DE1241895B - Device for obtaining leadership sizes for the tension control of a winding drive - Google Patents

Description

Einrichtung zum Gewinnen von Führungsgrößen für die Zugregelung eines Wickelantriebes In der Papier-, Textil- und Kunststoffindustrie wie auch in der Metallindustrie müssen vor, während und nach den verschiedenen Arbeitsprozessen die endlos erzeugten Bänder, Fäden, Kabel oder Bahnen auf-, ab- oder umgewickelt werden. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß während des Auf- oder Abwickelvorganges der Zug in der Warenbahn konstant bleibt oder in bezug auf den Wickelradius nach einer vorgegebenen Funktion verläuft, Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Gewinnen von Führungsgrößen für die Zugregelung eines Wickelantriebes durch Bestimmen des Verhältnisses zwischen Bahngeschwindigkeit und Wickeldrehzahl.Device for obtaining reference variables for the tension control of a Winding drive In the paper, textile and plastics industries as well as in the Metal industry must before, during and after the various work processes the endlessly produced tapes, threads, cables or webs wound, unwound or rewound will. Care must be taken that during the winding or unwinding process the train in the web remains constant or with respect to the winding radius after a predetermined function runs, The invention relates to a device for Obtaining reference variables for the tension control of a winding drive by determining the relationship between the web speed and the winding speed.

