DE1958390U

DE1958390U - Regeleinrichtung an aufwickelvorrichtungen fuer faeden oder fadenartige gebilde.

Info

Publication number: DE1958390U
Application number: DEB67512U
Authority: DE
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1966-08-18
Filing date: 1966-08-18
Publication date: 1967-04-06
Also published as: US3537660A; LU54237A1; GB1194545A; BE701440A; CH462579A; NL6710129A

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung von Aufwickelantrieben durch Abtasten einer Fadenscnleife.

Es ist bekannt (QAS P 10 002, 21c), einen die Zugspannung des Fadens oder den wachsenden Wickeldurchraesser abtastenden Fühlhebel in Verbindung mit einem Drehtransformator zur Regelung bzw. Steuerung der Drehzahl von Wickelantrieben zu verwenden. Weiterhin ist für Wickelanfcriebe bereits vorgeschlagen worden (DAS 1 205 862, 1 214 123), einen, besonderen Stellmotor zu verwenden, der die mit Hilfe eines induktiven Gebers in eine proportionale Meßgröße umgewandelte Auslenkung des FUhlhebels auf ein Stellglied überträgt. Derartige Regeleinrichtungen neigen erfahrungsgemäß zum Pendeln, da der induktive Geber beim Erreichen der richtigen Drehzahl des Antriebsmotors gewöhnlich noch nicht wieder in seine O-Stellung zurückgekehrt ist und fjomit weitere Stellimpulse gibt. Zur Vermeidung dieses Pendeins und Erzielung einer PI-Regelung ist deshalb vorgeschlagen worden, den Stellmotor über ein Potentiometer zu steuern. Die Steuerwicklung des hierbei verwandten Stellmotor« liegt im Nullzweig einer

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an eine HÜ fs spannung angeschlossenen Brückenschaltung zwischen dem Induktivgeber ',und' einemWiderstand einerseits und dem Potentiometerabgriff andererseits. Dabei ist die Stellung des Potentiometerabgriffs vom Stellwinkel des Stellgliedes abhängig. Die Verwendung eines solchen, durch einen Stellmotor laufend betätigten Poteniometers bedingt einen starken Verschleiß dieses Elementes.

In Weiterentwicklung bekannter Regeleinrichtungen liegt der Neuerung die Aufgabe? zugrunde, eine einfache, wartungsfreie und wenig störanfällige Einrichtung zur Regelung von Aufwickelantrieben in ^s·. Abhängigkeit von der Fadenspannung zu schaffen. Dabei sollen Pendelerscheinungen oder Übersteuerungen, die bei der fadenspannungsabhängigen/ Drehzahlregelung von Aufwickelantrieben auftreten, ausgeschlossen werden. —

Um dies zu erreichen, wird neuerungsgemäß vorgeschlagen, daß das Tastelement durch eine Feder und/oder pneumatisch einstellbar vorgespannt und über ein angelenktes Hebelgestänge mit dem Stellglied eines induktiven Gebers verbunden ist, wobei am Hebelgestänge in Bewegungsrichtung des Tastelementes die Federkräfte und eine einstellbare pneumatische Kraft angreifen. Diese Anordnung weist gegenüber den bekannten Regel- bzw. Steuereinrichtungen erhebliche Vorteile auf.' Einmal ist die Belastung der Drehtransformatorwicklungen sehr gering, und somit auch das bei der Verstellung auftretende Moment. Im Gegensatz dazu ergibt eich bei der Verstellung des in der Patentanmeldung P 10 002 VIII b/21c beschriebenen, vom Motorspeisestrom durchflossenen Drehtransformators eine große Belastung des Fadens. Andererseits werden gegenüber dem Erfindungsgegenstand der DAS 1 203 862 sowohl Stellmotor als auch Potentiometer eingespart. Die so vereinfachte Regeleinrichtung ist daher weniger störungsanfällig. Zur Erstellung einer P-, I- oder/und D-Regelung wird im Regelkreisdes FUhlhebels bzw» Taetorgans ein mechanischpneumatisches Dämpfungs- bzw. Regelglied mit proportionalem - integralem Verhalten oder/und * differenzierendem Vorhalte-Verfahren vor-

