DE1774780A1 - Einrichtung zum Regeln von Wicklerantrieben - Google Patents

Einrichtung zum Regeln von Wicklerantrieben

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  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Description

T774780
WESTINOHOUSE
Electric Corporation Erlangen, don 4.9.1968
Pittsburgh, Pa., USA Werner-von-Siemena-Str.
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Einrichtung zum Regeln von Wicklerantrieben
Für die Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 665 568 vom 5.9.1967 beansprucht.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regein von Wicklerantrieben für band- oder strangförmiges Arbeltsgut, insbesondere Papier, mit einem auf das Steuergerät des Antriebes wirkenden Zugspannungsregler und einem Geschwindigkeitsregler.
Bei Wickelvorgängen tritt manchmal das Problem auf, daß ein Band, dessen Spannung geregelt wird, und das von einer beinahe leeren Rolle kommt, von dieser abgetrennt und mit dem Anfang einer neuen Rolle verbunden werden muli, und zwar bei normaler
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Produktionsgeschwindigkeit ohne irgendwelchen Zugspannungs-3chwankungen oder Überbelastungen. In gleicher Weise muß bei Aufwicklern, wenn die eine Holle gefüllt ist, das Band automatisch auf einen neuen Kern übergeführt werden und von der gefüllten Rolle abgeschnitten werden; genauso wieder bei voller Geschwindigkeit und ohne irgendwelche Zugspannungsschwankungen.
Ein Antriebssystem für eine derartige Vorrichtung muß drei wichtige Forderungen erfüllen:
zunächst muß die Geschwindigkeit der neuen Holle, welche leer beim Wickelvorgang und voll beim Abwickelvorgang ist, an die Geschwindigkeit des Bandes angeglichen werdenj zweitens muß im Augenblick des Anschließen der Antrieb der neuen Rolle ohne irgendeinen Stoß von einer Geschwindigkeitsregelung zu einer Zugspannungsregelung überführt werden, damit das Papier nicht reißt; drittens muß, nachdem der Anschluß vonstatten gegangen ist, der Antrieb der neuen Holle die Zugspannung im ganzen Geschwindigkeits- und Rollendurchmesserbereich regeln. Es ist sehr schwer, diese drei Forderungen zu erfüllen, falls die Wickelduröhmesser sehr unterschiedlich 3ind, und zwar wegen der sehr verschiedenen Trägheitscharakteristiken der Rollen und auch manchmal wegen der [Jnmöglichke"it, direkt irgendwie die Geschwindigkeit dos Bandes vor dem Anklebevorgang zu messen.
Man hat bisher diene drei Forderungen dadurch erfüllt, daß man einem Geschwindigkeitsregelkreis einen Zugspannungsregelkreis unterlagert hat, um einen stoßfreien übergang von Geschwindigkeits- zu Zugapannungsregelung zu haben.
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Mit anderen Worten, dan Rückkopplungssignal den Geschwindigkeitnregelkreises wurde einfach in den Zugnpannungsregelkreis eingeführt. Tie:» erfordert ,jedoch, daß die Zeitkonstante des Zugspannungsregelkreises größer ist als die Zeitkon3tante des Geschwindigkeitsregelkroises. In der Praxis muß die Zeitkonstante des Zugspannungsregelkreises verhältnismäßig niedrig .sein, da der Geschwindigkei tsregelkrei s unter Umständen sehr verlangsamt werden muli, damit er an die verschiedensten Rollendurchmesser angepaßt werden kann. Es ist daher verständlich, daß die Zeitkonntanten des Zugregelkreises hierdurch oft kaum tragbar sind. Weiterhin ist en sehr schwierig, ein Abtastsystem für den Rollendurchmesser zu entwickeln, das nicht während des Auf- oder Abbaus des Auf- oder Abbaus des Wickeldurchmessers irgendwie ruckt oder springt. Infolge dieser Charakteristik einer solchen Meßeinrichtung werden Störungen in den Geschwindigkeitsregelkreis eingeführt. Da dieser innerhalb de3 Zugspannungsregelkreises liegt, kann die Störung in der Zugspannung sehr hoch werden, bevor der Zugspannungsregelkreis infolge seiner Zeitkonstante eingreifen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese eben beschriebenen Nachteile, welche sich bei einer kombinier-. ten Geschwindigkei ts- und Zugapannungsrege^lung ergeben, zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wahlweise nur der Geschwindigkeits- oder der Zugspannungsregler mit dem Steuergerät verbindbar ist. Durch diesen Parallelbetrieb können die Zeitkonstanten beider Regelkreise unabhängig voneinander gemacht werden. Um auch hier einen stoßfreien Übergang bei allen Durchmessern und Geschwindigkeiten
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zu ermöglichen, wird vorteilhaft der jeweils abgetrennte Regler durch eine Rückkopplung dem wirksamen Regler nachgeführt.