Zur Zugregelung elektrischer Wickel antriebe sind verschiedene Vorschläge bekanntgeworden. Beispielsweise kann man den Zug unmittelbar mit Hilfe von Zugmeßeinrichtungen erfassen und als Regelgröße in den Regelkreis einführen. Diese bekannten Meßeinrichtungen beruhen meist darauf, daß die Warenbahn direkt abgetastet wird. In vielen Fällen ist aber eine Berührung der Warenbahn unerwünscht, so daß der Zug indirekt über Ersatzregelgrößen geregelt werden muß. Zur Gewinnung von Führungsgrößen für die Zugregelung ist der Durchmesser der Wickelrolle besonders geeignet, da bei konstantem Zug das Wickelmoment linear mit dem Durchmesser ansteigt, während die Drehzahl der Wickelrolle mit dem reziproken Wert des Durchmessers abnimmt. Ist also der Durchmesser bekannt, so kann durch eine geeignete Steuerung von Ersatzgrößen, z. B. der charakteristischen Größe eines Gleichstrommotors eine indirekte Regelung vorgenommen werden, wie sie in vielen Varianten bekannt ist. Der Rollendurchmesser kann zwar leicht unmittelbar, z. B. mit Hilfe eines Meßfühlers od. dgl., erfaßt werden, aber dies ist oftmals aus technologischen Gründen unerwünscht. Es sind auch Verfahren zur indirekten Messung des Rollendurchmessers bekanntgeworden, beispielsweise in der Weise, daß der Durchmesser aus dem Verhältnis der Wickeldrehzahl zur Drehzahl des Antriebes, der die Bahn zu- oder abführt, bestimmt wird. Bei gespannter Bahn ist Qo 191 N Do p°, Ql wenn D1 der Wickeldurchmesser, Do der Durchmesser der Warenzufuhrwalze, Q0 die Drehzahl der Zufuhrwalze und Q1 Wickeldrehzahl sind. Eine nach diesem Prinzip arbeitende bekannte Anordnung besteht darin, daß mit der Wickelachse und mit der zu- führenden Walze je eine Tachomaschine gekuppelt ist, wobei einer der beiden Tachomaschinen ein Spannungsteiler vorgeschaltet ist. Dieser wird durch einen selbstregelnden Servomotor so lange verstellt, bis die an dem Spannungsteiler abgegriffene Spannung gleich der Spannung an der anderen Tachomaschine ist. Die Stellung des Abgriffes des Spannungsteilers ist dann ein Maß für den Wickeldurchmesser. Bei einem anderen ähnlichen Verfahren werden die beiden Drehzahlen über ein Differential verglichen, welches ein dazwischengeschaltetes stetig verstellbares Getriebe einstellt. Die Getriebeeinstellung ist sodann wieder ein Maß für den Wickeldurchmesser. Ein Nachteil dieser bekannten Meßeinrichtungen sind die sehr langen Stellzeiten bei niedrigem Drehzahlniveau, insbesondere der mechanischen Einrichtungen. Die elektrischen Einrichtungen geben bei niedrigen Drehzahlen wiederum sehr kleine Spannungen ab und arbeiten daher in diesem Bereich sehr ungenau. Various proposals are made for regulating the tension in electric winding drives known. For example, you can measure the train directly with the help of tension measuring devices and introduce it into the control loop as a controlled variable. These known measuring devices are mostly based on the fact that the material web is scanned directly. In many cases but a touch of the web is undesirable, so that the train indirectly over Substitute controlled variables must be regulated. To obtain reference variables for the Tension control, the diameter of the winding roll is particularly suitable because at constant Train the winding torque increases linearly with the diameter, while the speed of the The winding roll decreases with the reciprocal value of the diameter. So is the diameter known, so can by a suitable control of substitute variables, z. B. the characteristic Size of a DC motor an indirect regulation can be made as it is known in many variants. Although the roll diameter can easily be z. B. od with the help of a probe. Like., Are detected, but this is often undesirable for technological reasons. There are also indirect measurement methods the roll diameter has become known, for example in such a way that the diameter from the ratio of the winding speed to the speed of the drive that feeds the web or discharges, is determined. With a tensioned web, Qo is 191 N Do p °, Ql if D1 the winding diameter, Do the diameter of the goods infeed roller, Q0 the speed the feed roller and Q1 are the winding speed. One that works according to this principle known arrangement is that with the winding axis and with the leading One speedometer machine is coupled to each roller, with one of the two speedometer machines a voltage divider is connected upstream. This is done by a self-regulating servo motor adjusted until the voltage tapped at the voltage divider is the same the voltage on the other speedometer machine. The position of the tap of the voltage divider is then a measure of the winding diameter. Another similar procedure the two speeds are compared via a differential, which is an interposed continuously adjustable gear sets. The gear setting is then again a measure of the winding diameter. A disadvantage of these known measuring devices are the very long positioning times at low speed levels, especially the mechanical facilities. The electrical devices give at low speeds turn off very small voltages and therefore work very imprecisely in this area.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist ein Kondensator vorgesehen, welcher mit einem der Bandgeschwindigkeit proportionalen Strom aufgeladen und periodisch entladen wird, und zwar mit einer Frequenz, die im festen Verhältnis zur Aufwickeldrehzahl steht. Die maximale Spannung am Kondensator ist dann ein Maß für den Wickeldurchmesser. In another known device, a capacitor is provided, which is charged with a current proportional to the belt speed and periodically is discharged, with a frequency that is fixed in relation to the winding speed stands. The maximum voltage on the capacitor is then a measure of the winding diameter.

Auch eine derartige Schaltung arbeitet bei niedrigen Bandgeschwindigkeiten verhältnismäßig ungenau.Such a circuit also works at low belt speeds relatively imprecise.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wickeldurchmesser aus Bahngeschwindigkeit und Wickeldrehzahl sehr genau zu bestimmen - unter anderem auch bei sehr niedrigen Bandgeschwindigkeiten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einer Leitwalze des Bandes und der Wickelachse je ein Impulsgeber mechanisch gekuppelt ist und daß jeder Impulsgeber mit einem gleichzeitig freigegebenen Zähler verbunden ist und daß der dem Wickelantrieb zugeordnete Zähler derart voreingestellt ist, daß er bei Erreichen seines Endwertes den der Leitwalze zugeordneten Zähler sperrt, dessen Stand ein direktes Maß für den Wickeldurchmesser ist. Hierbei handelt es sich nicht einfach um den an sich bekannten bloßen Ersatz einer analogen durch eine genauere digitale Meßeinrichtung, sondern es wird ein neuartiger Effekt erzielt, nämlich eine von der Wickelgeschwindigkeit nahezu unabhängige Messung des Wickeldurchmessers in einem sehr großen Bereich. The object of the present invention is to determine the winding diameter can be determined very precisely from the web speed and winding speed - among other things even at very low belt speeds. This task will according to the invention achieved in that with a guide roller of the tape and the winding axis a pulse generator is mechanically coupled and that each pulse generator with one simultaneously released counter is connected and that the winding drive assigned Counter is preset in such a way that when it reaches its final value, it receives the The counter assigned to the guide roller locks, the status of which is a direct measure of the winding diameter is. This is not simply the well-known substitute an analog through a more accurate digital measuring device, but it becomes a A new kind of effect is achieved, namely one that is almost independent of the winding speed Measurement of the winding diameter in a very large area.