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gesehen. Dabei kann dieses Dämpfungs- bzw. Regelglied mit dem Fühlhebel bzw. Tastorgan gekoppelt bzw. fest verbunden sein. Das ,;.. Dämpfungs- bzw* Regelglied 1st derartig ausgebildet, daß es eine . schnelle und erwünschte Änderung der Drehzahl bewirkt, diese dann aber, falls $lch die auslösende Fadenspannungsänderung als bleibend erweist, selbsttätig allmählich auf den für die nun herrschende Fadenspannung normalen Wert zurückregelt.

in weiterer Ausbildung der Neuerung wird vorgeschlagen, das Dämpfungs-■ bzw. Regelgüte?! mft einem axial beweglichen Taststift zu versehen, .der mittels Fe&er und'pneumatischer Einrichtung einstellbar vorge- "' spannt ist¹ und Über ein angelenktes Hebelgestänge mit dem Stellglied eines induktiven ®ebers verbunden ist, Wobei am Hebelgestänge in Bewegungsrichtung des Taststiftes wirksame Federkräfte sowie eine weitere einstellbare pneumatische Kraft angreifen. Anstelle des Tast- '.' Stiftes kann auch ein Fühlhebel angeordnet sein, der Über einen Exzenter mit dem Hetoelgestänge.verbunden ist. Ebenso kann auch ein Fühlhebel über, einen Exzenter am Taststift angreifen. ;

In der Zeichnung Bind Änwendungsbeispiele sowie ein AusfUhrungsbei-■'.-=· spiel der neuerungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt. Es ' zeigen ^? ;■ ^ .,-■'· - /;;../■. .-'l^: \ ;":"'.'..". . ^:

^: Flg. 1 Eine Aufwickelvorrichtung, deren Gleichstromantrieb in Abhängigkeit von'der Fadenspannung geregelt wird.

Flg. 2 die gleiche Vorrichtung wie in Fig. 1 mit einer neuerungs-' gemäße^ Dämpfungs- bzw, Regeleinrichtung.

Flg. 3 Die Regeleinrichtung gemäß Fig. 1 an einer mittels Wechselstrom angetriebenen Aufwickelvorrichtung.

Flg. 4 ; die gleiche Vorrichtung wie in Fig. 3 mit einer neuerungs-./ gemäßen Dämpfungs- bzw« Regeleinrichtung. ' - .;

Fig* 5 ein Aufftihrungsbeispiel der Dämpfung»- bzw. Regeleinrichtung

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Gemäß Pig. 1 besteht die Aufwickelvorrichtung aus dem in bekannter Weise als Induktivgeber verwendeten.kontaktlosen Drehtransformator, der in der Hauptsache aus dem Stator 1 und dem auf der Rotorwelle 2 sitzenden Rotor 3 besteht. Der Stator 1 ist über die Klemmen 5 und

mit den Leitungen 7 und 8 des Weohselstromnetzes verbunden. Die StromansehlUqse J? und 10 des Rotors 3 sind als Spiralfedern ausgebildet. Auf Einern Ende der nur unreinen Winkel von etwa 90° drehbaren Rotorwelle 2 sitzt der, die Tänzerrolle tragende Schwingarm Nach Fig. 2 wird zwischen,den als Fühlhebel ausgebildeten Schwingarm 11 und den IpduktivenGeber Iy"2,. 3 ein mechanisch- pneumatisches Dämpfüung-s-, bzw, Regelglied 4 gescfia^^t» das in Fig. 5 genauer dargestellt ißt. Die,„Leitungen 12 und 13-_t^^lpi vqn ,den Spiral- _H

Stromnetzes erfolgt♦ Ein Thyristor 17 bezieht seine Energie auch aus den Leitern 7 und 8 über die Verbindungen 18 und 19» Der Steuerstrom wird ihm UJaer die Leitungen 20 und 21 vom Verstärker 14 zugeführt, über die Leitungen 22 und 23 gelangt der vom Thyristor 17 gleichgerichtete und beeinflußte Strom gemäß Flg. 1 zum Antriebsmotor 24. Bei Fremderregung eines Gleichatromptors 24 wird die FeIdwioklung 25 des Gleichstrommotors 24 über die Leitungen 26, 27 den Gleichrichter 28 und von dort über die Leitungen 29 und 30 mit Strom versorgt» Der Faden 31 wird auf die vom Qleiphstrommotor 24 angetriebene 0pul£ 32 aufgewickelt.

