DE19816189C2 - SZ-Verseilmaschine mit Einzelantrieben - Google Patents
SZ-Verseilmaschine mit EinzelantriebenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum reversierenden Verseilen (auch SZ-
Verseilen genannt) mindestens eines Verseilelements zu einem Verseilverband,
mit einer Verseilstrecke, in der einem drehbaren Verseilorgan wie z. B. einer
gelochten Verseilscheibe, mehrere zumindest zum Teil drehbare Führungsorgane,
beispielsweise gelochte Führungsscheiben, für das oder die Verseilelemente
vorgeschaltet sind, und mit mehreren Antriebseinheiten, die je einem drehbaren
Führungs- und Verseilorgan einzeln zugeordnet sind.
Verseilelemente können alle Arten von Drähten, Adern, Kabel, Glasfaserleiter,
Schläuche oder auch bereits vorverseilte Produkte sein. Wie bekannt, werden die
Verseilelemente der SZ-Verseilmaschine entweder mittels eines Ablaufsystems
von bewickelten Spulenkörpern übergeben oder kontinuierlich direkt aus einem
vorgeschalteten Fertigungsprozeß zugeführt (Inline-Verfahren). Der am Ausgang
der SZ-Maschine resultierende Verseilverband (verseiltes Produkt) wird zur
anschließenden Weiterverarbeitung abgebunden und auf Spulenkörper gewickelt
oder direkt kontinuierlich mit einer oder mehreren Mantelschichten im Inline-
Verfahren umspritzt (extrudiert).
Bei den derzeit bekannten Verfahren zur SZ-Verseilung werden die
Verseilelemente zwischen einer eingangsseitigen Standscheibe und sich einer in
einem Abstand der Verseilstrecke in Fertigungsrichtung befindlichen, rotierenden
Verseilscheibe auf unterschiedliche Art und Weise zwischen der Standscheibe
und der Verseilscheibe geführt, die jeweils Durchgangslöcher zur Aufnahme der
Verseilelemente besitzen. Es ist bekannt, die Verseilelemente in länglichen
Kunststoffschläuchen oder durch fadenförmige zugfeste Tragelemente mit daran
befestigten Halteelementen (Keramikscheiben) oder durch einzelne
Keramikscheiben zu führen, welche durch einen Kunststofftorsionsstab verbunden
sind.
Der SZ-Verseileffekt wird insbesondere durch eine motorisch angetriebene, um
die eigene Achse sich reversierend drehende Verseilscheibe erreicht. Dabei
gelten folgende Zusammenhänge:
NSchlagS: Anzahl der Schläge pro S-Richtung
NSchlagZ: Anzahl der Schläge pro Z-Richtung
NSchlagZ: Anzahl der Schläge pro Z-Richtung
Üblicherweise gilt, NSchlagS = NSchlagZ
Für die Schlaglänge, an die hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, gilt:
S = V/N
wobei N die Drehzahl der Verseilscheibe und V die Abzugsgeschwindigkeit sind.
Es ist eine Kabelwickelmaschine bekannt (DE-Offenlegungsschrift 18 11 176), bei
der zwischen der Verseilscheibe und der Standscheibe Führungsscheiben
angeordnet sind, um die zu verseilenden Drähte getrennt zu halten. Die
drehbaren Führungsscheiben unterliegen von den Drähten ausgeübten Kräften im
gleichen Rhythmus, in dem die Legscheibe reversierend angetrieben ist. Wenn
die Spannung in den Drähten zu gering ist, um die Führungsscheiben
anzutreiben, werden diese synchron mit der Legscheibe derart angetrieben, daß
die Winkelverlagerung aller Scheiben, beginnend mit der ersten Führungsscheibe,
in jedem Augenblick im Verhältnis von
1Φ/n : 2Φ/n : 3Φ/n : 4Φ/n : .......nΦ/n
stehen, wobei Φ die größte Winkelverlagerung nach links und nach rechts der
Verseilscheibe und n die Anzahl der rotierenden Führungsscheiben unter
Einschluß der Verseilscheibe ist. Um die genannten Winkelverhältnisse der
Führungs- und Verseilscheiben untereinander in jedem Augenblick erzielen zu
können, ist der Einsatz einer mechanischen Längswelle (Getriebe) mit einem den
anzutreibenden Scheiben gemeinsamen Antriebsmotor bekannt.
