DE3919162C2 - Zugspannungsregeleinrichtung für eine Wickelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Wickelmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Bekannte Zugspannungsregeleinrichtungen sind in der US-PS 39 10 521 und der US-PS 36 94 634 beschrieben.

In einer Wickelmaschine, in der die Zugkraft bzw. Zugspan­ nung an dem zwischen einer Zuführwalze und einer Aufwickel­ spindel gespannten Erzeugnis durch gesondertes Antreiben der Zuführwalze und der Aufwickelspindel auf einen vorbestimmten Wert geregelt wird, wird die Laufgeschwindigkeit des Erzeug­ nisses durch Steuern der Drehzahl entweder eines Motors für den Antrieb der Zuführwalze oder eines Motors für den An­ trieb der Aufwickelspindel geregelt und zur Zugkraftregelung das Drehmoment durch Steuern der Drehzahl des anderen Motors geregelt, so daß das Erzeugnis mit einer vorbestimmten Wickelgeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Zugbelastung aufgewickelt wird.

In einem solchen Fall ist es allgemein vorzuziehen, entweder die Zuführwalze, die ein größeres Trägheitsmoment als die Aufwickelspindel hat, oder die Aufwickelspindel, die ein größeres Trägheitsmoment als die Zuführwalze hat, mittels eines Drehzahlregelsystems zu steuern und die Aufwickelspin­ del bzw. die Zuführwalze mit dem kleineren Trägheitsmoment als die Zuführwalze bzw. die Aufwickelspindel mittels eines Drehmomentregelsystems zu steuern. Der Aufwickelvorgang wird auf zufriedenstellende Weise durch das Betreiben der erste­ ren mit einer vorbestimmten Drehzahl und der letzteren mit einem vorbestimmten Drehmoment geregelt.

In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 53-12611 ist eine Regeleinrichtung für eine derartige Wickelmaschine offenbart. Diese bekannte Regeleinrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 2 zeigt, hat ein Drehzahl­ regelsystem mit geschlossenem Regelkreis und ein Drehmoment­ regelsystem mit geschlossenem Regelkreis, das mit einem Zugkraftabweichungsdetektor versehen ist, der die Abweichung einer Ist-Zugkraft von einer Soll-Zugkraft erfaßt und die Abweichung verstärkt. In das Drehmomentregelsystem wird ein Differenziersignal eines Solldrehzahlsignals für das Dreh­ zahlregelsystem eingegeben, um die Zugkraftregeleigenschaf­ ten der Regeleinrichtung während Übergangswickelvorgängen wie während des Beschleunigens oder des Verlangsamens bzw. Bremsens der Wickelmaschine durch Erhöhen der Ansprechge­ schwindigkeit der Regeleinrichtung zu verbessern.

In dieser bekannten Regeleinrichtung wird auf einfache Weise zur Korrektur des Drehmomentregelsystems während des Be­ schleunigens oder Abbremsens der Wickelmaschine nur das Differenziersignal des Solldrehzahlsignals in das Drehmo­ mentregelsystem eingegeben; daher sind die Zugkraftregelei­ genschaften der Regeleinrichtung während eines Abbremsens für ein schnelles Anhalten der Wickelmaschine unzureichend.

Beispielsweise muß eine Schlichtmaschine, die eine Kette aus einer Vielzahl von Kettgarnen oder Fäden aufwickelt, selbst bei dem Reißen eines der Kettgarne oder Fäden angehalten und nach dem Anstückeln der Bruchenden wieder angelassen werden. Falls die Schlichtmaschine nicht schnell angehalten wird, wird das gerissene Kettgarn auf den Kettbaum bzw. die Spindel gewickelt, so daß das Ausbessern der Kette unmöglich wird. Infolgedessen muß die Schlichtmaschine bei einem Reißen des Kettgarns mit hoher Geschwindigkeit zu einem schnellen Anhalten verlangsamt werden, während die Kette unter einer vorbestimmten Zugspannung gehalten werden muß. Wenn jedoch das Zugkraftregelsystem weiter auf die vorste­ hend beschriebene Weise betrieben wird, bei der die An­ sprechgeschwindigkeit nicht ausreichend hoch ist, kann die Schlichtmaschine nicht in der erwünschten kurzen Zeit feh­ lerfrei angehalten werden.

