der direkten Formel (1) erzeugt wird:
D1,w = D1,r [Vr/Vw]
Sobald ein nachfolgender Übergangszeitraum angekündigt wird, wird das System wieder aus dem direkten Modus in den inversen Modus umgeschaltet, um fortlaufend ein Signal
D2,r = D1,w [Vw/Vr]
zu erzeugen und dann in den direkten Modus zurückzukehren, um das Signal
D2,w = D2,r [Vr/Vw]
zu erzeugen, wobei D2,w nun der den Drahtdurchmesser an der überwachten Stelle nach dem zweiten Übergang darstellende Wert ist.
Dies kann so für n Übergänge fortgesetzt werden, jedes Mal schaltet das System vom direkten in den inversen Modus und zurück.
Der Prozeß kann auch sowohl im direkten als auch im inversen Modus gestartet werden. Wenn z.B. die überwachte Stelle direkt stromabwärts von einem Ziehdurchgang mit einer neuen Ziehdüse von genau bekanntem Öffnungsdurchmesser liegt, so ist bevorzugt, den Betrieb im inversen Modus zu starten, den Durchmesser an der Referenzstelle zunächst vom System berechnen zu lassen und dann in den direkten Modus umzuschalten, in dem dieser berechnete Wert zum ersten Mal in das Register eingegeben wird.
Bei beiden Arten des Startens umfaßt das Verfahren zur Überwachung des Drahtdurchmessers an der überwachten Stelle folglich erfindungsgemäß die Schritte (wobei nachfolgend die Indizes a und b gleich r bzw. w sind, wenn im direkten Modus gestartet wird und gleich w bzw. r sind, wenn im inversen Modus gestartet wird):
(a) Vorsehen von Meßmitteln (1) (2) für die Drahtgeschwindigkeit Vr bzw. Vw an der überwachten Stelle bzw. einer Referenzstelle;
(b) Eingeben eines vorgegebenen Wertsignals Do,a, das den Anfangswert des Drahtdurchmessers an einer der Stellen darstellt, in ein Registermittel (3);
(c) Fortlaufendes Erzeugen eines den Wert
Do,a [Va/Vb]
darstellenden Wertsignals Do,b, wobei Va und Vb die Drahtgeschwindigkeit an der einen bzw. der anderen Stelle sind;
(d) vor einer wesentlichen Änderung des aktuellen Drahtdurchmessers an der einen Seite, Speichern eines das Wertsignal Do,b darstellenden Werts in dem Registermittel;
(e) anschließend fortlaufendes Erzeugen eines den Wert
Do,b [Vb/Va]
darstellenden Signals D1,a;
(f) vor einer wesentlichen Änderung des aktuellen Drahtdurchmessers an der anderen Seite, Speichern eines das Wertsignal Do,b darstellenden Werts in dem Registermittel;
(g) Wiederholen der Schritte (c) bis (f), wobei Do,a, Do,b, D1,a durch Dn,a, Dn,b bzw. Dn+1,a ersetzt werden, wobei bei jeder Wiederholung n die Anzahl der Male ist, die die Schritte (c) bis (f) bereits durchgeführt worden sind.
Außer dem Verfahren sieht die Erfindung eine Ziehmaschine mit einem Uberwachungssystem für den Drahtdurchmesser an einer überwachten Stelle vor, die erfindungsgemäß umfaßt:
(a) Meßmittel (1) (2) für die Drahtgeschwindigkeit Vr, Vw an einer Referenzstelle beziehungsweise an der überwachten Stelle;
(b) einem Registermittel (3) zum Speichern eines Werts D, mit Mitteln (4) zum Voreinstellen des Registermittels auf einen Anfangswert Do und ferner mit einem Rückkopplungssignaleingang (5) zum Einstellen des Registermittels (3) bei Empfang eines Rückkopplungswertsignals auf einen entsprechenden Rückkopplungswert Dn;
(c) einem Rechenmittel (6), das eingerichtet ist, um an seinem Ausgang (29) (30) einerseits ein Wertsignal
Dw = D [Vr/Vw]
bzw. andererseits
Dr = D [Vw/Vr]
zu erzeugen;
(d) einen Rückkopplungssteuerschalter (8) mit Eingangsmittel (7) für ein Schaltsignal, mit dem Ausgang (29) (30) des Rechenmittels verbundenen Eingangsmitteln (31) (32) und ferner einem mit dem Rückkopplungssignaleingang (5) des Registermittels (3) verbundenen Ausgang (33), wobei der Schalter (8) eingerichtet ist, um bei Empfang eines Schaltsignals abwechselnd eines der an den Eingabemitteln (31) (32) anliegenden Wertsignale zum Ausgang (33) zu senden; und