Um die auf die Verseilelemente ausgeübten Zugkräfte zu verringern und höhere
Verseilgeschwindigkeiten erzielen zu können, ist bei einer bekannten SZ-
Verseilvorrichtung etwa der eingangs genannten Art (EP 0 306 087 B1)
vorgeschlagen, für jede mehrerer Führungsscheiben einen eigenen Antriebsmotor
vorzusehen. Die Motordrehzahlen und Drehrichtungen sind voneinander
unabhängig und auch unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des
Antriebsmotors der Verseilscheibe steuerbar. Im Rahmen einer Motorsteuerung
wird in Abhängigkeit von einer gespeicherten Sollfunktion durch einen
Spannungssteller, welcher von einer konstanten Eingangsspannung betrieben
wird, eine solche Motorspannung gebildet, daß die Motor-Drehgeschwindigkeit
entsprechend der Sollfunktion verläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine SZ-Verseilmaschine in
Einzelantriebstechnik zu schaffen, bei der in kostengünstiger Bauweise und mit
hoher Präzision und Zuverlässigkeit eine Nachführung der drehbaren
Führungsorgane bezüglich des drehbaren Verseilorgans unter minimaler
mechanischer Belastung der Verseilelemente gegeben ist. Zur Lösung wird bei
einer Verseilmaschine mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die einzelnen Antriebseinheiten durch ein gemeinsames
elektronisches Synchronisationssystem zeit-,
weg- und/oder winkelbezogen miteinander gekoppelt sind.
Die überlieferte, von einem einzigen Antrieb bewegte, mechanische Längswelle,
anhand derer die einzelnen Antriebsstationen der Führungs- und Verseilscheiben
synchronisiert sind, wird also gleichsam durch eine "elektrische Längswelle" bzw.
ein "digitalelektronisches Getriebe" ersetzt. Es gibt keine mechanische
Verbindung mehr zwischen den Antriebsstellen, weder als Schlauchpaket,
Scheibchenspeicher mit Drahtseilverbindung, Torsionsstab noch mechanischer
Längswelle oder ähnlichem. Statt dessen wird eine elektrische
Winkelsynchronisation vorgeschlagen, mit der sich die oben aus dem Stand der
Technik genannten Winkelverhältnisse der Führungs- und Verseilscheiben
untereinander mit erhöhter Präzision erzielen lassen. Es wird der Nachteil
mechanischer Verbindungsteile mit hohem Verschleiß vermieden. Gegenüber
dem Stand der Technik mit Einsatz von Schläuchen und Torsionsstäben
beispielsweise läßt sich die Fertigungsgeschwindigkeit erhöhen. Schwingungen
und Vibrationen können über das gesamte Verseilsystem reduziert werden. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß sich über die gesamte Verseilstrecke eine
gleichmäßige, das Verseilgut schonende und insbesondere einstellbare
Kraftverteilung realisieren läßt. Es ist eine exakte Kraftübertragung auch für große
Leiterquerschnitte gegeben. Mechanische Reibung ist erheblich vermindert, und
die Verseilparameter lassen sich hochgenau reproduzieren. Wie noch weiter
unten konkreter dargestellt, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Konzept
synchronisierter Einzelantriebe ein modular aufgebautes System mit einer
beliebigen Anzahl von Antriebsstellen verwirklichen. Durch die mechanische und
elektrische Entkopplung der Antriebe von Abzugseinrichtungen wird ein
Höchstmaß an Laufruhe für die Gesamtmaschine erreicht. Durch den
erfindungsgemäßen Ersatz mechanischer Verbindungen zwischen Verseilorgan
und den einzelnen Führungsorganen sowie zwischen der Verseilscheibe und der
Standscheibe durch den Einsatz von elektrisch einzeln angetriebenen,
winkelsynchron gesteuerten, insbesondere geregelten Einzelscheibenantrieben
sind sowohl höhere Produktionsgeschwindigkeiten erreichbar als auch die
Verarbeitung größerer Verseilelemente als bisher möglich.
Gemäß eingangs genanntem Stand der Technik ist aufgezeigt, daß sich die
vorgeschalteten Führungsorgane in ihrer Winkelstellung an dem Verseilorgan zu
orientieren haben. Dem trägt eine Ausbildung der Erfindung Rechnung, nach der
das Synchronisationssystem seine Ausgabewerte an die Antriebseinheiten auf der
Basis des Wegs, der Winkelstellung, der Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung des Verseilorgans erzeugt. Dazu ist eine Anordnung von Winkel-
und/oder Drehzahlgeber zweckmäßig, die eingangsseitig mit dem Antriebsmotor
für das Verseilorgan und ausgangsseitig mit dem Synchronisationssystem
verbunden sind.
