EP0102589A2 - Einrichtung zum Regeln der Zugspannung bei einem Achswickler - Google Patents

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EP0102589A2
EP0102589A2 EP83108344A EP83108344A EP0102589A2 EP 0102589 A2 EP0102589 A2 EP 0102589A2 EP 83108344 A EP83108344 A EP 83108344A EP 83108344 A EP83108344 A EP 83108344A EP 0102589 A2 EP0102589 A2 EP 0102589A2
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proportional
winding
diameter
value
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Horst Zimmermann
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/195—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H23/1955—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations and controlling web tension

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the tension in an axle winder with a speed control circuit for the electric winder drive and a computing circuit for determining a value proportional to the winding diameter from the web speed and the winder speed.
  • This generic term refers to an arrangement as described, for example, in the magazine Industrial Electronic Sept. 1968, pages 350 to 354.
  • the object of the present invention is. to create a simple indirect tension control, the speed control loop adaptively adapts to the changing winding diameters.
  • a desired tension in the web can be predetermined by the adjustable size proportional to the diameter. This applies to direct current and three-phase drives.
  • An electric DC machine 2 is used to drive the winding 3 and is fed from a network via a controllable rectifier 1.
  • the web 4 arriving from a processing machine (not shown) at a predetermined speed v s is to be wound up into a roll 3 on the axis winder, with a predetermined train in the web 4 during winding gear should be maintained.
  • the tax rate 6 of the controllable rectifier 1 is driven by a current controller 7 with PI behavior.
  • the actual value i of the current controller 7 is recorded on the AC voltage side and is a measure of the armature current - and, in the case of constant flux, also of the electrical moment - of the machine 2.
  • the setpoint i s of the current controller 7 is supplied by a superimposed speed control loop (main control loop) with speed controller 8 .
  • a variable V s which is proportional to the web speed of the web 4 and which is derived, for example, from a tachometer machine 5 moved by the web 4 serves as the target value v s of this speed controller 8.
  • a variable proportional to the product of the speed n and the diameter D of the winding 3 is used as the actual value v i .
  • a further superimposed correction control loop is provided with a correction controller 9 with PI behavior, which additionally gives a correcting variable to the input of the speed controller 8 in order to maintain the desired train.
  • This correction controller receives a variable proportional to the torque M i of the electrical machine 2, in the present case a variable proportional to the armature current i, and a desired value M S a variable adjustable to the diameter D kx D.
  • the factor k is a measure of the desired Train.
  • this correction control loop is relatively slow in relation to the speed control loop.
  • a control loop 14 which consists of the series connection a toggle amplifier 13, an integrator 12 and a multiplier 11.
  • the second input signal of the multiplier 11, which corresponds to the speed n of the winder 3, is supplied by a tachometer machine 16 coupled to the machine 2.
  • the signal nx D which arises at the output of this control loop 14 becomes the input of the control loop, ie the input of the Tilt amplifier 13 fed back and compared with the size proportional to the web speed v s .
  • the control circuit works so that it tries to continuously make the difference occurring at the input of the flip-flop 13 to zero.
  • a value must inevitably be set at the output of this circuit which corresponds to the product of the speed nx diameter D, since this value corresponds to the desired web speed or peripheral speed of the winder 3.
  • the size present at the other input of the waste multiplier 11 must be proportional to the winding diameter D.
  • This voltage which is established between integrator 12 and multiplier 11 is therefore used as the value for the winding diameter D.
  • a correction setpoint kx D proportional to the winding diameter can then be formed as the setpoint M S for the correction controller 9.
  • the value k is a measure of the desired train setpoint. If it is desired to change the train diameter depending on, can also in the line before or after the potentiometer 15th a function transmitter, not shown, can be installed, by means of which a change in the train depending on the diameter is effected.
  • control can be described in such a way that a correction control circuit is superimposed on a control of the peripheral speed of the winder, in which the actual value of the peripheral speed is calculated from the winder speed and the winder diameter. works as a torque control loop.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Bei einem elektrischen Achswickelantrieb (2) ist ein Geschwindigkeitsregelkreis (8) vorgesehen, dessen Sollwert der Warenbahngeschwindigkeit (V.) und dessen Istwert (vi) dem Produkt aus Wickeldurchmesser (D) und Wickeldrehzahl (n) proportional ist. Dem Geschwindigkeitsregelkreis (8) ist ein Korrekturregelkreis (9) überlagert, dem als Sollwert (M.) eine dem Wickeldurchmesser (D) und als Istwert eine dem Drehmoment (Mi) des Wickelantriebs (2) proportionale Größe zugeführt ist