Der Erfindung liegt infolgedessen die Aufgabe zugrunde, für eine Wickelmaschine eine Regeleinrichtung zu schaffen, die ein Abbremsen der Wickelmaschine zum Anhalten derselben in einer zufriedenstellend kurzen Zeit unter genauem Aufrecht­ erhalten einer vorbestimmten Zugspannung an dem Erzeugnis ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die technischen Merkmale im Anspruch 1 oder 2 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teils der Regeleinrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung für die Er­ läuterung der Funktion der Regeleinrichtung nach Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Abwandlungs­ form einer Drehzahlverhältnissteuereinheit der Regeleinrich­ tung nach Fig. 1.

Fig. 5, 6 und 7 sind Blockschaltbilder von weiteren Abwandlungsformen der Drehzahlverhältnissteuereinheit der Regeleinrichtung nach Fig. 1.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines dem in Fig. 4 gezeigten wesentlichen Teil entsprechenden wesentlichen Teils der Regeleinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel.

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms, das von dem in Fig. 8 gezeigten wesentlichen Teil der Regelein­ richtung auszuführen ist.

Fig. 10 und 11 sind Blockschaltbilder von wesentli­ chen Teilen der Regeleinrichtung gemäß einem dritten bzw. vierten Ausführungsbeispiel.

Fig. 12 ist ein Blockschaltbild der Regeleinrich­ tung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 1, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Regel­ einrichtung für eine Wickelmaschine, nämlich in diesem Fall für eine Schlichtmaschine bzw. Kettenschlichtmaschine zeigt, enthält die Regeleinrichtung eine Drehzahlregeleinheit 10, eine Zugkraftregeleinheit 20 und eine Drehzahlverhältnis­ steuereinheit 30. Eine Kette S erstreckt sich längs einer Bahn mit einem Zickzackabschnitt, der durch mehrere Zuführ­ walzen R1 gebildet ist, und einem geraden Abschnitt zwischen einer Spannrolle R3 und einer Führungsrolle R4. Die Kette wird von einem Kettbaum bzw. einer Aufwickelspindei R2 auf­ genommen. Die Zuführwalzen R1 sind zur synchronen Drehung gekoppelt. Die letzte Zuführwalze R1 ist antriebsmäßig mit einem Zuführmotor M1 verbunden. An den Zuführmotor M1 ist direkt ein Drehzahlgeber TG1 angeschlossen.

Die Aufwickelspindel R2 ist antriebsmäßig mit einem Wickel­ motor M2 verbunden. An den Wickelmotor M2 ist ein Drehzahl­ geber TG2 angeschlossen. Mit der Spannrolle R3 ist eine Kraftmeßdose LC zum Messen einer Zugkraft F an der Kette S zwischen der letzten Zuführrolle R1 und der Aufwickelspindel R2 und zur Abgabe eines die Zugkraft F darstellenden Zug­ kraftsignals S_F verbunden.

Die Drehzahlregeleinheit 10 enthält eine Drehzahleinstell­ schaltung 11, einen Summierschaltungspunkt 12 und einen Steuerverstärker 13, die in Reihe geschaltet sind. An die Drehzahleinstellschaltung 11 sind Relais Ry1, Ry2 und Ry3 angeschlossen, über die an die Drehzahleinstellschaltung 11 jeweils ein Langsamlauf-Befehlssignal S1, ein Schnellauf-Be­ fehlssignal S2 bzw. ein Bremsbefehlssignal S3 angelegt werden. Der Drehzahlgeber TG1 führt dem Subtrahieranschluß des Summierschaltungspunkts 12 ein Zuführdrehzahlsignal Sm1 zu. Der Ausgang des Steuerverstärkers 13 ist mit dem Zuführ­ motor M1 verbunden.