In weiterer Konkretisierung des Erfindungsgedankens besitzt das
Synchronisationssystem Kommunikationsmittel zum Austausch zeit-, weg-
und/oder winkelbezogener Informationen. Solche können insbesondere Soll- und
Istwerte für eine Regelung der Antriebseinheiten sein. Diese besitzen dem
Synchronisationssystem zugeordnete Schnittstellen, mit denen die Informationen
empfangen und aufbereitet sowie Istwert-Informationen gesendet werden können.
Mit Vorteil sind die Kommunikationsmittel mit einem Sensor-Aktor-Bussystem,
nachfolgend "Antriebsbussystem", realisiert. Hierfür sind Schnittstellen und
Kommunikationsprotokolle für Bus-Ringstrukturen zur integrierten Echtzeit-
Kommunikation in der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik bekannt (vgl. z. B.
"Simolink" oder "SERCOS-Interface"). Um den Anforderungen an zeitlich hoher
Präzision und Schnelligkeit zu genügen, sind Bussysteme, die auf definierte
Arbeitstakte synchronisiert sind (taktsynchrones Betriebsverhalten) asynchronen
vorzuziehen. Die Verwendung einer seriellen Busstruktur hilft den Aufwand an
Verdrahtung einzusparen und läßt sich angesichts der hohen Bit-
Übertragungsraten, die heutzutage mit Lichtleitern möglich sind, entsprechend
den Dynamikvorgaben bewerkstelligen. Bei der Ringstruktur kann einer der
Busteilnehmer, beispielsweise eine mit entsprechender Schnittstelle ausgestattete
Antriebseinheit, die Rolle des Busmasters übernehmen, der dann in festen
Zeitabständen den Arbeitstakt vorgibt, auf den sich die anderen Teilnehmer bzw.
Antriebseinheiten synchronisieren können.
Im Rahmen der Erfindung ist unter "Synchronisationssystem" weniger eine
Hardwareeinheit, als vielmehr ein Softwaremodul zu verstehen, das teilweise auf
der Hardware des Antriebsbusses und teilweise auf der Hardware der
Antriebseinheiten, insbesondere im Zusammenhang mit deren Schnittstellen zu
den Kommunikationsmitteln bzw. dem Bussystem abläuft.
Damit von einer zentralen Leitsteuerung einer größeren Produktionsanlage aus
auf die jeweilige Verseilmaschine zugegriffen werden kann, ist nach einer
Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Antriebseinheiten der
Verseilmaschine zusätzlich mit einem Feldbussystem verbunden sind. Dieses ist
im Rahmen einer geschichteten Architektur einer computergestützten Fertigung
auf einer höheren Ebene als das Synchronisationssystem bzw. dessen
Antriebsbus angesiedelt.
Wichtig für eine SZ-Verseilmaschine sind am Anfang der Fertigungsstrecke die
Einschubwalze und am Ausgang die Abzugseinrichtung. Wenigstens die
Abzugseinrichtung ist ebenfalls möglichst winkelsynchron zum Verseilvorgang
anzutreiben bzw. zu drehen. Unter diesen Gesichtspunkten besteht eine
Ausbildung der Erfindung darin, daß mit dem Synchronisationssystem,
gegebenenfalls dessen Kommunikationsmittel und/oder dem Antriebsbussystem,
weitere Antriebseinheiten gekoppelt sind, die der Einschub- und/oder
Abzugseinrichtung der Verseilmaschine zugeordnet sind.
Ferner wird eine Erfindungsausbildung vorgeschlagen, die sich dadurch
auszeichnet, daß im Synchronisationssystem eine den Antriebseinheiten
gemeinsam zugeordnete virtuelle Leitachse generiert wird. Dies kann entweder in
einem der Antriebseinheiten selbst oder in einem gesonderten Rechner erfolgen,
der kommunikationstechnisch mit Rechnerschnittstellen der Antriebseinheiten
verbunden ist. Mit diesem Konzept können die einzelnen Antriebseinheiten der zu
drehenden Komponenten der Verseilmaschine rechnerisch ermittelten Sollwerten,
nämlich "Leitachswerten" folgen. Die der Sollwertvorgabe dienenden
Leitachswerte können nach einer Ausbildung der Erfindung anhand der
Drehwinkel- und/oder Winkelgeschwindigkeitswerte des Verseilorgans bestimmt
und an die Antriebseinheiten übertragen werden. Dies kann gemäss
nachstehender Beziehung erfolgen:
ΦNsoll = ∫ωist(t)dt
wobei ω(t) die zeitabhängige Ist-Winkelgeschwindigkeit des Verseilorgans ist.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Leitachs- bzw.
