TENSION CONTROL DEVICE FOR A SHAFT WINDER

Abstract: 1. Apparatus for regulating the tensile stress and the speed of a shaft winder comprising : a) a regulator (9) supplied with a quantity adjustably dependent upon the respective winding diameter (D) as a theoretical value (Ms ) and with a quantity proportional to the torque of the winding drive as an actual value (Mi ), and comprising b) a regulating loop (14) which determines a quantity, proportional to the winding diameter (D), composed of the speed (Vs ) of the continuous material and the rotating speed (n) of the winder (2, 3), characterized by the following features : c) the use of the output signal of the regulator (9) as a correcting signal for a speed regulator (8), where d) the speed regulator (8) is supplied with a quantity proportional to the given speed of the continuous material as a theoretical value (Vs ) and with a quantity proportional to the product of winding diameter (D) and winding rotation speed (n) as an actual value (Vi ).

Description: Einrichtung zum Regeln der Zugspannung bei einem Achswickler 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 Warenbahnbeschwin- digkeit und Wicklerdrebzalil. 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 Bv für Gewebeverstrickanlagen, Folienwickler, Drahtzi ehmas chinen oder dgl. verwendet werden, ist es bereits bekannt, den Zug dadurch konstant zu halten, daB man dem Drehzahlregler des Achsantriebes einen Zugregelmesskreis über- lagert. Der Zugistwert kann dabei z .3. 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 Leistungs- sollwert 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 Soll wert eine der Warenbahngeschwindigkeit proportionale Grösse und als Istwert eine dem Produkt aus Wickel durchmesser und Wicklerdrehzahl proportionale Grösse zugeführt, b) dem Hauptregelkreis ist ein im Verhältnis hierzu trager Korrekturregelkreis überlagert, dem als Soll wert eine dem Durchmesser einstellbar proportfanale Grösse und als Istwert eine dem Drehmoment des Wickel antriebes pro#ortionale#Grösse zugeführt ist. Auf diese Weise kann durch die einstellbare, dem Durchmesser proportionale Grösse ein ge e schter Zug in der Warenbahn vorgegeten werden. Dies gilt für Gleichstromund Drphstromsrtriete. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüche angeführt. Zum Antrieb des Wickels 3 dient eine elektrische Gleich strommaschine 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 Wickelor- gang aufrechterhalten werden soll. Der Steuersatz 6 des steuerbaren Gleichrichters 1 wird von einem Stromregler 7 mit Pl-Verhalten ausgesteuert. Der Istwert i des Stromreglers 7 wird wechselspannungs seitig erfasst und ist ein Mass für den Ankerstrom - und bei konstanten Fluss auch für das elektrische Moment der Maschine 2. Der Sollwert i5 des Stromreglers 7 wird von einem überlagerten Geschwindigkeitsregelkreis (Hauptregelkreis) mit Geschwindigkeitsregler 8 geliefert. Als Sollwert V5 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 Umfangsge- schwindigkeit v5 bzw. Vi an der Wickeloberfläche. Es ist noch ein weiterer überlagerter Korrekturregel kreis mit einem Korrekturregler 9 mit Pl-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 Korrekturre- gelkreis relativ langsam im Verhältnis zum Drehzahlregel kreis. Zur Bildung des dem Produkt aus Wicklerdrehzahl n und 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 Multíplizierers 1#, 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 zurückgefuhrt und mit der der Warenbahnge schwindigkeit 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 ge wünschen Bahngeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindig- keit des Wicklers 3 entspricht. Durch die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit mit dem Produkt n x D bzw. v5 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 Miiltfplizierers 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 M5 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 nichtgezzigter 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 Umfangsgeschwindig keit des Wicklers, bei der der Istwert der Umfangsge- schwindigkeit aus Wicklerdrehzahl und Wicklerdurchmesser errechnet wird, ein Korrekturregelkreis überlagert ist, der z.B. als Momentenregelkreis arbeitet. 6 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentansprche 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 Waren bahngeschwindigkeit und Wicklerdrehzahl, g e k e: n n e- i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: c) dem Hauptregelkreis (8) des Wickelantriebes (2) wird als Sollwert eine der Warenbahngeschwindigkeit pro portionale Grösse (ts) und als Istwert eine dem Pro dukt 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 Dreh moment des Wickelantriebes (2) proportionale Grösse (Mi) zugeführt ist. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z.e i c h n e t, dass der dem Produkt aus Wickeldrehzahl (n) und Durchmesser (D) proportionale Wert (ti) in einer gesonderten Regel schleife (14) aus der Bedingung ermittelbar ist, dass die Differenz zwischen Warenbahngeschwindigkeit (vS) und einem Wert, der dem Produkt aus Wickeldrehzahl (n) und Wickeldurchme,s- ser (D) proportional ist, fortlaufend zu Null gemacht ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Reihenschaltung von Kippverstärker (13), Integrator (12) und Multipli- zierer (11) vorgesehen ist, deren Ausgangsgrösse zusam- men mit der der Warenbahngeschwindigkeit (ss) proportionalen Grösse am Eingang des Kippverstärkers (13) liegt und dass am zweiten Eingang des Multiplizierers eine der Wickeldrehzahl (n) proportionale Grösse ntliest, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dem Korrekturregelkreis (a) als Istwert eine dem Ankerstrom (i) des Wickelantriebes (2) proportionale Grösse über ein Verzdgerungs- glied zuführbar ist.

Inventors: ZIMMERMANN, HORST
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: B65H23
IPC codes: H02P7, B65H23