DE2602290A1 - Textile thread and strip coiler - maintains constant winding tension with thyristor controlled motor - Google Patents

Abstract

Thyristor control modifies an asynchronous three-phase motor's rpm-torque characteristic curve to a hyperbola, rapidly maintaining constant strip winding tension, with fine response. A tension positioned strip loop controls a thyristor, varying one phase about a mean setting. The transformer supplied motor (M) winds a coil (Sp). Tensioned (W) strip passes around a variable drop loop (P). Loop travel rotates a cam (B), setting an inductor transducer (S), feeding a pulse generator (JG) setting the thyristor's firing time. The pulse generator's supply derives from a transformer across the motor's transformer and star centre point, with zener diode stabilization.

Description

Zugspannungsregeleinrichtung für eine mittels eines Brenstrom-Asynckronmotors mit erhöhtem Ankerwiderstand angetriebene Wickelvorrichtung, insb. zum Aufwickeln von dünnen Textil- oder Kunststoff-Fäden oder -Bändchen.Tension control device for a by means of a Brenstrom-Asynckronmotor Winding device driven with increased armature resistance, especially for winding of thin textile or plastic threads or ribbons.

Es ist bekannt, daß für das Aufwickeln von Wickelgut dem die Wickelvorrchtung antreibenden Wickelmotor eine Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie abverlangt wird, die genau einer mathematischen Hyperbel folgen muß, wenn der Zug im Wickelgut konstant bleiben soll.It is known that the winding device for the winding of winding material driving winding motor a speed-torque characteristic is required, which must follow exactly a mathematical hyperbola if the tension in the winding material is constant should stay.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie eines Drehstrom-Asynchronmotors durch Erhöhung des Ankerwiderstandes dieses Iotors so verschoben werden kann, daß das Kippmoment des Motors erst bei Abbremsen des Rotors auf die Drehzahl Null oder aber überhauptnicht erreicht wird.It is also known that the speed-torque characteristic of a Three-phase asynchronous motor by increasing the armature resistance of this Iotors so can be shifted so that the breakdown torque of the motor only when the rotor is braked to zero speed or not at all.

Die dadurch erreichten Kennlinien entsprechen den in Fig. 1 der Zeichnung mit A,B und C dargestellten Kurven. Hierbei kann eine Veränderung der Kurven in der Weise erreicht werden, daß das Maximal-Drehmoment durch Änderung der dem Motor zugeführten Spannung herabgesetzt wird. In Fig.1 der Zeichnung ist dies für drei Größen der Speisespannung des Lotors dargestellt, Der idealen Wickelcharakteristik würden die in Fig. 1 dargestellten, den Kurven A,B und C zugeordneten Kurven A', B-' und C' entsprechen. Ein Vergleich dieser beiden Kurvenscharen macht deutlich, daß beim Aufwickeln des Wickelgutes mittels eines Drehstrom-Asynchronmotors mit den Kennlinien A,B und C das Drehmoment im Bereich niedriger Drehzahlen kleiner ist als dos Drehmoment der entsprechenden idealen Kennlinie, d.h.The characteristics thus achieved correspond to those in FIG. 1 of the drawing curves shown with A, B and C. A change in the curves in the way that the maximum torque can be achieved by changing the motor applied voltage is reduced. In Figure 1 of the drawing this is for three Sizes of the supply voltage of the solder shown, the ideal winding characteristics the curves A 'shown in FIG. 1 and assigned to curves A, B and C, B- 'and C' correspond. A comparison of these two families of curves makes it clear that with the winding of the winding material by means of a three-phase asynchronous motor the characteristic curves A, B and C, the torque in the range of low speeds is smaller is as dos torque of the corresponding ideal characteristic, i.e.

daß beim Aufwickeln mittels eines 1Jrehstrom-Asynchrontnotors die Zugspannung im Wickelgut mit abnehmender Drehzahl, also auch mit zunehmendem Wickelspulendurchmesser abfällt. Der vergleich der beiden Kurvenscharen zeigt aber auch, daß die idealen Wickelkurven in zwei punkten die kurven des Asynchronmotors schneiden und über einen großen ereich nicht wesentlich von ihnen abweichen.that when winding by means of a 1-three-phase asynchronous motor the Tensile stress in the winding material with decreasing speed, i.e. also with increasing winding reel diameter falls off. The comparison of the two sets of curves also shows that the ideal Winding curves in two points intersect the curves of the asynchronous motor and over one large areas do not differ significantly from them.