Sollwerte für die einzelnen Antriebseinheiten jeweils aus einem Soll- oder Istwert
einer Abzugsgeschwindigkeit der Verseilelemente zweckmässig gemäss
nachstehender Beziehung gewonnen:
ΦNsoll = (1/S) . ∫V(t)dt
wobei V(t) die über die zeitvariable Abzugsgeschwindigkeit und S die konstante
Schlaglänge sind.
Die kommunikationstechnische Übermittlung dieser Werte an die
Antriebseinheiten kann der oben genannte, insbesondere serielle digitale
Antriebsbus mit zeitlich taktsynchronem Verhalten übernehmen. Eine
Vereinfachung ergibt sich, wenn das Antriebsbussystem primär als reiner
Datenbus ausgeführt ist. Damit läßt sich die Notwendigkeit von Zieladressen
vermeiden. Jeder Busteilnehmer bzw. Antriebseinheit entscheidet selbständig, ob
empfangene Informationen für ihn relevant und deshalb weiterzuverarbeiten sind.
Dazu ist die Eichung der Busteilnehmer auf einem gemeinsamen Bustakt
vorteilhaft. Dies dient auch der Beherrschung der bei Verseilprozeßen
auftretenden, zeitlich schnellen bzw. hochdynamischen Vorgänge: Durch die
zeitliche Synchronisation der Busübertragung lassen sich Übertragungszeitpunkte
und -intervalle präzise definieren. Allerdings müssen dann zwischen zwei
Synchron Taktsignalen möglichst viele Daten übertragen werden, was hohe
Anforderungen an die Übertragungsrate stellt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in
jeweils schematischer Darstellung:
Fig. 1 Eine gerätetechnisch veranschaulichte Prinzip-Blockdarstellung einer
erfindungsgemäßen SZ-Verseilmaschine mit Einzelantrieben und virtueller
Leitachse,
Fig. 2 die Drehzahl-Beträge unterschiedlicher Führungs- bzw. Verseilorgane,
aufgetragen über die Verseilstrecke x,
Fig. 3 ein Block-Schema für die Kommunikation und Regelung einer
Antriebseinheit nach der Erfindung,
Fig. 4 das für die Erfindung verwendete Datenübertragungs-Schema des
Antriebsbusses,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verwendung der SZ-
Verseilmaschine gemäß Fig. 1-4.
Gemäß Fig. 1 werden im dargestellten Beispiel vier Verseilelemente 1 in
Fertigungs- bzw. Durchlaufrichtung 2 über Einschubwalzen 3, die der zugmäßigen
Entkopplung der Verseilelemente 1 dienen, einer Verseilstrecke x zugeführt.
Diese besteht aus n = 4 durchbohrten Lochscheiben 41, 42, 43, 44, die in
Verseilstützen 5 drehbar gelagert sind. Jede Lochscheibe 41-44 ist grundsätzlich
von einem Drehstromservomotor 6 mit Resolver oder Encoder über Zahnriemen 7
angetrieben. Die Anzahl der Lochscheiben 41-44 ist abhängig von der
Gesamtlänge der Verseilstrecke x, wofür gilt:
x < Nschlagmax × Smax
Im allgemeinen wird die erste Scheibe 41 stationär bzw. stillstehend gehalten,
also besitzt diese eine Drehzahl N = 0 U/min. In Fertigungsrichtung 2 gesehen ist
die letzte Lochscheibe 4 die Verseilscheibe bzw. das Verseilorgan, während die
anderen Führungsfunktionen ausfüllen bzw. Führungsorgane sind. Die
Verseilscheibe 44 bestimmt letztendlich die Schlaglänge S des Produktes, wofür
gilt:
S = V/N4 (1)
Für den Drehwinkel Φ4 der Verseilscheibe gilt:
Φ4 = ∫ω4 . dt (2)
In S-Richtung durchläuft Φ4 positive, in Z-Richtung negative Werte (vgl. Fig. 2).