(e) einem mit dem Ausgang (29) des Rechenmittels (6) verbundenen Ausgabemittel (34).
Das Überwachungssystem hat eine weite Spanne möglicher Anwendungen bei einer Drahtziehmaschine, wie anschließend gezeigt wird. Darüber hinaus scheint das System in eher unerwarteter Weise mit einer Reaktionsgeschwindigkeit auf Durchmesseränderungen und mit einer Genauigkeit zu arbeiten, die zumindest einem beliebigen optischen System vergleichbar sind.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefägte Zeichnung genauer beschrieben, die eine schematische Darstellung der Drahtziehmaschine mit ihrem Überwachungssystem zeigt.
In dieser Zeichnung bezeichnen die Zahlen 10 und 20 den ersten und den zweiten Durchgang einer Drahtziehmaschine. Jeder Durchgang umfaßt eine Ziehwinde 11 bzw. 21, die den Draht 9 durch eine Ziehdüse 12 bzw. 22 zieht. Stromaufwärts von der Ziehdüse liegt ein Führungsrollensystem mit einer Rolle 13 bzw. 23, die vom Draht 9 schlupffrei drehangetrieben wird. Die Drehgeschwindigkeit dieser Rolle ist folglich proportional zur Lineargeschwindigkeit des Drahts beim Eintritt in die entsprechende Ziehdüse. Bei diesem Beispiel ist die Ziehwinde schlupfirei, so daß in diesem Fall die Drehgeschwindigkeit der Spindel proportional zur Lineargeschwindigkeit des Drahts an der Ausgangsseite der Ziehdüse ist.
Der Draht bewegt sich in Richtung der Pfeile 40 und kommt von einer Abwickelstation (nicht gezeigt), an der der Draht von einer Spule abgewickelt wird. Das nachlaufende Ende des Drahts dieser Spule ist an das führende Ende einer darauffolgenden Spule geschweift, so daß ohne Halt der Drahtziehmaschine das System automatisch einen Spulenwechsel vornehmen kann, bei dem die folgende Spule den Platz der leeren Spule an der Abwickelstation einmmt. Das Auslösesignal zum Spulenwechsel kann gegeben werden durch ein beliebiges mechanisches, elektrisches oder optisches System zum Erfassen der Tatsache, daß die bearbeitete Spule leer oder fast leer ist.
Das Beispiel aus Figur 1 zeigt ein System zum Messen des Drahtdurchmessers am Ausgang der Ziehdüse 12 des ersten Durchgangs. Dieser Ausgang ist folglich als die oben angesprochene "überwachte Stelle" anzusehen. Die Referenzstelle ist hier der Eingang der Ziehdüse 12, d. h. die Stelle der Rolle 13. Diese Rolle und die Antriebswinde sind jeweils mit einem Instrument zur Messung der Drehgeschwindigkeit, in diesem Fall einem Pulsgenerator 1 bzw. 2 versehen, die elektrische Pulse mit einer zur Drehgeschwindigkeit proportionalen Frequenz liefern, die von bekannten optischen, magnetischen oder elektrischen Mitteln erzeugt werden. Jeder dieser Pulsgeneratoren schickt seine Pulse an einen Pulszähler 16 bzw. 17, die beide einem Taktpulsgenerator 18 zugeordnet sind, von dem jeder ungerade Ausgangspuls die Zähler 16 und 17 auf Null zurückstellt und jeder gerade Ausgangspuls den Zählvorgang anhält. Auf diese Weise ist der in den Zählern zwischen einem geraden und dem darauffolgenden ungeraden Puls gespeicherte Wert proportional zu den Lineargeschwindigkeiten des Drahts, einerseits Vw an der überwachten Stelle, in diesem Falle der Ausgangsseite der Ziehdüse 12, und andererseits Vr an der Referenzstelle, in diesem Fall der Eingangsseite derselben Ziehdüse. Die Ausgänge beider Zähler 16 und 17 sind mit den Eingängen 26 bzw. 27 eines Rechenmoduls verbunden und übertragen den Inhalt des Zählers zum Rechner einmal prompt nach jedem geraden Taktpuls. Diese übertragenen Signale sind digital codierte Signale, die den Inhalt der Zähler und folglich die Lineargeschwindigkeitswerte Vr und Vw darstellen.