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Zugspannung bei einem Achswickler mit einem Drehzahlregelkreis für den elektrischen Wicklerantrieb und einer Rechenschaltung zur Ermittlung eines dem Wickeldurchmesser proportionalen Wertes aus Warenbahnbeschwindigkeit und Wicklerdrehzahl.
  • Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug genommen, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift Industrial Electronic Sept. 1968, Seiten 350 bis 354 beschrieben ist.
  • Bei elektrischen Achswickelantrieben, wie sie z.B. für Gewebeverstrickanlagen, Folienwickler, Drahtziehmaschinen oder dgl. verwendet werden, ist es bereits bekannt, den Zug dadurch konstant zu halten, daß man dem Drehzahlregler des Achsantriebes einen Zugregelmeßkreis über-Iagert. Der Zugistwert kann dabei z.B. mit Hilfe von Tänzerwalzen bestimmt oder über Druckmeßdosen geregelt werden (vgl. die vorgenannte Literaturstelle).
  • Es ist fernerhin auch bereits bekannt, den Zug indirekt in einem Achswickler dadurch konstant zu halten, daß man die dem elektrischen Wickelantrieb zugeführte Leistung konstant hält. Der Istwert der Leistung kann dabei bei der Gleichstrommaschine aus dem Produkt von EMK und dem Ankerstrom ermittelt werden, der verlangte Leistungssollwert ist ferner dann proportional dem Produkt aus Warenbahnzug mal Bahngeschwindigkeit (vgl. z.B.
  • DE-PS 20 57 01).
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,. eine einfache indirekte Zugregelung zu schaffen, deren Drehzahlregelkreis sich adaptiv den wechselnden Wickeldurchmessern anpaßt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
    • a) dem Hauptregelkreis des Wickelantriebes wird als Sollwert eine der Warenbahngeschwindigkeit proportionale Größe und als Istwert eine dem Produkt aus Wickeldurchmesser und Wicklerdrehzahl proportionale Größe zugeführt,
    • b) dem Hauptregelkreis ist ein im Verhältnis hierzu träger Korrekturregelkreis überlagert, dem als Sollwert eine dem Durchmesser einstellbar proportionale Größe und als Istwert eine dem Drehmoment des Wickelantriebes proportionale Größe zugeführt ist.
  • Auf diese Weise kann durch die einstellbare, dem Durchmesser proportionale Größe ein gewünschter Zug in der Warenbahn vorgegeben werden. Dies gilt für Gleichstrom-und Drehstromantriebe.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüche angeführt.
  • Zum Antrieb des Wickels 3 dient eine elektrische Gleichstrommaschine 2, die über einen steuerbaren Gleichrichter 1 aus einem Netz gespeist wird. Die von einer nichtgezeigten Verarbeitungsmaschine mit vorgegebener Geschwindigkeit vs ankommende Warenbahn 4 soll am Achswickler zu einem Wickel 3 aufgewickelt werden, wobei ein vorgegebener Zug in der Warenbahn 4 beim Wickelvorgang aufrechterhalten werden soll.
  • Der Steuersatz 6 des steuerbaren Gleichrichters 1 wird von einem Stromregler 7 mit PI-Verhalten ausgesteuert. Der Istwert i des Stromreglers 7 wird wechselspannungsseitig erfaßt und ist ein Maß für den Ankerstrom - und bei konstanten Fluß auch für das elektrische Moment - der Maschine 2. Der Sollwert is des Stromreglers 7 wird von einem überlagerten Geschwindigkeitsregelkreis (Hauptregelkreis) mit Geschwindigkeitsregler 8 geliefert. Als Sollwert vs dieses Geschwindigkeitsreglers 8 dient eine der Bahngeschwindigkeit der Warenbahn 4 proportionale Größe Vs, die z.B. aus einer von der Warenbahn 4 bewegten Tachometermaschine 5 abgeleitet ist. Als Istwert vi wird eine dem Produkt aus Drehzahl n und Durchmesser D des Wickels 3 proportionale Größe benutzt. Diese Größen entsprechen der geforderten bzw. tatsächlichen Umfangsgeschwindigkeit vs bzw. vi an der Wickeloberfläche.
  • Es ist noch ein weiterer überlagerter Korrekturregelkreis mit einem Korrekturregler 9 mit PI-Verhalten vorgesehen, der auf den Eingang des Geschwindigkeitsreglers 8 zusätzlich eine korrigierende Größe zur Einhaltung des gewünschten Zuges gibt. Dieser Korrekturregler erhält als Istwert eine dem Drehmoment Mi der elektrischen Maschine 2 proportionale Größe, im vorliegenden Fall eine dem Ankerstrom i proportionale Größe und als Sollwert MS eine dem Durchmesser D einstellbar proportionale Größe k x D. Der Faktor k ist ein Maß für den gewünschten Zug. Um Instabilitäten zu vermeiden, ist dieser Korrekturregelkreis relativ langsam im Verhältnis zum Drehzahlregelkreis.
  • Zur Bildung des dem Produkt aus Wicklerdrehzahl n und 5 Wickeldurchmesser D proportionalen Wertes vi ist eine Regelschleife 14 vorgesehen, die aus der Reihenschaltung eines Kippverstärkers 13, eines Integrators 12 und eines Multiplizierers 11 besteht. Das zweite Eingangssignal des Multiplizierers 11, das der Drehzahl n des Wicklers 3 entspricht, wird dabei von einer mit der Maschine 2 gekuppelten Tachometermaschine 16 geliefert.Das sich am Ausgang dieser Regelschleife 14 einstellende Signal n x D wird zum Eingang der Regelschleife, d.h. zum Eingang des Kippverstärkers 13 zurückgeführt und mit der der Wärenbahngeschwindigkeit vs proportionalen Größe verglichen. Die Regelschaltung arbeitet so, daß sie versucht, die am Eingang des Kippverstärkers 13 auftretende Differenz fortlaufend zu Null zu machen. Hierdurch muß sich dann zwangsläufig am Ausgang dieser Schaltung ein Wert einstellen, der dem Produkt aus Drehzahl n x Durchmesser D entspricht, da dieser Wert ja der gewünschten Bahngeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit des Wicklers 3 entspricht.
  • Durch die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit mit dem Produkt n x D bzw. vs wird erreicht, daß die Eingangsgrößen am Eingang des Drehzahlreglers vom wachsenden Durchmesser nicht beeinflußt werden.
  • Da der Multiplizierer 11 das Produkt n x D bildet und an einem Eingang die Größe n liegt, muß die am anderen Eingang des Mültiplizierers 11 vorhandene Größe dem Wickeldurchmesser D proportional sein. Es wird daher diese zwischen Integrator 12 und Multiplizierer 11 sich einstellende Spannung als Wert für den Wickeldurchmesser D benutzt. Mit einem angeschlossenen Potentiometer 15 kann dann als Sollwert MS für den Korrekturregler 9 ein dem Wickeldurchmesser proportionaler Korrektursollwert k x D gebildet werden. Der Wert k ist ein Maß für den gewünschten Zugsollwert. Falls es erwünscht ist, den Zugdurchmesser abhängig zu verändern, kann auch noch in die Leitung vor oder hinter dem Potentiometer 15 ein nichtgezeigter Funktionsgeber eingebaut werden, durch den eine durchmesserabhängige Veränderung des Zuges bewirkt wird.
  • Zusammenfassend läßt sich also die Regelung in der Weise beschreiben, daß einer Regelung der Umfangsgeschwindigkeit des Wicklers, bei der der Istwert der Umfangsgeschwindigkeit aus Wicklerdrehzahl und Wicklerdurchmesser errechnet wird, ein Korrekturregelkreis überlagert ist, der z.B. als Momentenregelkreis arbeitet.
  • 6 Patentansprüche
  • 1 Figur