Gemäß Fig. 1 werden am Ausgang der Verseilstrecke x die Verseilelemente 1 in
einem Verseilnippel 8 zusammengefaßt und von dort einer Abzugseinrichtung 8a
zugeführt, die als Torsionssperre dient. Die Einschubwalze 3 sowie die
Abzugseinrichtung 8a sind ebenfalls mit Drehstrom-Servomotoren 6 zu ihrem
Antrieb versehen. Jeder Motor 5 wird von einem Frequenzumrichter 9 mit darin
eingebautem Mikroprozessor angesteuert, kontrolliert bzw. geregelt. Letzterer
besitzt Schnittstellen sowohl zu einem Antriebsbus 10 auf Aktor/Sensor-Ebene als
auch zu einem Feldbus 11 auf der nächsthöheren Ebene einer geschichteten
Netzwerk-Architektur. Alle Frequenzumrichter 9 sind an die beiden Bussystemen
10, 11 vorzugsweise mit Parallelverhalten angekoppelt.
In Fig. 2 ist die relative Winkellage der Lochscheiben 41-44 zueinander gemäß
Vorgabe durch die virtuelle Leitachse veranschaulicht. Bei der als Verseilorgan
dienenden letzten Lochscheibe 44 kann der maximale Winkelausschlag Φ4 +/-
360° betragen, während er sich rückwärts bis zum Anfang der Verseilstrecke x
linear über Φ3 = +/-240°, Φ2 +/-120° bis auf Φ1 = 0° für die stillstehende erste
Loch- bzw. Standscheibe 41 vermindert. Entsprechend erniedrigen sich die
Winkelgeschwindigkeiten mit zugehörigen Drehzahlen N1, N2, N3, N4 für die
jeweiligen Lochscheiben 41-44. Die Schräglage der beiden Geraden bzw.
Einhüllenden 12, welche die Beträge des Winkelversatzes Φn und der Drehzahl Nn
für die drehbaren Führungsscheiben 42, 43 bestimmt, hängt wesentlich vom
Drehverhalten der Verseilscheibe 44 ab. Also müssen im praktischen
Verseilbetrieb die Drehwinkel und Drehzahlen der als Führungsorgane dienenden
Lochscheiben 42, 43 der Bewegung der Verseilscheibe 44 nach einem
bestimmten Algorhithmus folgen. Dabei gilt für die Bewegungsgleichung einer
drehbaren Loch- bzw. Führungsscheibe 42, 43:
Φn = fn(Φ4)
ωn = fn(ω4)
Dabei ist gemäß obigen Gleichungen (1) und (2) der Drehwinkel Φ4 der
Verseilscheibe 44 eine Funktion der Abzugsgeschwindigkeit V.
In Fig. 3 ist das Blockschaltbild einer Antriebseinheit mit Elektromotor 6 für eine
beliebige, drehbare Lochscheibe 4 dargestellt. Danach wird der Antriebseinheit
ein Solldrehwinkel ΦNSoll vom Antriebsbus 10 aus mitgeteilt. Gleiches gilt für einen
Drehzahlsollwert ωNSoll im vorliegenden Beispiel. Die Berechnung dieser Sollwerte
kann mit einem Mikroprozessor in einem der Frequenzumrichter 9 der
Antriebseinheiten erfolgen. Diesem berechnetem Sollwinkel bzw. Solldrehzahl
folgen alle anderen Antriebseinheiten des Antriebsverbandes, sie folgen somit
einer virtuellen Leitachse im Rahmen des Erfindungskonzeptes. Damit jeder
einzelne Lochscheibenantrieb der vorgegebenen Bewegungsfunktion Φn(t)
präzise folgt, ist im Rahmen der Erfindung der Antriebsdatenbus 10 streng
taktsynchron betrieben. Der auf Lichtwellenleiter als physikalischem
Übertragungsmedium basierende Antriebsdatenbus verbindet die
Antriebseinheiten-Teilnehmer vorzugsweise in einer Ringstruktur. Ein Teilnehmer
(z. B. die Antriebseinheit bzw. der Frequenzumrichter 9 der Verseilscheibe 44)
kann die Rolle eines Dispatchers übernehmen. Alternativ kann der Dispatcher mit
einer Antriebseinheit einer anderen drehbaren Lochscheibe oder mit einem
gesonderten Hardwaremodul realisiert sein. Gemäß Fig. 4 erzeugt der Dispatcher
den Takt in Form eines Synchronisationstelegrammes mit
Synchronisationszeichen SYNCH und steuert damit den Datenverkehr auf dem
Antriebsdatenbus 10. Eine Bus-Datenübertragungsrate von 11 MBit/sec ist
zweckmäßig. Weitere Einzelheiten zum Datenübertragungsprotokoll sind dem
Fachmann aus Fig. 4 ohne weiteres verständlich.