Das System umfaßt ferner ein Digitalregister 3, das einen Wert D speichern kann, der den Durchmesser des Drahts darstellt, und das einen Eingang 4 aufweist, an dem ein digital codiertes Wertsignal Do eingegeben werden kan n, um das Register auf einen eingegebenen Wert voreinzustellen. Der Ausgang 28 dieses Registers ist mit dem Eingang des Recherimoduls 6 verbunden und überträgt den Inhalt D des Registers auf das Rechenmodul 6 in regelmäßigen Zeitabständen (z.B. bei jedem geraden Ausgangspuls des Taktpulsgenerators 18). Dieses übertragene Signal ist auch ein digital codiertes Signal, das den Inhalt D des Registers oder den Wert des Drahtdurchmessers, wie zuletzt in das Register eingegeben, darstellt.
Das Recherimodul 6 ist eingerichtet, um an seinen Ausgängen 29 bzw. 30 und unter Verwendung der an seinem Eingang empfangenen Wertsignale Vw, Vr und D zwei andere digitale Wertsignale zu erzeugen, einerseits
Dw = D [Vr/Vw],
andererseits
Dr = D [Vw/Vr].
Beide Ausgänge 29 und 30 des Rechenmoduls 6 sind mit den Eingängen 31 und 32 eines Rückkopplungsschalters 8 verbunden, dessen Ausgang 33 mit einem anderen Eingang 5 des Registers 3 zum Zurückstellen des Registers auf einen über den Eingang 5 angegebenen Rückkopplungswert Dn verbunden ist.
Der Rückkopplungssteuerschalter 8 hat drei Eingänge: einen Schaltpulseingang 7 und zwei Wertsignaleingänge 31 und 32. Der Eingang 31 ist mit dem Ausgang 29 des Rechners verbunden und empfängt das Wertsignal
Dw = D [Vr/Vw],
und der Eingang 32 ist mit dem Ausgang 30 des Rechenmoduls 6 verbunden und empfängt das Wertsignal
Dr = D [Vw/Vr].
Der Schalter hat drei Positionen: eine "direkter Modus-Startposition" eine "inverser Modus-Startposition", in denen er das Signal am Eingang 32 bzw. 31 zum Ausgang 33 und dem Register 3 überträgt, und eine "neutrale Position", in der er kein Signal zum Register 3 durchläßt. Im allgemeinen steht der Schalter in neutraler Position. Bei Empfang eines Schaltpulses kommt er für eine sehr kurze Pulszeit in eine der beiden Moduspositionen (direkt oder invers) und kommt dann zurück in seine neutrale Position, und bei Empfang des nachfolgenden Schaltpulses kommt er für eine gleiche sehr kurze Pulszeit in die andere Modusposition. Das bedeutet, daß bei Empfang aufeinanderfolgender Schaltpulse am Eingang 7 der Schalter die momentanen Werte an den Eingängen 31 und 32 abwechselnd zum Register 3 schickt.
Der Ausgang 29 des Rechenmoduls 6 ist mit dem Ausgang 33 des Systems verbunden. Das Ausgangswertsignal kann dort auf einem Bildschirm angezeigt werden, ausgedruckt werden oder auf beliebige andere Weise verwendet werden, um die Drahtziehmaschine zu steuern und/oder die Bedienungsperson zu informieren.
Im Betrieb arbeitet das System wie folgt. Bei Stillstand mißt die Bedienungsperson manuell den Drahtdurchmesser am Eingang 9 der Maschine und gibt diesen Wert Do,r in das Register ein. Dies kann je nach Art des für das Register vorgesehenen Eingabemittels durch manuelles Einstellen einer Reihe von Knöpfen auf den einzugebenden Digitalwert oder mit einer Computertastatur geschehen.
Dann wird die Maschine gestartet, und bei jedem geraden Ausgangspuls des Taktpulsgenerators 8, z.B. zu jeder halben Sekunde, werden die momentanen Werte von Vw, Vr und Do zum Digitalrechner gesandt. Das System arbeitet nun im direkten Modus, d. h. der Rechner 6 berechnet sofort
Do,w = Do,r [Vr/Vw]
und schickt diesen Wert in Form eines codierten Wertsignals über seinen Ausgang 29 zum Ausgang 34 des Systems. Je nach Art des Ausgabemittels kann dies ein optisches Anzeigesystem auf einem Bedienerpult, ein Computerbildschirm oder irgendein weiteres Datenverarbeitungssystem sein, das das Ausgangssignal zur Weiterverarbeitung zu anderen Informationssignalen, z.B. "Ziehdüse ersetzen" verwendet.