Beim überlaufen der Umlenkrollen 33 und 34 sowie 4er am Schwingarm Π sitzenden £if,nz,erralle bildet der Faden 31 eine Schleife, deren Länge je nach Fadenspannung variiert, Sinkt beispielsweise die Fadenspannung, $Q verlängert sich die Faden,schlelfe_# und die Tänzerrolle fo^gt dieser* wobei der'Schwingarm 11 Sieb, njit der Rotorwelle 2 um deren Läpgjsaohse im.Uhrzeigersinn um eirjen entsprechend geringen WJ-nkei dreht» Per auf der Rotorwelle 3 eitzeqde Rptar 3 dreht sich um den gleichen ^inkel gegenüber dem Stator X, 4er in der Botorwicklung induzierte Strom Ändert eiph datoei und fUeßf^ifiun **> enteprechend

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geänderter Stärke zu dem Verstärker 14. Der verstärkte Strom gelangt über 'die Leiter 20 und 21 zum Thyristor 17, der den über die Leitungen 1$ und \9 vom Netz kommenden Strom des Antriebsmotors 24 steuert. Dieser im Thyristor 17 außerdem gleichgerichtete Strom fließt über die Leitungen 22 und 23 zum Antriebsmotor 2j^und ändert dessen Drehzahl, Die auf diese Weise schneller angetriebene Spule zieht den Faden nun mit höherer Spannung ab, die Padenschleife verkürzt sich und der gesamte Vorgang wiederholt sich, in entgegengesetztem Sinne. Die Regelung erfolgt immer dann, wenn die Stellung des Schwingarmes 11 und damit des Rotors 3 von einem bestimmten Sollwert abweicht. Dies geschieht so lange, bis der Istwert der Fadenspannung rait deren Sollwert übereinstimmt.

Das gemäß Fig. 2 zwischengeschaltete Dämpfungs- bzw. Regelglied 4 bewirkt, daß eine kurzzeitige Änderung der Drehzahl nach oben oder unten möglich ist, sich dann aber eine der herrschenden Fadenspannung entsprechende mittlere Drehzahl selbsttätig allmählich einstellt.

.Im Gegensatz zu den in den.Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen besitzt die in Fig« 3 gezeigte einen Wechselstrommotor 35 als Antriebs. An die Stelle des einen Thyristors 17 gemäß Fig. 1 treten dann in Fig. 3 zwei kleinere Thyristoren, die als eine Baueinheit dargestellt sind. Die Aufgabe der beiden Thyristoren kann auch durch ein Triakt übernommen werden. Bei diesen beiden Ausführungsarten tritt aus der Baueinheit 36 ein von der Winkelstellung des Rotors 3 abhängiger Wechselstrom aus, der den Antriebsmotor 35 über die Leitungen 37 und 38 speist. Die beiden anderen Klemmen des Motors 35 sind durch die Leitungen 39 und 4o mit den Leitern 41 und 42 des Drehstromnetzes verbunden..

Darüber hinaus wird in der Anordnung gemäß Fig. 3 statt des Schwingarmes 11 ein axial verschiebbarer Taststift 43 verwandt, an dem ein als k'ontaktloser Ofper dienender Halbleiter 44 befestigt ist. Die elektrisch« Leitfähigkeit des Halbleiters Wird durch das Feld des Mag-

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. : neten 45 verändert. Bel., einer Erhöhung, der Fadenspannung·taucht der ■/■'; . Halbleiter 44 entsprechend .'der.iSpannungserhöhung tiefer in das ·., ' _r Feld des Magnetβη-45.·ei,n·,;Bis-dabei im Halbleiter 44 auftretende '·.. ..' Stromänderung' .winkt" über den Verstärker 14 steuernd in der Bauein-■ . ■ helt 36, Dabei wird der'Speisestrom des Motors 35 so vermindert, daß

■ ,die, Drehzahl entsprechend absinkt. Eine. Verkleinerung der Faden-'■'.'■',.spannung bewirkt entsprechend eine Erhöhung des Motorstromes und ■: damit¹ der ''