Claims (6)

1. Einrichtung zum Regeln der Zugspannung bei einem Achswickler mit
a) einem Drehzahlregelkreis für den Wickelantrieb und
b) einer Rechenschaltung zur Ermittlung eines dem Wickeldurchmesser proportionalen Wertes aus Warenbahngeschwindigkeit und Wicklerdrehzahl,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
c) dem Hauptregelkreis (8) des Wickelantriebes (2) wird als Sollwert eine der Warenbahngeschwindigkeit proportionale Größe (vs) und als Istwert eine dem Produkt aus Wickeldurchmesser (D) und Wickeldrehzahl (n) proportionale Größe (vi) zugeführt,
d) dem Hauptregelkreis (8) ist ein im Verhältnis dazu träger Korrekturregelkreis (9) überlagert, dem als Sollwert (Ms) eine dem Durchmesser (D) einstellbar proportionale Größe und als Istwert eine dem Drehmoment des Wickelantriebes (2) proportionale Größe (Mi) zugeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e - kennzeichnet, daß der dem Produkt aus Wickeldrehzahl (n) und Durchmesser (D) proportionale Wert (vi) in einer gesonderten Regelschleife (14) aus der Bedingung ermittelbar ist, daß die Differenz zwischen Warenbahngeschwindigkeit (vs) und einem Wert, der dem Produkt aus Wickeldrehzahl (n) und Wickeldurchmesser (D) proportional ist, fortlaufend zu Null gemacht ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der gesonderten Regelschleife (14) errechnete Durchmesser (D) zur Bildung eines dazu proportipnalen Sollwertes (Ms) für den Korrekturregelkreis (9) dient.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung von Kippverstärker (13), Integrator (12) und Multiplizierer (11) vorgesehen ist, deren Ausgangsgröße zusam- men mit der der Warenbahngeschwindigkeit (vs) proportionalen Größe am Eingang des Kippverstärkers (13) liegt und daß am zweiten Eingang des Multiplizierers eine der Wickeldrehzahl (n) proportionale Größe anliest, so daß sich am Ausgang des Multiplizierers (11) eine dem Produkt aus Durchmesser (D) und Wicklerdrehzahl (n) proportionale Größe ergibt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wicklerdurchmesser (D) einstellbar proportionale Größe (k, D) an einem zwischen Integrator (12) und Multiplizierer (11) angeschlossenen Potentiometer (15) abgreifbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Korrekturregelkreis (a) als Istwert eine dem Ankerstrom (i) des Wickelantriebes (2) proportionale Größe über ein Verzögerungsglied zuführbar ist.
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