Nach einer bestimmten Betriebszeit wird die abgewickelte Spule leer, und ohne Halt der Maschine erzeugt die Abwickelstation ein Auslösesignal zum Durchführen eines Spulenwechsels, bevor das führende Ende des von der nächsten Spule kommenden Drahts in die Maschine eintritt. Dieses Auslösesignal wird in zwei Schaltpulse umgewandelt, die zum Eingang 7 des Rückkopplungssteuerschalters 8 geschickt werden. Der erste Puls wird bei Auftreten des Auslösesignals erzeugt, und der andere Puls wird unter Verwendung einer geeigneten Zeitverzögerungsschaltung ca. 20 s später erzeugt, wenn das führende Ende der nächsten Spule bereit die Drahtziehmaschine passiert hat. Der erste Puls dient zum Schalten des Systems in den inversen Modus, und der zweite Puls dient zum Zurückschalten in den direkten Modus.
Beim Eintreffen des ersten Schaltpulses am Rückkopplungssteuerschalter 8 wird das Signal am Eingang 31 des Schalters 8 für eine kurze Zeit zum Ausgang 33 übertragen, die ausreichend ist, um das vom Ausgang 29 des Rechenmoduls 6 kommende Wertsignal Do,w durchzugeben und den von diesem Signal dargestellten Wert über den Eingang 5 in das Register 3 einzugeben, wo er den vorherigen Wert Do,r ersetzt. Zu dieser Zeit arbeitet das System im inversen Modus, d. h. der Rechner 6 berechnet sofort
D1,r = D [Vw/Vr]
und schickt diesen Wert in Form eines codierten Wertsignals über seinen Ausgang 30 zum Eingang 32 des Rückkopplungssteuerschalters 8, der in neutraler Position steht und dieses Signal nicht zum Register 3 durchgibt. Während dieses inversen Modus wird der Ausgang 29 des Rechners 6 nicht verwendet, da er einen Wert
Do,w = D [Vw/Vr]
berechnet, der nicht dem Durchmesser an der überwachten Position entspricht. Aus diesem Grund wird während des inversen Modus der Ausgang 34 mit elektronischen Mitteln (nicht gezeigt) auf den letzten im direkten Modus berechneten Wert eingefroren.
Bei Eintreffen des zweiten Schaltpulses am Rückkopplungssteuerschalter 8 wird das Signal am Eingang 32 des Schalters 8 zum Ausgang 33 ausreichend lange übertragen, um den vom Ausgang 30 des Rechenmoduls 6 kommenden Wert D1,r weit erzugeben und diesen Wert in das Register 3 als Ersatz für den vorherigen Wert Do,w einzugeben. Das System arbeitet nun wieder im direkten Modus, d. h. der Rechner schickt zum Ausgang 34 das Wertsignal
D1,w = D [Vr/Vw],
das dem Drahtdurchmesser an der überwachten Stelle entspricht.
Dieser kurzzeitige Betrieb im inversen Modus wird bei jedem folgenden Spulenwechsel durchgeführt.
Das System kann auch im inversen Modus gestartet werden, wenn die Bedienungsperson den Öffnungsdurchmesser der Ziehdüse 12 beim Start genau kennt. Dann braucht sie den Drahtdurchmesser der ersten Spule nicht vor dem Maschinenstart manuell zu messen. Stattdessen sie läßt das System diesen selber berechnen, indem sie die Maschine im inversen Modus startet. Vor dem Maschinenstart gibt sie in das Register 3 den Wert Do,w, an der überwachten Position (gleich der Öffnung der Ziehdüse) ein, und beim Start der Maschine löst sie selber die Schaltpulse für den Rückkopplungssteuerschalter 8 aus. Auf diese Weise startet das System im inversen Modus, und der Ausgang 30 gibt den Durchmesserwert Dr,1 am Eingang aus. Wenn der zweite Schaltpuls ankommt, wird dieser Wert in das Register 3 eingegeben, und das System kann mit der Überwachung des Durchmesser an der überwachten Stelle über den Ausgang 34 beginnen.