• Die Gebereinriöhtung mit einem Taststift gemäß Fig. 3 kann selbstver· , ' ständlich äuqh'jsijatt- des Drehtransformators gemäß den Fig.. 1 und

'.'.-'■ zur Regelung des Gleichstrommotors" 24 verwandt .werden. Auch die ■. : '■ Einrichtung nach Fig, 4;¹ in der lediglich zwisohen dem Taststift

• ;.und dem.Halbleiter 44 ein der Baueinheit4 gemäß Fig. 2 ähnliches

¹ ■Dämpfungs- bzw.· I|ege.lgiie:d 46 geschaltet ist, kann In "die/Einrieb.-\ , j tungen gemäß Fig» :1}2> ühd-J als Geber eingebaut werden.

'''■'"-...·, Außer Fäden lassen sich,^mIt diesen Vorrichtungen auch bandartige _:. Fadengeblid^ Folienstireifeniind. dergleichen mit konstanter Fadenbzw. Zugspannung äufwickelni Ebenso ist es möglich, die beschriebene Regeleinrichtung zur Drehzahlsteuerung einzusetzen, indem man an Stelle der Fadenspannung den wachsenden Durchmesser eines Wickels abtastet../Diese Steuerung ist in manchen Fällen, beispielsweise beim . Umspulen und Abzijg des Fadens von einer ruhenden Lieferspule völlig • .ausreichend. An gtelle der Abtastung des wachsenden Wiokeldurch- · .. messers kann gegebenenfalls auch eine Programmsteuerung bekannter Art, z.B. 'über ein© Kürvenscheibe zusätzlich zu der beschriebenen Regelung in Abhängigkeit von der Fadenspannung Verwendung finden. Die Steuerung kai|n hierbei als Grundsteuerung und die Regelung als Feinregelung des Antiiiebsmotors verwendet werden* Einej3olche MaI-nähme hat den Vorteil, daß Ausschläge des Tänzerarmes baw« die Auswanderung des Taqtjorgans für die Regelung sehr gering bleiben und Jede Rückwirkung %uf die Fadenspannung vermieden wird.

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*:. ... ^;''. ,· . ; V -7«. Bag. 616 Om

Das Dämpfungs- bzw. Regelglied gemäß Fig. 5 weist einen axial . verschiebbaren Taststift 43 auf, dessen eines Ende unter der Zugwirkung der Feder 47 am Faden 31 anliegt. Die Zugkraft der am Taststift 43 angreifenden Feder 47 ist mittels einer im Gehäuse '48 sitzenden Schraube 49 Je nach Fadentiter einstellbar. . Am anderen Ende des Taststiftes 43 befindet sich ein Kolben 50, der sich in einem Zylinder751 bewegt. Vom Boden des Zylinders 51 gehen Leitungen zu zwei Rückschlagventilen 52 und 53 ab. Ventil schließt beim Druckhub des Kolbens 50. Ventil 53 schließt beim Saughub des Kolbens 50 und wird auch zu Beginn des Druckhubes durch die mittels der Schraube 54 an der Feder 55 einstellbare Vorspannung geschlossen gehalten* Die nach öffnen des Ventils 53 aus dem Zylinder 51 gedrückte Luft kann über die Leitung 56 austreten, Im Punkt 57,des Taststiftes 42 ist eine Hebelstange 58 angeienkt, an der im Punkt 59 die Druckfeder 60 und mittels der .Kolbenstang· 6l der Kolben 62 angelenkt sind. Letzterer sitzt im Zylinder 63i dessen Boden einen Luftauslaß 64 aufweist. Dieser ist mit einer zwar einstellbaren, aber immer geöffneten Drossel 65 versehen« Die Druckfeder 60 stützt sich am Gehäuse ab. Ebenso ist im Punkt 66 eine den Halbleiter 44 haltende Tragstange 67 derart angelenkte daß der Halbleiter 44 im Feld des Magneten 45 bewegt werden kann. Der Halbleiter 44 ist Über die Leitungen 12, 68, 69 und 13 mit dem Verstärker 14 (Fig* 1 und 3) verbunden. Am anderen Ende der Hebelstenge 58 greift eine Druckfeder 70 an, die sich am Gehäuse abstützt.