Gemäß Fig. 1 verbindet der Antriebsdatenbus 10 alle Antriebseinheiten 6, 9 mit
Frequenzumrichter 9 der Verseilstrecke x einschließlich der Einschubwalze 3 und
der Abzugseinrichtung 8a. Die Schnittstellen der Mikroprozessoren lesen bei
Aussendung des Synchrontelegrammes (Beginn mit Signal SYNCH) die
benötigten Sollwerte ΦNSoll, ωNsoll (N = 4 im Beispiel) ein und schreiben Istwerte
Φnist, ωnist auf den Bus (vgl. Fig. 3). Auf diese Weise sind dem System alle
Zeitverzüge als feste Totzeit bekannt und können kompensiert werden. Das
Ergebnis ist ein hochdynamisch winkelgetreues Verhalten der Lochscheiben 41-44
untereinander und im Verhältnis zum Verseilantrieb, wie es beispielsweise
nach Fig. 2 spezifiziert ist.
Gemäß Fig. 3 werden über Telegrammschnittstellen 12 vom Antriebsbus 10
gelesene Sollwertdaten ΦNSoll, ωNSoll in einen Funktionsbaustein
"Sollwertaufbereitung" 13 gelesen. In diesem ist die oben genannte Funktion fn
(n = 1, ..., 4) implementiert. Diese kann entweder wie dargestellt vom überlagerten
Feldbus 11 eingelesen werden, oder in dem Funktionsbaustein
"Sollwertaufbereitung" 13 hinterlegt sein. Die Vorgabe der Funktion fn ist
zeitunkritisch und erfolgt beispielsweise bei Produktwechsel. In der
Sollwertaufbereitung 13 werden die vom Antriebsbus 10 gelesenen Sollwerte zum
internen Winkelsollwert ΦnSoll und zum internen Geschwindigkeitssollwert ωnSoll
entsprechend der Funktion fn umgeformt. Die Ergebnisse werden einem
Winkellageregler 14 und einem Drehzahlregler 15 zugeführt. Diese besitzen
zusätzlich Istwert-Eingänge 16, die dem Ausgang eines Drehzahlgebers und/oder
Winkellagegebers 17 zugeordnet sind, der das Drehverhalten des Servomotors 6
abtastet. Zwischen dem Istwerteingang 16 des Winkellagereglers 14 und dem
Ausgang des Gebers 17 ist ein weiterer Funktionsbaustein
"Lageistwertaufbereitung" 18 eingefügt, über den mittels einer damit kombinierten
Ausgangsschnittstelle 19 vom Geber 17 abgeleitete Istwert-Daten für Winkellage
Φnist und Drehzahl ωnist auf den Antriebsbus 10 gesendet werden können. Der
Frequenzumrichter 9 ist in an sich bekannter Weise mit einem Stromregler 20 und
einem diesem nachgeschalteten Wechselrichter-Steuersatz 21 ausgebildet,
dessen Ausgang in den Leistungsteil 22 des Frequenzumrichters 9 geführt ist.
Die erfindungsgemäße Funkions- bzw. Verfahrensweise wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels und Fig. 5 näher erläutert:
Darin ist eine lineare Aufteilung des Verseildralls über die Verseilstrecke x
dargestellt, entsprechend Fig. 2. In einem solchen Fall entspricht die Funktion fn
einer linearen Beziehung:
Mit N = 4 gilt für
n = 1: Φ1(t) = 0° - Standscheibe
n = 2: Φ2(t) = 1/3 . ΦN
n = 3: Φ3(t) = 2/3 . ΦN
n = 4: Φ4(t) = ΦN - Verseilscheibe
n = 2: Φ2(t) = 1/3 . ΦN
n = 3: Φ3(t) = 2/3 . ΦN
n = 4: Φ4(t) = ΦN - Verseilscheibe
Anhand der in den Scheiben 41-44 für die Periodenzeitpunkte t = 0, t = 1/2, t = T
jeweils eingezeichneten Stellungen der Quadranten 23 ist erkennbar, daß vom
maximalen Winkelausschlag Φ4 = 360° ausgehend für die vorausliegenden
Scheiben 43, 42, 41 ein maximaler Winkelausschlag bei t = T von Φ3 = 240° und Φ2
= 120° und Φ1 = 0° ergibt. Für t = 1/2T ergeben sich Φ4 = 180°, Φ3 = 120°, Φ3 = 60°
und Φ1 = 0°. Diese unterschiedlichen Winkelausschläge Φ1, ... Φ4 werden von der
virtuellen Leitachse über einen gemeinsamen Sollwert ΦNsoll für die Zeitpunkte
T = 0, ... T = 1/2, ... T = T den einzelnen Antriebseinheiten über den Antriebsbus 10
für die Lochscheiben 41-44 vorgegeben. Dieser den Antriebseinheiten als
gemeinsamer Leitachswert vorzugebende Sollwert ΦNsoll wird von der virtuellen
Leitachse aus dem Integral über die Abzugsgeschwindigkeit V geteilt durch die
Schlaglänge S (siehe obige Formeln (1) und (2)) berechnet. Es ist dann Aufgabe
jeder einzelnen Achse bzw. einzelnen Antriebseinheit, aus der Vorgabe ΦNSoll
gemäß der eigenspezifischen Funktion fn im Sollwertaufbereitungsmodul 13 den
eigenen internen Winkellagesollwert Φnsoll zu berechnen. Entsprechendes gilt für
den eigenspezifischen, internen Drehzahlsollwert ωnsoll.