Vorteilhafterweise wird an den der Leitwalze zugeordneten Zähler ein Gedächtnis angeschlossen, in das der jeweilige Wickeldurchmesser übertragen wird und dort bis zur nächsten Messung gespeichert bleibt. Advantageously, the counter assigned to the guide roller is used connected to a memory in which the respective winding diameter is transferred and remains there until the next measurement.

Zur Regelung des Wickelantriebes selbst wird man dann vorteilhafterweise den im Gedächtnis gespeicherten Wert mittels eines Digital-Analog-Umformers in einen analogen Wert verwandeln.To control the winding drive itself one is then advantageous the value stored in the memory by means of a digital-to-analog converter into a transform analog value.

An Hand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert: Mit 1 ist die Wickelrolle einer nicht näher dargestellten Wickeleinrichtung bezeichnet, auf der die endlose Warenbahn 2 aufgewickelt werden soll. Die Warenbahn 2 wird beispielsweise über ein Walzenpaar 3 dem Wickler zugeführt. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wird das Rollenpaar 3 durch einen Motor 4 angetrieben. Der Antrieb der Wickelachse 1 erfolgt beispielsweise mit einem regelbaren Gleichstrom-Nebenschlußmotor 5. Soll die Warenbahn mit konstantem Zug aufgewickelt werden, so werden bei einem Gleichstrom-Nebenschlußmotor die Wickelgesetze stets dann erfüllt, wenn das Motorfeld konstant gehalten wird und der Ankerstrom mit zunehmendem Durchmesser des Wickels proportional zunimmt, sofern man von Störgrößen, wie Reibung, Ankerrückwirkung usw., absieht. Der Gleichstrom-Nebenschlußmotor 5 wird also voraussetzungsgemäß konstant erregt, und es muß daher der Ankerstrom entsprechend gesteuert werden. Der mit 6 bezeichnete analoge Stromregelkreis des Gleichstrom-Nebenschlußmotors enthält zu diesem Zweck beispielsweise einen Transduktor 7 und einen Transistorregler 8. The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment: 1 with the winding roll of a winding device, not shown in detail, is referred to, on which the endless web 2 is to be wound. The web 2 is for example fed to the winder via a pair of rollers 3. In the chosen embodiment the roller pair 3 is driven by a motor 4. The drive of the winding axis 1 takes place, for example, with a controllable direct current shunt motor 5. Soll the web are wound up with constant tension, so with a direct current shunt motor the winding laws are always fulfilled if the motor field is kept constant and the armature current increases proportionally with the increasing diameter of the coil, as long as one disregards disturbance variables such as friction, armature feedback, etc. The direct current shunt motor 5 is therefore constantly excited according to the prerequisite, and it must therefore be the armature current controlled accordingly. The analog current control loop labeled 6 des A direct current shunt motor includes, for example, a transducer for this purpose 7 and a transistor regulator 8.

(Beim Abwickeln muß der Transduktor zum Bremsen durch einen Generator ersetzt werden.) Mit Hilfe eines Stromwandlers 9 wird beispielsweise der Istwert (Iist) des Ankerstromes gebildet, während der Sollwert (ISOI) durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung gewonnen werden soll. Zu diesem Zweck ist mit dem Wickelmotor 5 ein Impulsgeber 10 und mit dem Antriebsmotor 4 ein Impulsgeber 11 gekuppelt.(When unwinding, the transducer has to be braked by a generator be replaced.) With the help of a current transformer 9, for example, the actual value (Iist) of the armature current is formed, while the setpoint (ISOI) is achieved by the Measuring device is to be obtained. For this purpose, the winding motor 5 is a Pulse generator 10 and a pulse generator 11 coupled to the drive motor 4.