In bekannter weise wird dies dadurch ausgenutzt, daß über einen im Wickelgut anseordneten Tänzer beispielsweise ein Stelltransformator zur Einspeisung des Asynchron-iotors in AbhänJiSkeit von der Tänzerlage so nachgeführt wird, daß die Drehzahl-Drehmoment-Kurve des Asynchronmotors zu einer Hyperbel umgeformt wird.As is known, this is exploited in that an im For example, a variable transformer for supplying the winding material arranged dancers of the asynchronous motor is tracked as a function of the dancer position in such a way that the speed-torque curve of the asynchronous motor is transformed into a hyperbola.

Das Nachführen eines Stelltransformators, der hierbei oft hin- und herbewegt, d.h. aus seiner Bewegung in der einen Kichtung bis auf Null Verzögert und dann in der anderen Richtung beschleunigt werden muß, erfordert jedoch viel Zeit, die viel zu groß ist, um Änderungen der Zugspannung genügend schnell auszugleichen, und es kommt zu überregelungen und Pendelungen. bedingt durch die trägheit der hin- und her zu belegenden Massen kann mit dem Nachführen des Stell-Transformotors also nur eine ungenaue Grobregelung der Zugspannung erreicht werden, die besonders für dünne Textil- oder Kunststoff-Fäden, bei denen nur eine kleine maximale Zugspannung bis 50 g und nur geringe Abweichungen von dem konstant zu haltenden vert der Zugspannung zulässig sind, nicht brauchbar ist0 Die erfindung bezweckt, mit ruhenden und leicht beweglichen Mitteln eine schnell wirkende Feinreglung der Zugspannung auf den @ gewünschten konstanten liert zu erreichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Zugspannungsregeleinrichtung für mitt els eines Drehstrom-Asynchronmot ors mit erhöhtem Ankerwiderstand angetriebene Wickelvorrichtungen ein von einer zur Messung der Zugspannung im Wickelgut dienenden Tänzer- oder Pendelvorrichtung gesteuerter, nur in einer phase des vvickelmotors angeordneter Vollweg-Thyristor zur Änderung der dem Wickelmotor über einen zur Grund ein Stellung der Speisespannung dienenden Stell-Transformator sugeführten Speisespannung entsprochend der Abweichung der Zugspr.nung von dem konstant zu haltenden Wert vorgesehen ist Die Brfindung geht von der Erkenntnis aus, d bei einem in Stern geschalteten Asynchronmotor mit erhöhtem Ankerwiderstand sich durch Änderung der Spannung nur tiner Phase eine Drehmomentänderung von ca. 50 % erreichen lä3t, die zur Umformung der Eigen-Charakteristik des Asynchronmotors in eine Hyperbel ausreichend groß ist, wenn die Speisesparrnung für den Asynchronmotor so eingestellt wird, daL die Eigenkurve der gewünschten Hyperbel nahe kommt. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach Grundeinstellung der Speisespannung des wicfelnlotors mittels des Stell-Transformators zum Ausgleich der abweichungen der Sigenkurve des igickelmotors von der Hyperbel in einfacher @eise ohne Verzögerung mittels ruhender und leicht beweglicher mittel die Spannung nur einer Phase des Wickelmotors verändert zu werden braucht.The tracking of a variable transformer, which often goes back and forth moved forward, i.e. from its movement in one direction, decelerated to zero and then has to be accelerated in the other direction, however, requires a lot Time that is far too long to compensate for changes in tensile stress quickly enough, and there are overregulations and fluctuations. due to the inertia of the and the masses to be occupied can thus be achieved with the tracking of the servo transformer only an imprecise coarse regulation of the tensile stress can be achieved, which is especially useful for thin textile or plastic threads that only have a small maximum tensile stress up to 50 g and only slight deviations from the constant value of the tensile stress are admissible, not usable0 The aim of the invention is to be dormant and easy flexible means a fast-acting fine control of the tensile stress on the @ to achieve desired constant liert. According to the invention, this is achieved by that in a tension control device for mitt els a three-phase asynchronous motor ors with increased armature resistance driven winding devices one by one Dancer or pendulum device used to measure the tensile stress in the winding material controlled full-wave thyristor arranged only in one phase of the vvickelmotor to the Change of the winding motor over a reason a position of the supply voltage Serving variable transformer suggested supply voltage corresponding to the deviation the tension of the value to be kept constant is provided is based on the knowledge that d with an asynchronous motor connected in star Increased armature resistance results in a torque change by changing the voltage only in phase of approx. 50% can be achieved, which is necessary for the transformation of the inherent characteristics of the asynchronous motor in a hyperbola is sufficiently large if the Speisesparrnung for the asynchronous motor is adjusted so that the characteristic curve comes close to the desired hyperbola. Of the The advantage of the invention is that after the basic setting of the supply voltage of the winding plumb line using the variable transformer to compensate for the deviations the Sigen curve of the igickelmotor from the hyperbola in a simple @eise without delay the tension of only one phase of the Winding motor needs to be changed.