Claims (20)
1. Maschine zum reversierenden Verseilen mindestens eines Verseilelements
(1) zu einem Verseilverband, mit einer Verseilstrecke (x), in der einem
drehbaren Verseilorgan (44) mehrere, zumindest zum Teil drehbare Füh
rungsorgane (41, 42, 43) für das oder die Verseilelemente (1) vorgeschaltet
sind, und mit mehreren Antriebseinheiten (6, 9), die je einem drehbaren
Führungs- und Verseilorgan (42, 43, 44) einzeln zugeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (6, 9) durch ein gemeinsames
elektronisches Synchronisationssystem zeit-, weg- und/oder winkelbezogen
miteinander gekoppelt sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Synchroni
sationssystem auf den Weg, die Winkelstellung, Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung des Verseilorgans (44) bezogen ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
dem Verseilorgan (44) verbundene Antriebseinheit (6, 9) einen mit ihrem
Antriebsmotor (6) und/oder der Drehung des Verseilorgans (44) gekoppel
ten Winkel- und/oder Drehzahlgeber (17) aufweist, mit dem das Synchroni
sationssystem eingangsseitig gekoppelt ist.
4. Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Synchronisationssystem Kommunikationsmittel zum Austausch zeit-, weg-
und/oder winkelbezogener Informationen, insbesondere von Soll- und Ist
werten (ΦN soll; ωN soll) für eine Regelung der Antriebseinheiten (6, 9), und
die Antriebseinheiten dem Synchronisationssystem zugeordnete Schnitt
stellen (12, 19) zum Empfang, Senden und zur Aufbereitung solcher Infor
mationen aufweisen.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunika
tionsmittel mit einem vorzugsweise seriellen Antriebsbussystem (10) insbe
sondere in Ringstruktur und/oder mit zeitlich taktsynchronem Verhalten
(SYNCH) realisiert sind, mit dem die Antriebseinheiten (6, 9) über die
Schnittstellen (12, 19) gekoppelt sind.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs
bussystem (10) nach einer Dispatcherstruktur und/oder hierarchisch nach
einer Master/Slave-Struktur organisiert ist, wobei eine Antriebseinheit (6, 9)
als zumindest Teil des Synchronisationssystems als Dispatcher und/oder
Master den Antriebsbus (10) dominiert und/oder für diesen einen Syn
chrontakt (SYNCH) vorgibt.
7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Syn
chronisationssystem auf den Antriebseinheiten (6, 9), insbesondere auf der
des Verseilorgans (44), in Verbindung mit der oder den Schnittstellen
(12, 19), und/oder auf dem Antriebsbussystem (10) als Softwaremodul im
plementiert ist.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebseinheit (6, 9) ein mit der Schnittstelle (12) verbundenes Aufbe
reitungsmodul (13) besitzt, in das ein Algorithmus zur Verarbeitung der In
formationen hinterlegt oder aktuell einlesbar ist.
9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antriebseinheiten (6, 9) zusätzlich mit einem Feldbussy
stem (11) höherer Ebene als das Synchronisationssystem oder gegebe
nenfalls der Antriebsbus (10) verbunden sind.
10. Maschine nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auf
bereitungsmodul (13) über die Schnittstelle (12) mit dem Feldbussystem
(11) gekoppelt ist.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheit (6, 9) einen mit ihrem Antriebsmotor (6) gekoppelten
Winkel- und/oder Drehzahlgeber (17) und einen mit diesem eingangsseitig
verbundenen Winkel- und/oder Drehzahlregler (14, 15) aufweist, die ein
gangsseitig über die Schnittstelle (12) mit dem Synchronisationssystem,
gegebenenfalls dessen Kommunikationsmitteln und/oder dem Antriebsbus
system (10) gekoppelt sind.
12. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das in einer Durchlaufrichtung (2) für die Verseilelemente (1)
gesehen erste Führungsorgan (41) unbewegt beziehungsweise stationär
gehalten ist.
13. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit dem Synchronisationssystem, gegebenenfalls dessen
Kommunikationsmitteln und/oder dem Antriebsbussystem (10), weitere An
triebseinheiten für eine Einschub- und/oder Abzugseinrichtung (3, 8a) ge
koppelt sind.
14. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Synchronisationssystem eine virtuelle Leitachse generiert
wird, die den Antriebseinheiten (6, 9) gemeinsam zur Sollwertvorgabe zu
geordnet ist.
15. Maschine nach Ansprüche 3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß als vir
tuelle Leitachs- beziehungsweise Sollwerte (ΦNsoll, ωNsoll) die Drehwinkel-
und/oder Winkelgeschwindigkeitswerte (Φ4, ω4) des Verseilorgans (44) er
mittelt und den Antriebseinheiten mitgeteilt werden.
16. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitachs-
beziehungsweise Sollwerte (ΦNsoll, ωNsoll) jeweils aus einem Soll- oder Ist
wert einer Abzugsgeschwindigkeit (V) der Verseilelemente (1) in Verbin
dung mit einer Schlaglänge für die Verseilelemente (1) errechnet werden.
17. Maschine nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, da
durch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Leitachs- beziehungsweise
Sollwerte (ΦNsoll, ωNsoll) in jeder Bus-Takteinheit (SYNCH) erfolgt.
18. Maschine nach Anspruch 17 und 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß
für die Bestimmung der Leitachs- beziehungsweise Sollwerte (ΦNsoll, ωNsoll)
diejenigen Istwerte für die Abzugsgeschwindigkeit (V) und/oder Drehzahl
(ω4) des Verseilorgans (44) verwendet werden, die zuletzt ermittelt
und/oder gemessen wurden.
19. Maschine nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß in zumindest den Antriebseinheiten (6, 9), die den
Führungsorganen (42, 43) zugeordnet sind, das Aufbereitungsmodul (13)
nach einem eigenspezifischen Algorithmus den Verseilorgan-Drehwinkel-
und/oder -Winkelgeschwindigkeitswert (Φ4, ω4) oder eine darauf oder auf die
Abzugsgeschwindigkeit (V) basierende Sollwertvorgabe (ΦNsoll, ωNsoll) in ei
nen internen Sollwert (Φnsoll, ωnsoll) für Winkelstellung und -geschwindigkeit
umrechnet.
20. Maschine nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 14 bis 19, gekenn
zeichnet durch die taktweise Aufgabe (SYNCH) von Synchrontelegrammen
mit Sollwertinformationen auf das Antriebsbussystem (10) für die An
triebseinheiten (6, 9).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998116189 DE19816189C2 (de) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | SZ-Verseilmaschine mit Einzelantrieben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998116189 DE19816189C2 (de) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | SZ-Verseilmaschine mit Einzelantrieben |
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DE19816189A1 DE19816189A1 (de) | 1999-10-28 |
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ID=7864287
Family Applications (1)
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DE10027564A1 (de) * | 2000-06-02 | 2001-12-06 | Alcatel Sa | Verfahren zur Herstellung von Drilleitern |
DE10047924B4 (de) * | 2000-09-27 | 2004-08-05 | Siemens Ag | Antriebsregelung sowie Verfahren zur Vernetzung einer Regelungseinheit mit einem oder mehreren Gebersystemen |
DE10047927B4 (de) * | 2000-09-27 | 2006-08-03 | Siemens Ag | Verfahren zur Vernetzung einer Regelungseinheit mit einem oder mehreren Leistungsteilen |
AT411301B (de) * | 2000-11-03 | 2003-11-25 | Kms Kabelmaschinen Und Systeme | Vorrichtung zum herstellen einer kabelverseilung aus verseilelementen mit wechselnder schlagrichtung |
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EP0306087B1 (de) * | 1987-09-04 | 1993-01-20 | Philips Patentverwaltung GmbH | Vorrichtung zum reversierenden Verseilen (SZ-Verseilung) mindestens eines Verseilelements eines Kabels |
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1998
- 1998-04-14 DE DE1998116189 patent/DE19816189C2/de not_active Expired - Lifetime
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DE19816189A1 (de) | 1999-10-28 |
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