Die Impulsgeber 10 und 11 arbeiten auf Zählwerke 12 und 13, welche gleichzeitig freigegeben und gleichzeitig angehalten werden. Das Anhalten der Zählwerke erfolgt stets dann, wenn im Zähler 12 eine vorgegebene einstellbare Zahl zlO erreicht ist. Nach dieser Meßzeit erscheint im Zähler 13 eine Zahl z0.The pulse generators 10 and 11 work on counters 12 and 13, which released and stopped at the same time. Stopping the counters always takes place when a predetermined adjustable number z10 is reached in the counter 12 is. After this measuring time, a number z0 appears in the counter 13.

Wenn Do der Durchmesser der angetriebenen Zuführungsrolle 3 und Do der Durchmesser der Wickelrolle 1 ist. verhält sich z, = D1 Zio Do d. h. die -Zahl zO ist dem Wickeldurchmesser'D, proportional.If Do is the diameter of the driven feed roller 3 and Do is the diameter of the winding roll 1. behaves z, = D1 Zio Do d. H. the number zO is proportional to the winding diameter 'D'.

Mit 14, 15 und 16 ist die Steuereinrichtung für die intermittierende Messung angedeutet. Die in der zuvor geschriebenen Weise gewonnene Zahl zO wird bis zur nächsten Messung in einem Gedächtnis 17 gespeichert und durch einen Digital-Analog-Umformer 18 in eine dem Wickeldurchmesser proportionale Spannung UD (oder Strom) umgesetzt. Diese bildet den Sollwert (oI!) für den analogen Stromregelkreis 6. Zur Einstellung des Wickelzuges kann eine proportionale Zwischenstufe 19, z. B. in Form eines gegengekoppelten Verstärkers benutzt werden. Die Einstellung kann sodann an dem parallelgeschalteten Widerstand 20 vorgenommen werden. With 14, 15 and 16 the control device for the intermittent Measurement indicated. The number obtained in the manner previously written becomes zO until the next measurement is stored in a memory 17 and by a digital-to-analog converter 18 converted into a voltage UD (or current) proportional to the winding diameter. This forms the setpoint (oI!) For the analog current control loop 6. For setting the winding train can have a proportional intermediate stage 19, for. B. in the form of a negative feedback Amplifier can be used. The setting can then be made on the parallel-connected Resistance 20 can be made.

Soll der Zug beispielsweise mit zunehmendem Durchmesser abnehmen, so kann eine geeignete Kennlinienkrümmung durch Einfügen eines Verstärkers 21 mit nichtlinearer Rückführung in die Sollwertzuführung erzielt werden. For example, if the tension should decrease as the diameter increases, a suitable curvature of the characteristic can be achieved by inserting an amplifier 21 non-linear feedback can be achieved in the setpoint feed.

Aus der dem Wickelradius proportionalen Spannung (oder Strom) kann durch nachgeschaltete weitere nichtlineare Glieder eine Spannung (oder Strom) gewonnen werden, die während des Beschleunigens oder Bremsens als Zusatzsollwert aufgeschaltet wird, der verhindert, daß während dieses Vorganges der Warenzug sich ändert. Dieses Zusatzmoment ist der Beschleunigung und den Schwungmassen proportional, die ihrerseits vom Radius der Wickelrolle abhängen. From the voltage (or current) proportional to the winding radius A voltage (or current) is obtained by further downstream non-linear elements which are applied as an additional setpoint during acceleration or braking which prevents the train of goods from changing during this process. This Additional torque is proportional to the acceleration and the centrifugal masses, which in turn depend on the radius of the winding roll.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber den genannten Verfahren mit Tachomaschinen den Vorteil, daß die Rechengenauigkeit für den Radius unabhängig von der Drehzahl ist. Voraussetzung ist allerdings, daß die nötige Meßzeit zur Verfügung steht. Sie kann durch geeignete Wahl der Frequenzen der Impulsgeber für die vorhandenen Verhältnisse genügend klein gegen die Änderungszeiten des Radius beim Wickeln gemacht werden. The device according to the invention has compared to the aforementioned method with tachometers the advantage that the calculation accuracy for the radius is independent on the speed. However, the prerequisite is that the necessary measuring time is available stands. You can choose the frequencies of the pulse generator for the existing Ratios made sufficiently small against the change times of the radius when winding will.