Es ist offensichtlich, daß viele unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung entworfen werden können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Zunächst einmal sind die vorwärts zum Ausgang oder in Rückkopplung übertragenen Signale "Wertsignale". Dies bedeutet, daß sie Information über einen Wert enthalten, der mit einem geeigneten Decodersystem aus ihnen abgeleitet werden kann. Solche Signale können von analoger Art sein, zum Beispiel Spannungen, deren Wert dem darzustellenden Wert entspricht. Sie können auch, wie aus Gründen der Genauigkeit bevorzugt, von digitaler Art sein, in Form codierter Pulse, die seriell oder parallel in regelmäßigen Zeitabständen übertragen werden. Die Meßmittel 1, 2, das Register 3 und der Rechner 6 müssen dann für solche Signale eingerichtet werden: ein Drehzahlmesser zur Geschwindigkeitsmessung, Kondensatormittel zur Speicherung analoger Werte bzw. Digitalspeichermittel zur Registrierung digitaler Werte, und Analogrechner bzw. Digitalrechenmittel als Rechner 6. Diese Wertsignale "stellen den Wert einer Größe dar", dies bedeutet jedoch nicht, daß der im Signal enthaltene Wert der darzustellenden Größe gleich oder direkt proportional sein muß. Dies muß dann jedoch der Rechner 6 berücksichtigen. Z.B. kann das im Register gespeicherte Wertsignal ein codierter Wert nicht von D sondern von D² sein, und das Wertsignal am Eingang 29 kann ein codierter Wert nicht von
D [Vr/Vw],
sondern von
D² × Vr/Vw
sein, trotzdem sind dies Wertsignale, die den darzustellenden Wert "darstellen". Der Wertdecoder 34 muß darauf eingerichtet sein, genauso auch der Rechner 6, der dann keine Quadratwurzeln zu berechnen braucht, sondern nur den am Eingang 28 ein gegebenen Wert mit dem Verhältnis der an den Eingängen 26 und 27 eingegebenen Werte multiplizieren muß.
Ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen, kann man auch andere Meßmittel für die Drahtgeschwindigkeit verwenden als solche, die an ihrem Ausgang einen Wert liefern, der gleich oder proportional zur gemessenen Geschwindigkeit ist oder diese darstellt. Schließlich ist für den Rechner nur das Verhältnis Vw/Vr und das inverse Verhältnis Vr/Vw wichtig, und jedes Meßmittel, das einen ein solches Verhältnis darstellenden Wert zu liefern vermag, ist verwendbar, ohne daß die Werte Vw und Vr selber durchlaufen werden müssen. Z.B. kann ein Pulsgenerator 1 verwendet werden, um einen Schalter z.B. 1000 Pulse lang zu öffnen und ihn dann wieder zu schließen, wobei während der Öffnungszeit die vom Generator 2 kommenden Pulse zu einem Zähler durchgelassen werden. Der Wert, der im Zähler gespeichert ist, wenn der Schalter sich wieder schlieft, entspricht Vw/Vr. Der Rechner 6 muß eingerichtet sein, um "fortlaufend" an seinen Ausgängen (29) (30) die Werte Dw und Dr zu erzeugen. Das bedeutet nicht, daß der Rechner ein mathematisch stetiges Signal erzeugen muß, sondern dies kann auch ein Zug von Signalpulskombinationen sein, wobei jede Kombination diese Werte darstellt, und wobei die Kombinationen in ausreichend kurzen Zeitabständen aufeinander folgen, um die darzustellenden momentanen Werte darzustellen. Ferner besteht während des inversen Modus für das Signal Dw am Ausgang 29 keine Verwendung, so daß im inversen Modus die Erzeugung dieses Signals unterbrochen werden kann. Dasselbe gilt für das Signal Dr am Ausgang 30 im direkten Modus. Der Rechner kann so entworfen werden, daß er anstelle der Ausgänge 29 und 30 nur einen Ausgang hat, und nur Dw während des direkten Modus und Dr während des inversen Modus berechnet und erzeugt werden.
Der Ausgang des Rechners ist mit dem Eingang des Rückkopplungssteuerschal ters verbunden, um die Rückkopplung der Werte Dw und Dr zum Register 3 zu bewerkstelligen. Dies bedeutet nicht, daß diese Rückkopplungsverbindung eine direkte Verbindung ohne eine Möglichkeit der Behandlung der Werte Dw oder Dr zwischen den Ausgängen 29, 30 und dem Eingang des Rückkopplungssteuerschalters 11 sein muß. Es ist insbesondere wünschenswert, daß das Ausgangssignal des Rechners 6 einen Datenprozessor 35 (in der Figur gestrichelt dargestellt) durchläuft, der den Mittelwert der Werte Dw und Dr über die letzten