Bei der Normalspannung des Fadens 31 hält diese der Zugkraft der Feder 47 das Gleichgewicht. Kolben 50, Zylinder 51 und die Ventile

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und 53 d^en^n zur Dämpfung und bewirken, daß das Dämpfungs- und Regelglied ψicht auf kleine Spannungssehwankungen reagiert, wie sie beispielsweise zwangsläufig immer durch den VerlegungsVorgang im Faden auftrete^.

Überschreitet die Fadenspannungsänderung einen vorgegebenen Wert, so spricht das Dämpfungs- und Regelglied an. Tritt z.B. ein Faden-

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' 3pannungsabfaii ein, so wird der·· Taststift 4j5 nur wenig gedämpft '.durch die Zugkraft der' Feder 4.7 gegen den schlaffer werdenden Faden >3i nach rechts 'gezogen. .Tm ersten Augenblick des Spannungsabfalles ,"lst der Punkt 5# ein·, fest stehender Drehpunkt für den Hebel 58, da sich der Kolfaen 62 wegen seiner Dämpfung nicht so schnell bewegt. Gleichzeitig Wird der Halbleiter 44 schnell in einen schwächeren Bereich des vom Magneten 45 ausgehenden Feldes gezogen. Damit wird der durch den Halbleiter¹44 fließende Strom verkleinert, welcher im Steuerteil die ßröße des Speisestromes für den Motor beeinflußt, so daß die Motordrehzahl ansteigt. Nachdem der Fadenspannungsabfall zum Stillstand gekommen ist _t wird das Ende 57 des Hebels 58 zum Drehpunkt. Der JColben 62 gleitet noch etwas nach rechts, wodurch der Halblpiter 44 wieder tiefer in das Magnetfeld eintaucht. Auf diese Weise wird eine allerdings nicht vollständige Verkleineruni der Drehzahl dei3 Antriebsmotors bewirkt.

Bei einer Fadenspannungserhöhung kann die Bewegung des Taststiftes,-45 durch Kolben 50 und Zylinder SI stärker gedämpft werden als bei einem Fadenspannungsabfall. Der weitere Ablauf der Regelung entspricht dann defl vorbesbhriebenen in umgekehrter Richtung»

Die Einrichtung arbeitet so, daß die Bewegung des Taststiftes 4j den Halbleiter 44 zunächst schnell verstellt. Der dadurch erzeugte Regelimpuls ändert entsprechend schnell die Drehzahl des Antrlebsmotors der Maschine. Die Rückstellung des Impulsgebers erfolgt jedoch aufgrund der besonderen Abstimmung der Hebelarme und -kräfte gedämpft. Regeltechnisch gesehen zeigt der Regler ein Proportional-Differentiai-Verhaltenji weil das Verstellkommando proportional zur Verstellung des Taststiftes das Rüokstellkommando jedoch differenzie: zu dessen Rückführung gegeben wird« Auf den Faden bezogen wirkt die Einrichtung dagegen als Proportional-Integral-Regler* da die Änderung der Auslenkung des Taststiftes gleich der Differenz der Flächen· integrale der ^wischen den Ümlenkroller 33 und 34 und dem Fadenknick aufgespannten Dreiecke ist, und weil diese Differenz über ein Proportionalglied ermittelt Wird*

Claims

.1. Einrichtung zur Regelung von AUfwickelantrieben durch '. . Abtasten einer.Fadenschleife, dadurch gekennzeichnet, ! daß das,Tastelemeht: durch eine Feder (4?) und/oder .;"■" pneumatisch (50, 51,. 5'2,· 5>) einstellbar vorgespannt und über ein.angelenktes Hebelgestänge (58) mit dem Stellglied (67) eines induktiven Gebers (44, 45) verblinden ist, wobei am Hebelgestänge (58) in Bewegungsrichtungdes Tästeienientes'--die Federkräfte (601 70) und eine einstellbare pneumatische Kraft (62, 63, 65) angreifen« ■ . .-.'"■.:- ■ '
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mephanisoh-pneumatische Vorspannung im Regelkreis (f-, J-6) als proportional-integrales und/oder differefizirrendes Regelglied wirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das alfi Taststift (4^) oder Fühlhebel (11) ausgebildete Ta,«itele^en| Über einen Exzenter mit dem Hebelgestänge (58) — verbuncffii 1st* _.--■■■ "~"Γ~