Zur Abschaltung bzw. Einschaltung'der einzelnen Regler sind vorzugsweise Diodenschalter vorzusehen, da diese leicht durch Potentialänderungen am Eingang der Regler steuerbar sind, und anderseits eine schlagartige und trotzdem 3anfte Übergabe der Regler bewirken.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert:
Ein der Zugspannung der laufenden Bahn 1 entsprechendes Signal wird von einem Zug3pannungsmeßfühler 2 auf der Leitung 3 abgegeben, während oin der Geschwindigkeit der Bahn 1 proportionales Signal auf der Leitung 4 von einem Tachometergenerator b erzeugt wird, der mit Klemrarollen 6 verbunden ist. Der Kern 7 des Wicklers trägt eine Papierrolle 8 und wird von einem Gleichstrommotor 9 angetrieben. Wie gezeigt, wird der Motor 9 in einer Ward-Leonard-Schaltung betrieben, und zwar mittels eines Generators 10, dessen Feldwicklung 11 von einem Leistungsverstärker 12 gespeist wird. Der Gleichstrommotor 9 ist ferner mit einer Feldwicklung versehen, die aus einem Erregergerä.t 14 gespeist wird. Das von der Wicklung 13 erzeugte Feld kann mit dem Durchmesser und dem Gewicht' der Rolle 8 verändert werden, oder es kann fest gewählt werden und entsprechend die Ankerspannung des Motors 9 verändert werden.
Dom Eingang des LeiatungsverstärkerB 12 ist ein Rechenveratärker 15 vorgeschaltet, der al3 Stromrogler dient und eine Rückkopplung
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mit Widerstand 16 und Kondensator 17 aufweist. Dem Eingang de3 Rechenverstärkers 15 wird das Ausgangssignal des gestrichelt umrandeten Zugspannungsreglers 18 zugeführt. ALternativ hierzu ist der Verstärker 15 mit dem Ausgang des gestrLcheLt umrandeten Geschwindigkeitsreglers 19 verbindbar. Ein negatives Rückkopplungssignal, das dem Ankerstrora im Leonardkreis proportional 13t, und vom Widerstand 20 abgeleitet ist, wird über den Γ.-ΐο I i t»rverstärker 21 und den Widerstand 2? ebenfalls an den Eingang des Verstärkers 15 gelegt. Zur Bestimmung des Durchmessers der Holle dient ein Durchmennerrechner, der aus der Geschwindigkeit des Bandes um aus der Drehzahl, der Rolle den Durchmesser errechnet. Hierzu ist ein Recherivers tärker 23 vorgesehen, der eine Rückkopplung aus Widerstand 24 und Kondensator 25 besitzt. An den Eingängen dieses Verstärkers 23 liegt über die Leitung 4 ein Signal an, das der tatsächlichen Geschwindigkeit des Bandes 1 entspricht. Ferner liegt noch ein errechnetes Geschwindigkeitssignal über Leitung 26 und eine kleine Wechselspannung von ungefähr 1 Hz aus dem Generator 27 am Eingang des Verstärkers 23. Das Ausgangssignal des Verstärkers 23 steuert einen Servomotor 28. Das System ist nur im Gleichgewicht, wenn das Eingangssignal des Verstärkern 25 NuLl ist, da der Verstärker ?3 und der Servomotor 28 integrierende Charakteristik haben. Wenn man die kleine Wechselspannung aus dem Generator 27 vernachlässigt, ist das Vorstärkereingangijsignal gleich der Differenz zwischen einer Spannung, die proportional dem Produkt aus der Umdrehungszahl/min der Rolle 8 und der SchaftsteLlung des Motors 20 ist. Zu diesem Zweck ist ein Tachometergenerator 29 mechanisch mit dem Kern 7 gekuppelt.