Die Genauigkeit der Meßanordnung ergibt sich aus der gewählten Zahl zgO und der Frequenz bzw. The accuracy of the measuring arrangement results from the selected number zgO and the frequency or

Polzahl der Impulsgeber. Werden die Zahlen z, und ztO vertauscht, so kann nach vorstehender Gleichung auch eine dem reziproken Durchmesser - l D1 proportionale Größe gewonnen werden, die als Führungsgröße verwendet werden kann.Number of poles of the pulse generator. If the numbers z, and ztO are exchanged, so, according to the above equation, one can also have the reciprocal diameter - l D1 proportional variable can be obtained, which can be used as a reference variable.

Die so ermittelten dem Durchmesser oder dem reziproken Wickeldurchmesser proportionalen Spannungen bzw. Ströme können auch zur Steuerung oder Regelung anderer zum Wickeln geeigneter Größen benutzt werden. The so determined the diameter or the reciprocal winding diameter Proportional voltages or currents can also be used to control or regulate others used for winding suitable sizes.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Gewinnen von Führungsgrößen für die Zugregelung eines Wickelantriebes durch Bestimmen des Verhältnisses zwischen Bahngeschwindigkeit und Wickeldrehzahl, d a -durch gekennzeichnet, daß mit einer Leitwalze (3) des Bandes (2) und der Wickelachse (1) je ein Impulsgeber (11, 10) mechanisch gekuppelt ist und daß jeder Impulsgeber mit einem gleichzeitig freigegebenen Zähler (12, 13) verbunden ist und daß der dem Wickelantrieb (5) zugeordnete Zähler (12) derart voreingestellt ist, daß er bei Erreichen seines Endwertes den der Leitwalze zugeordneten Zähler (13) sperrt, dessen Stand ein direktes Maß für den Wickeldurchmesser ist. Claims: 1. Device for obtaining reference variables for the tension control of a winding drive by determining the ratio between Web speed and winding speed, d a -characterized in that with a Guide roller (3) of the belt (2) and the winding axis (1) each with a pulse generator (11, 10) is mechanically coupled and that each pulse generator with a simultaneously released Counter (12, 13) is connected and that the counter assigned to the winding drive (5) (12) is preset in such a way that it is that of the guide roller when its final value is reached assigned counter (13) blocks whose status is a direct measure of the winding diameter is. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Leitwalze (3) zugeordneten Zähler (13) ein Gedächtnis (17) angeschlossen ist, in das der dem jeweiligen Wickeldurchmesser entsprechende Zählerstand übertragbar ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that on the the guide roller (3) associated counter (13) is connected to a memory (17), The counter reading corresponding to the respective winding diameter can be transferred to the is. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gedächtnis (17) über einen Digital-Analog-Umformer (18) und Verstärker (19, 21) mit dem Regler (8) des Wickel antrieb es (5) verbunden ist. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the memory (17) via a digital-to-analog converter (18) and Amplifier (19, 21) is connected to the regulator (8) of the winding drive (5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1025974, 1068035, 1 119 386; »AEG-Mitteilungen«, 1960, H. 8/9, S. 416 bis 426, und H. 3/4, S. 136 bis 139; »Rohde & Schwarz-Mitteilungen«, 1957, H. 9,8.102. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1025974, 1068035, 1,119,386; "AEG-Mitteilungen", 1960, no. 8/9, pp. 416 to 426, and H. 3/4, pp. 136 to 139; "Rohde & Schwarz-Mitteilungen", 1957, H. 9.8.102.