paar Sekunden bildet. In einem solchen Fall ist das System dagegen geschützt, daß gerade in einem Moment, in dem eine Anomalie der gemessenen Geschwindigkeit auftritt, eine Rückkopplung eines Momentanwerts zum Register 3 stattfindet. Folglich bedeutet die Erzeugung oder Übertragung von bestimmte Werte "darstellenden" Wertsignalen in weitem Sinne auch: den Mittelwert eines solchen Werts darstellend. In Abhängigkeit von der praktischen Ausfuhrung des System kann es auch notwendig sein, ein Zeitverzögerungselement in das System einzufügen. Das System braucht nicht so schnell zu arbeiten, daß wenn ein Schaltpuls am Eingang 7 des Schalters 8 auftritt, um ein Rückkopplungssignal in das Register 3 einzulassen, der Rechner bereits den neuen Wert an seinem Ausgang erzeugt und zum Register 3 zurückgeschickt hat, bevor der Schalter sich wieder schließt. Wenn nötig, kann dieses Zeitverzögerungssystem in dem direkten Teil oder dem Rückkopplungsteil der Schleife, gebildet aus den Elementen 3, 6 und 8, eingefägt werden.
Ferner ist offensichtlich, daß die bevorzugte und attraktivste Ausführung dieser Erfindung die durch einen Computer ist, der programmiert ist, um in seinem Speicher die zu speichernden Werte zu speichern, in seinem Prozessor die zu berechnenden Werte zu berechnen und die Werte zu den richtigen Zeitpunkten unter Steuerung durch das Computerprogramm zu übertragen.
Insbesondere muß das Register 3 nicht notwendigerweise als Hardwareelement ausgeführt sein. Die Registerfunktion kann in einem Computerspeichermodul ausgeführt sein, wobei der zu speichernde Wert an einer gegebenen Adresse gespeichert wird, wobei das Programm weiß, wo dieser wiederzufinden ist, und wobei der nächste Wert an derselben oder an einer anderen Adresse abgespeichert wird, wo das Programm auch ihn wiederfinden kann.
Entsprechend muß der Rechner 6 nicht zwangsläufig ein Rechnermodul sein, das speziell nur zur Berechnung der erwähnten Formeln entworfen ist. Die Rechenfunktion kann auch in einem Digitalprozessormodul ausgeführt werden, das für eine beliebige Art von Rechnung oder Datenverarbeitung eingerichtet ist, das aber programmiert worden ist, um die gewünschten Daten zum gewünschten Zeitpunkt an den gewünschten Ausgang oder die gewünschte Speicheradresse zu schicken. Das gleiche gilt für den Speicherschalter und jeden notwendigen Rechner für Mittelwerte.
Dies alles bedeutet, daß die Gesamtheit der Registrier-, Rechen- und Schaltfunktionen in programmierter Weise in einem Digitalcomputer durchgeführt werden kann. Die Durchmesserdaten an der überwachten Stelle können dann auch in demselben Computer mit anderen Daten zu einer Reihe von Meldungen für die Bedienungsperson auf dem Computerbildschlrm oder anderen Warngeräten oder zu einem Steuereingangssignal für irgendeinen automatisch gesteuerten Teil der Ziehmaschlne verarbeitet werden.
Die Drahtziehmaschine umfaßt im allgemeinen eine Anzahl überwachter Stellen, jeweils mit einem Überwachungssystem, z.B. einer Überwachungsstelle am Ausgang jedes Ziehdurchgangs. Diese Überwachungssysteme können alle die gleiche Referenzstelle am Eingang 9 des ersten Durchgangs verwenden, oder auch nicht. Die überwachten Stellen liegen "direkt" stromabwärts von einer jeden Ziehdüse, was bedeutet: ohne weitere Durchmesserverringerung zwischen der Ziehdüse und der überwachten Stelle, an der die Drahtgeschwindigkeit gemessen wird. Es muß nicht, weil aufgrund von Verschleiß die Öffnung einer Ziehdüse in einem mittleren Durchgang einen Grenzwert überschreitet, diese Ziehdüse direkt ersetzt werden. Dies kann von den anderen Durchmessern abhängen, und die Meldung für die Bedienungsperson kann sich aus der Verarbeitung der unterschiedlichen im Computer erhaltenen Daten ergeben.