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Da3 Auagangssignal de3 Generators 29» das der Drehzahl der Rolle proportional ist, liegt an einem Potentiometer 30. Der Abgriff 3t des Potentiometers 30 ist mit der Welle des Servomotors 28 verbunden, so daß die Spannung am Abgriff 31 und damit auf der Leitung 26 proportional dem Produkt der Ausgangaspannung des Tnchogenerators 29 und der Stellung der Welle des Motors 28 ist. Da der Motor 23 vom Verstärker 23 entsprechend der Differenz zwinche den Signalen auf den Leitungen 4 und 26 ausgesteuert wird, it?t der Drehwinkel der WeILo den Motors 20 stets proportional dem Durchmesser und die Spannung am Abgriff 31 proportional der errechneten Rollenoberflächengeschwindigkeit.
In der Praxi« ändert sich der Durchmesser dor Rolle nur langsam. Damit der Motor 28 nicht jedesmal losgebrochen werden muß und auch kleinsten Steuersignalen gehorcht, ist den vorstehend gonannten Eingangssignalen noch die kleine Wechselspannung aus dom Generator 27 überlagert.
Wenn die Rolle auf dem Kern 7 gewechselt wird, muß dao Rolldickenmeßgerät, d.h. der Abgriff 31, auf den neuen Wert eingestellt werden. Dies kann z.B. durch einen Servoverstärker bewirkt werden, durch den sich die Welle des Motors 28 auf einen bestimmten Wert einstellen läßt. Falls es jedoch nicht notwendig ist, daß der Abgriff 31 im ersten Augenblick auf dem richtigen Wert 3teht, ho brauchen weiter keine Maßnahmen ergriffen zu werden, da sich dieser Abgriff nach einigen Sekunden selbsttätig auf diesen Wert einstellt. In der Praxis wird der Abgriff bei einer Aufwickelrolle entsprechend dem Durchmesser des leeren Kernes durch einen
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Grenzwertschalter eingestellt.
Der Geschwindigkeitsregler 19 enthält einen Rechenverstärker mit einer Begrenzungsschaltung 33 in einem Rückkopplungskreis. Am Eingang des Verstärkers 32 liegt über den Widerstand 34 das Signal des Tachogenerators 5 an. Ebenso wird an den Eingang des Verstärkers 32 ein negatives Rückkopplung3signal über den Widerstand 35 angelegt, welches in der gezeichneten Stellung des Schalters 37 der errechneten Oberflächenge^chwindigkeit der Rolle 8 entspricht. Wie leicht verständlich, kann diese errechnete Oberflächengeschwindigkeit im Falle einer Abwicklung durch die tatsächliche Geschwindigkeit der Oberfläche ersetzt werden.
Auf der anderen Seite können während eines Aufwickelvorganges, da der Durchmesser des neuen Kernes festliegt, die Positionen der Kontakte des Schalters 37 umgekehrt werden, so daß das Signal des Tachometergenerators 29 an den Eingang des Verstärkers 26 gelangt. Da der Durchmesser des Kerns festliegt, ist ein der Drehzahl proportionales Signal auch proportional der Oberflächengeschwindigkeit oder Umfangsgeschwindigkeit.