Nach einem vorteilhaften Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist eine mit einer Tänzer- oder Pendelvorrichtung gekuppelte, leicht bewegliche Blechscheibe in Form einer archimedischen Spirale zur Aussteuerung eines Induktivgebers vorgesehen, dessen Ausgangssignal zur Änderung der Zeit-Zündimpulsfolge für den nur in einer ihase des Wickelmotors angeordneten Vollweg-Thyristors dient. Diese leicht bewegliche Blechscheibe, die da einzige nicht ruhende Mittel bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, kann auch durch nur kleine Änderungen der Zugspannung bedingten kleinen Lagenänderungen der Tänzer- oder Pendelvorrichtung trägheitslos folgen und ist daher zur Feinreglung der Zugspannung in dünnen Textil- oder Kunststoff-Fäden oder -Bändchen besonders gut geeignet.According to an advantageous embodiment of the invention is a Easily movable sheet metal disc coupled with a dancer or pendulum device provided in the form of an Archimedean spiral for controlling an inductive sensor, its output signal to change the timing ignition pulse sequence for the only in one ihase of the winding motor arranged full-wave thyristor is used. This easily movable Sheet metal disc, the only non-resting means in the device according to the invention is, can also be caused by small changes in tensile stress caused by small changes in position follow the dancer or pendulum device without inertia and is therefore used for fine control the tensile stress in thin textile or plastic threads or tapes in particular well suited.

In Fig.2 und 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig.2 stellt die Schaltungsanordnung dar, und Fig.3 zeigt schematisch die Steuerung des Induktivgebers durch eine Tänzerwalze.In Fig.2 and 3 of the drawing is an embodiment of the invention shown. Fig.2 shows the circuit arrangement, and Fig.3 shows schematically the control of the inductive sensor by a dancer roller.

Der Ständer des zum Antrieb der Wickelspule Sp dienenden Drehstrom-Asynchronmotors M, dessen Anker mit dem in bekannter Weise erhöhten Ankerwiderstand nickt dargestell ist, wird über den zur Grundeinstellung der Speisespannung dienenden Stell-Transformator Tr aus dem Drehatromn@tz R,S,T gespeist. In einer Phase des @otors M ist ein Vollweg-Thyristor T angeordnet, der zur Knderung der Speisespannung entsprechend der Änderung der Zugapannung im Wickelgut dient Die Zugspannung im Wickelgut wird durch die in ;ickelrut vor der Wickelspule Sp angeordnete Tänzerwalze P gemessen, die zur @instellung einer Blechseheibe B in Form einer archimedischen Spirale gegenüber einem Induktivgeber S dient, dessen Ausgangssignal proportional seiner Entfernung von dem höchsten Funkt der archimedischen Spirale ist. er Ausgang des Induktivgebers S ist mit dem Elns-ang eines Impulsgebers IG verbunden, dessen Ausgangssignale die Zünd-Zeitpunkte des Vollweg-Thyristors bestimmen.The stator used to drive the winding spool Sp Three-phase asynchronous motor M, whose armature nods dargestell with the armature resistance increased in a known manner is via the regulating transformer used for the basic setting of the supply voltage Tr from the Drehatromn @ tz R, S, T fed. In one phase of the motor M is a full-wave thyristor T arranged to change the supply voltage according to the change in Tensile stress in the wound material is used The tensile stress in the wound material is determined by the in; ickelrut Dancer roller P arranged in front of the winding spool Sp measured, which is used for setting a Sheet metal disk B in the form of an Archimedean spiral opposite an inductive sensor S serves, the output of which is proportional to its distance from the highest point of the Archimedean spiral. he output of the inductive sensor S is with the Elns-ang a pulse generator IG connected, whose output signals the ignition times of the Determine the full wave thyristor.