Claims

1. Drahtziehmaschine mit einem Überwachungssystem für den Drahtdurchmesser an einer überwachten Stelle, mit

(a) Meßmitteln (1) (2) für die Drahtgeschwindigkeit Vr bzw. Vw an einer Referenzstelle, an der der Drahtdurchmesser bekannt ist und als nahezu konstant angenommen werden kann, beziehungsweise an der überwachten Stelle;

(b) einem Registermittel (3) zum Speichern eines Wertes D, mit Mitteln zum Voreinstellen des Registermittels (3) auf einen Anfangswert D&sub0; und mit einem Rückkopplungssignaleingang (5) zum Einstellen des Registermittels (3) bei Empfang eines Rückkopplungswertsignals an dem Eingang auf einen entsprechenden Rückkopplungswert Dn;

(c) einem Rechenmittel (6), das eingerichtet ist, um an seinem Ausgang (29) (30) einerseits ein Wertsignal

Dw = D [Vr/Vw]

bzw. andererseits

Dr = D [Vw/Vr]

zu erzeugen;

(d) einem Rückkopplungssteuerschalter (8) mit Eingangsmittel (7) für ein Schaltsignal, mit dem Ausgang (29) (30) des Rechenmittels (6) verbundenen Eingangsmitteln (31) (32) und einem mit dem Rückkopplungssignaleingang (5) des Registermittels (3) verbundenen Ausgang (32), wobei der Schalter (8) eingerichtet ist, um abwechselnd auf Empfang eines Schaltsignals hin eines der an den Eingangsmitteln (31) (32) anliegenden Wertsignale auf den Ausgang (33) zu schalten; und

(e) einem mit dem Ausgang (29) des Rechenmittels (6) verbundenen Ausgangsmittel (34).

2. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei dem die Meßmittel (1) (2) eingerichtet sind, um an ihrem Ausgang einen die gemessene Geschwindigkeit darstellenden Digitalwert auszugeben.

3. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei der das Registermittel (3) als Digitalspeicher ausgebildet ist und programmiert ist, um nachfolgende Eingabewerte an programmierten Stellen in dem Speicher zu speichern.

4. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei der das Rechenmittel (6) als Digitalprozessor ausgebildet ist, der zum Erzeugen momentaner Digitalwerte von Dw und Dr in regelmäßigen Zeitintervallen programmiert ist.

5. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei der das Eingangsmittel (31) (32) des Rückkopplungssteuerschalters (8) Mittel zum Berechnen des Mittelwerts der vom Ausgang (29) (30) des Rechenmittels (6) zum Berechnen der Wertsignale Dw und Dr empfangenen Wertsignale umfaßt.

6. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei der das Registermittel (3), das Rechenmittel (6) und der Rückkopplungssteuerschalter (8) als programmierter Digitalcomputer ausgebildet sind.

7. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, bei der die Referenzstelle der Eingang der Maschine ist.

8. Verfahren zum Überwachen des Durchmessers eines Drahts (9) an einer überwachten Stelle beim Betreiben einer Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, mit den Schritten

(a) Vorsehen von Meßmitteln (1) (2) für die Drahtgeschwindigkeit Vr bzw. Vw an einer Referenzstelle bzw. an der überwachten Stelle;

(b) Eingeben eines vorgegebenen Wertsignals Do,a, das den Anfangswert des Drahtdurchmessers an einer dieser Stellen darstellt, in ein Registermittel (3);

(c) fortlaufende Erzeugung eines Wertsignals Do,b, das den Wert

Do,a [Va/Vb]

darstellt, wobei Va bzw. Vb die Drahtgeschwindigkeit an der einen Stelle bzw. der anderen Stelle ist;

(d) vor einer wesentlichen Änderung des aktuellen Drahtdurchmessers an der einen Stelle: Speichern eines das Wertsignal Do,b darstellenden Wertes in dem Registermittel (3);

(e) anschließend fortlaufendes Erzeugen eines Wertsignals D1,a, das den Wert

Do,b [Vb/Va]

darstellt;

(f) vor einer wesentlichen Änderung des aktuellen Drahtdurchmessers an der anderen Stelle: Speichern eines das Wertsignal D1,a darstellenden Wertes in dem Registermittel (3);

(g) mehrmaliges Wiederholen der Schritte (c) bis (f), wobei Do,a, Do,b und D1,a durch Dn,a, Dn,b und Dn+1,a ersetzt werden, wobei bei jeder Wiederholung n die Anzahl der Male ist, die die Schritte (c) bis (f) bereits durchgeführt worden sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem einerseits die eine Stelle die Referenzstelle am Eingang der Maschine ist und andererseits die andere Stelle die überwachte Stelle direkt stromabwärts hinter einer Ziehdüse (12, 22) ist, und bei dem die Speichervorgänge der Schritte (d) und (f) ein paar Sekunden vor bzw. nach jedem Austausch der Eingangsspule stattfinden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem einerseits die eine Stelle die überwachte Stelle direkt stromabwärts hinter einer Ziehdüse (12, 22) ist und andererseits die andere Stelle die Referenzstelle am Eingang der Maschine ist, und bei dem der Speichervorgang des ersten Schritts (d) nach dem Start der Maschine ein paar Sekunden nach dem Start stattfindet, und bei dem die nachfolgenden Vorgänge der Schritte (f) und (d) ein paar Sekunden vor bzw. nach jedem Wechsel der Eingangsspule stattfinden.