Unter der Annahme, daß die Spule 38 erregt ist und der Kontakt 39* geschlossen ist, gelangt eine hohe positive Spannung über den Widerstand 36 an den Eingang des Rechenverstärkers 32. Durch diese hohe Spannung wird der Verstärker 32 gesättigt und dadurch der Geschwindigkeitsregler 19 abgeschaltet. Das Relais mit der Spule seinerseits hat bei Betätigung des Kontakton 40 angesprochen, und zwar dann, als von der Geschwindigkeitsregelung zur Zugregelung übergegangen wurde.
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Der Zugspannungsregler 18 ist weitgehend ähnlich wie der Geschwindigkeitsregler 19 aufgebaut. Am Eingang des Zugspannungsreglers 18 liegt ein der tatsächlichen Zugspannung in der Bahn 1 entsprechender Wert über die Leitung 3 an; ferner ein am Sollwertpotentiometer 41 abgegriffener Sollwert. Außerdem kann an dem Verstärker 42 noch eine hohe positive Gleichspannung über den Schalter 4 3 angelegt werden, durch die der Zugspannungsregler 42 in die Sättigung geht und dadurch praktisch vom Verstärker 15 ": abgetrennt wird.
Die Ausgangssignale von Geschwindigkeitsregler 19 und Zugspannungeregler 18 sind jeweils über Dioden 4 5 und 44 an den Kingang des Verstärkers 15 fJhrbar. Zusätzlich ist für die Regler 18 und 19 noch eine Rückkopplung vorpe;?ehen. Zur Erzeugung der Rückkopplungsspannung is1 zwischen dem f<iy bei dp Regler gemeinsamen Punkt 46 und Masse ein Potentiometer 47 vorgesehen, dessen Abgriff mit der Welle des Servomotor:· 28 gekuppelt ist. (:ber den Abgriff liegen die beiden Potentiometer 48 und 49 an Spannung. Die Abgriffe dieser Potentiometer 48 und 49 sind ihrerseits jeweils über Kondensatoren 50 bzw. 52 und Widerstände 51 bzw. 55 mit den Eingängen der betreffenden Verstärker ^>2 bzw. 42 verbunden.
Zur Verdeutlichung dorArbeitsweise der Dioden 44 und 45, über welche die Regler 18 bzw. 19 mit dem Verstärker 15 verbindbar sind, sei angenommen, daß die Spannung zwischen der Anode der Diode 4 5 und Masse den Wert U. habe, und die Spannung zwischen der Anode der Diodp 44 und Masse den Wert Up. Weiterhin sei angenommen, dnM die 3j>-ninung zwischen Punkt 46 und Masse die Ausgangsspnnnung U sei.
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PaLlH an den Anoden der Dioden 44 und 43 keine Spannungen liegen, wird die Spannung am Eingang des Rechenverstärkers 1!) durch das Spannungsteilernetzwerk au:i den Widerständen ^4 und 47 bestimmt. Unter der Annahme, daß die Widerntände in dienern Spannungsteiler no gewählt sind, daß beim Fehlen eines Eingangssignais Uq - -10 V und U1 und U0 im Bereich von t- 9,'; V während des Betrieben liegen
ic —
können, i;;t der Ruhewert von U,. jo, daß U1 oder U., die betreffende Diode durchlässig machen können, falla andere Signale feh Lon.
Mit anderen Worten ausgedruckt, nlchtert der Spannungsteiler, daß ständig eine negative Spannung an der Kathode der Diode 4 S bzw. 44 liegt. Pa 11 π dar, Ausgangesignal des Verstärkero 32 positiver als das des Verstärkern 42 iut, ist der einzige Gleichgewichtszustand, der existieren kann, derjenige, daß die Diode Ab leitet und die Diode 44 gesperrt int.