Die Betriebsspannung für den Impulsgeber IG wird über den @renn-fransformator TT zwischen dem Schleifer des Stellfransformators Tr und dem Sternpunkt des otors abgenommen und in einem Gleichrichter N zu einer Gleichspannung umgeformt. Über einen widerstand Wi und eine Zenerdiode Z wird sie so weit zuriickgeschnitten, daß sie an den klemmen 1 und 2 des Impuls-Generators IG auch bei weitestgehender Verstellung des Stell-iransformators Tr konstant bleibt.The operating voltage for the pulse generator IG is supplied via the @ renn-fransformator TT between the wiper of the variable transformer Tr and the star point of the motor removed and converted to a DC voltage in a rectifier N. Above a resistor Wi and a zener diode Z are cut back so far that They are attached to terminals 1 and 2 of the pulse generator IG, even with the greatest possible adjustment of the variable transformer Tr remains constant.

Der Stell-Transformator Tr und damit die Speisespannung für den Wickelmotor M werden zunächst von Hand so eingestellt, daß dessen Drehmoment der gewünschten Zugspannung im Wickelgut entspricht und seine Eigen-Charakteristik der gewünschten Hyperbel nahe kommt. Die Yänzerwalze P und die Blechscheibe B werden so einsestellt, daß sich die Tänzerwalze ungefähr in der kitte ihres Verstellhubes und die Blechscheibe B in der Mittellage gegenüber dem Induktivgeber S befinden. Damit ist auch das Ausgangssignal des Induktivgebers S sowie die von diesem Abhängige zeitliche Lage der von dem Impulsgeber IG ausgehenden Steuerimpulse für den Vollweg-Thyristor T auf einen ILittelwert eingestellt.The variable transformer Tr and thus the supply voltage for the winding motor M are first set by hand so that its torque is the desired Tension in the winding material and its own characteristics correspond to the desired Hyperbola comes close. The Yancer roller P and the sheet metal disk B are set in such a way that that the dancer roller is approximately in the middle of its adjustment stroke and the sheet metal disc B are in the middle position opposite the inductive sensor S. This is also the output signal of the inductive transmitter S as well as the time position of the pulse transmitter dependent on this IG outgoing control pulses for the full-wave thyristor T are set to an average value.

Zeigt sich die Tendenz, daß sich die Zugspannung im Wickelgut ändert, beispielsweise auf einen höheren als den konstant zu haltenden Wert, dann wird die Wlänzerwälze P angehoben und damit die Blechscheibe B so verdreht, daß sich der höch ste Punkt der archimedischen Spirale aus seiner mittellage eegen-ber deri Induktivgeber S weiter entfernt. Damit wird das Ausgangssignal des Induktivgebers S verkleinert und infolgedessen die zeitliche Lage der von oem Impulsgeber IG ausgebenden Steuerimpulse für den Vollweg-Thyristor T so geändert, daß dessen Zünd-Zeitpunkte auf einen kleineren Wert der Speisespannu8ng für den Wickelmotor eingestellt werden. Damit wird (as Drehmoment des Wickelmotors LT auf den zur Konstanthaltung der Zugspannung erforderlichen @ert zurückgeführt.If there is a tendency for the tension in the winding material to change, for example, to a higher than the constant value to be held, then the roller roller P is raised and thus the sheet metal disk B is rotated in such a way that that the highest point of the Archimedean spiral is located from its central position deri inductive sensor S further away. This is the output signal of the inductive sensor S is reduced and, as a result, the timing of the pulse generator IG output by oem Control pulses for the full-wave thyristor T changed so that its ignition times can be set to a smaller value of the supply voltage for the winding motor. This means that the torque of the winding motor LT is reduced to that required to keep the tensile stress constant required @ert returned.

Will die Zugspannung im Wickelgut auf einen kleineren als den konstant zuhaltenden wort absinken, spielen sich die Regelvorgänge im entgegengesetzten 5inne ab Es wird damit also erreicht, dai; das Drehmoment des Motors X in jedem Falle so eingestellt wird, wie es bei der jewiligen Größe des Wickeldurchmessers und der diesem entsprechenden Drehzahl zur Konstanthaltung der Zugspannung erforderlich ist; mit anderen worten werden durch die beschriebene legeleinrichtung die Speisespannung und damit das Drehmoment des Wickelmotors trägheitslos so variiert, daß die gewünschte hyperbolische Wichel-Charakteristik erreicht wird.If the tension in the winding material is less than constant When the word to be locked falls, the control processes play in the opposite sense ab It is thus achieved that; the torque of the motor X in each case is set as it is with the respective size of the winding diameter and the This corresponding speed is required to keep the tensile stress constant is; in other words, the supply voltage is generated by the leveling device described and thus the torque of the winding motor varies without inertia so that the desired hyperbolic Wichel characteristic is achieved.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (3)

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Zugspannungsregeleinrichtung für eine mittels eines Drehstrom-Asynchronmotors mit erhöhtem Ankerwiderstand angetriebene Wickelvorrichtung, insb. zum Aufwickeln von dünnen Textil- oder Kunststoff-Fäden oder -Bändchen, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß ein von einer zur Messung der Zugspannung im Wickelgut dienenden Fänzer- oder Fendelvorrichtung (P) gesteuerter, nur in einer Phase des Wickelmotors (M) angeordneter Vollweg-Thyristor (T) zur Anderung der dem Wickelmotor über einen zur Grundeinstellung der Speisespanung dienenden Stell-Transformator (Tr) zugeführten Speisespannung entsprechend der Abweichung der Zugspannung von dem konstant zu haltenden Wert vorgesehen ist. P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Tension control device for one driven by a three-phase asynchronous motor with increased armature resistance Winding device, especially for winding thin textile or plastic threads or ribbon, d u r c h e k e n nz e i c h n e t that one from one to the Measurement of the tensile stress in the fender or fender device (P) used for the winding material controlled full-wave thyristor arranged in only one phase of the winding motor (M) (T) to change the winding motor via a basic setting of the supply voltage Serving regulating transformer (Tr) supplied supply voltage according to the deviation the tensile stress is provided from the value to be kept constant. 2. Zugspannungsregeleinrichtung nach @nspruch 1, d a d u r c h g ekennzeichnet, dass das Ausgangssignal eines von der Tänzer-oder Pondelvorrich@ung (P) angesteuerten Induktivgebers (S) zur Änderung der Zünd-Zeit-Impulsfolge für den Vollweg-Thyrotor (T) dient. 2. Tension control device according to claim 1, d a d u r c h g Indicates that the output signal of one of the dancer or pondel device (P) controlled inductive sensor (S) to change the ignition time pulse sequence for the full-travel thyrotor (T) is used. 3. Zugspsnnungsregeleinrichtung nach anspruch 2, dadurch gekennzcichnet, daß zur Ansteuerung des Induktivgebers (S) eine mit der 'Eänzer- oder Pendelvorrichtung (p) gekuppelte Blechscheibe (B) in Form einer archimedischen Spirale vorgesehen ist0 3. Zugspsnnungsregeleinrichtung according to claim 2, thereby gekennzcichnet, that to control the inductive transmitter (S) one with the 'dancer or pendulum device (p) Coupled sheet metal disc (B) provided in the form of an Archimedean spiral is0