Die Ausgangsspannung Uq, die dem Verstärker '35 zugeführt wird, 13t dann gleich der Spannung U.. Allgemein genagt, folgt die Spannung U0 immer dem ponitiveren Signal und nchalt.et das weniger positive - mehr negative - ab. Aufgrund von Uq = -10 V im Ruhezustand gilt diene letzte Feststellung für alle Spannungen im Bereich von *_ ') V. PaLIn beide Signale negativ sind, folgt die Spannung U( dom am wonigsten negativen Wert. Die als Schalter wirkenden [Ji öden 44 und 4r5 können dadurch betätigt werden, daß der abzuschaltende Reglerausgang in die negative Sättigung getrieben wird, so daU der· Ausgang des anderen Reglers mit dem Verstärker lh /erblinden wird. Zur Erzeugung der Sättigung ist eine Schaltung vorgesehen, bestehend aus der .Spule 38 einen ReLaIn und dessen Kontakten V) und 43. Je nach dorn, ob der
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Kontakt 39 oder 43 geschlossen i3t, wird einer der beiden Verstärker 32 oder 42 in die Sättigung getrle-b'pn.
Bei einer Änderung de;; Wickeldurchmessers ändert sieh die Winkelstellung des Schaftes der·· Servomotors 28 und bainit auch din Stellung des Abgriffes am Potentiometer 47. Auf diese Weise wird \'..e Verstärkung des GeschwindigkeitsregeIkreinea und des Zugrogelkreises an den Wickeldurchmesser angepaßt·
Bei der gezeigten Anordnung arbeiten Geschwindigkeits- und Zugregelung parallel und sind zu jeder Zeit in der L-xge, las rieht) sr Ausgang3signal zu liefern, falls von Zug- auf Geschwindigkeitsregelung bzw. umgekehrt geschaltet wird. Sei δ.ti. angenommen, daß eine volle Rolle an eine Bahn angeklebt werden 3oll und der zu regelnde Motor der Antrieb der vollen Rolle '3 sei, ist der Kontakt 40 geöffnet, und die Kontakte des Schalters 37 in der gezeigten Position. Damit ist der Geschwindigkeitsregler 10 finden Anklebevorgang wirksam.
Ist nun die neue Rolle angeklebt, so wird z.B. durch einen Endschalter in der Anklebevorrichtung der Kontakt 40 geschlossen und damit der ,Verstärker 32 gesättigt. Dadurch wird die Regelung des Antriebes der Rolle vom Zugregler 18 übernommen. Ta die Spannung an dem RUckkoppiungskondensator 52 proportional ler Sp'innung am nückkopplungskondemsator 50 ist, ist die richtige Aujgangsspannung UQ, die für einen sanften Übergang benötigt wird, bereits im ZugspannungsregeIkreis gespeichert, so daß der übergang ohne irgendwelche Stöße vonstatten geht.
1 Figur 10988470319
y Patentansprüche BAD

Claims (3)

PLA 68/8210 Patentansprüche
1. Einrichtung zum Regeln von Wicklerantrieben für band- oder strangformiges Arbeitsgut, insbesondere Papier, mit einem auf das Steuergerät des Antriebes wirkenden Zugspannungsregler und einem Geschwindigkeitsregler, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise Geachwindigkeits- oder Zugspannungsregler mit dem Steuergerät (12,15) verbindbar sind.
2. Kinrich tung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der jeweils abgetrennte Regler. (19) durch eine Rückkopplungsschaltung (50, [;1 j dem Ausgangssignal des wirksamen Reglers 113) nachführbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler Πβ, 19) über als Schalter steuerbare Dioden (44, 45) mit dem Steuergerät (12, 15) verbunden Bind.
- 1.1 - " Ch/ K ζ
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BAD ORIGINAL
AZ
Leerseite
DE19681774780 1967-09-05 1968-09-05 Einrichtung zum Regeln von Wicklerantrieben Pending DE1774780A1 (de)

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