Gemäß Fig. 2 enthält die Drehzahleinstellschaltung 11 eine Langsamlauf-Einstellvorrichtung STv1 zum Einstellen einer erwünschten niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit VL1 für die Schlichtmaschine, nämlich einer niedrigen Soll-Ablaufge­ schwindigkeit der Kette 5, eine Schnellauf-Einstellvorrich­ tung STv2 zum Einstellen einer erwünschten hohen Arbeitsge­ schwindigkeit VL2 für die Schlichtmaschine, nämlich einer hohen Soll-Ablaufgeschwindigkeit der Kette S und einen Säge­ zahnsignalgenerator 11a für das Einregeln einer Beschleuni­ gungsgeschwindigkeit α1 und einer Abbremsungsgeschwindigkeit α2 (Fig. 3). Gemaß Fig. 3 werden in der Drehzahleinstell­ schaltung 11 aufeinanderfolgend die Relais Ry1, Ry2 und Ry3 geschlossen und geöffnet, um aufeinanderfolgend an den Säge­ zahnsignalgenerator 11a die Ausgangssignale der Langsamlauf-Ein­ stellvorrichtung STv1 und der Schnellauf-Einstellvorrich­ tung STv2 sowie das Nullpotential anzulegen. Infolgedessen gibt die Drehzahleinstellschaltung 11 Führungssignale ab, die die vorbestimmte Beschleunigungsgeschwindigkeit α1, die vorbestimmte Abbremsungsgeschwindigkeit α2, die vorbestimmte niedrige Soll-Arbeitsgeschwindigkeit VL1 und die vorbestimm­ te hohe Soll-Arbeitsgeschwindigkeit VL2 bestimmen.

Gemäß Fig. 1 enthält die Zugkraftregeleinheit 20 eine Zug­ krafteinstellvorrichtung STf, einen Summierschaltungspunkt 21, einen Steuerverstärker 22, einen Summierschaltungspunkt 23 und einen Steuerverstärker 24, die in dieser Aufeinander­ folge in Reihe geschaltet sind. Die Kraftmeßdose LC führt das Zugkraftsignal S_F dem Subtrahieranschluß des Summier­ schaltungspunkts 21 zu. Zwischen den Steuerverstärker 22 und den Summierschaltungspunkt 23 ist ein Umschaltrelais Ry4 eingefügt. Der Ausgang des Steuerverstärkers 24 ist über einen Stromdetektor 24a mit dem Wickelmotor M2 verbunden. Der Ausgang des Stromdetektors 24a ist mit dem Subtrahieran­ schluß des Summierschaltungspunkts 23 verbunden.

Gemäß Fig. 1 enthält die Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 einen Drehzahlverhältnisdetektor 31, eine Drehzahlverhält­ niseinstelleinrichtung 32, einen Drehzahlverhältnisumsetzer 33, einen Summierschaltungspunkt 34 und einen Steuerverstär­ ker 35 mit einem Proportionalelement, einem Integrationsele­ ment oder einem Differenzierelement. Der Ausgang des Dreh­ zahlverhältnisumsetzers 33 ist über den Summierschaltungs­ punkt 34 mit dem Steuerverstärker 35 verbunden. Der Dreh­ zahlverhältnisdetektor 31 empfängt jeweils aus den Drehzahl­ gebern TG1 und TG2 das Zuführdrehzahlsignal Sm1 bzw. ein Wickeldrehzahlsignal Sm2. An einen Eingangsanschluß des Drehzahlverhältnisdetektors 31 sind die Relais Ry1 und Ry2 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Drehzahlverhaltnisde­ tektors 31 wird über die Drehzahlverhältniseinstelleinrich­ tung 32 an den Drehzahlverhältnisumsetzer 33 angelegt. An den Drehzahlverhältnisumsetzer 33 wird auch das Zuführdreh­ zahlsignal Sm1 angelegt. Das Wickeldrehzahlsignal Sm2 wird auch an den Subtrahieranschluß des Summierschaltungspunkts 34 angelegt. Der Ausgang des Steuerverstärkers 35 ist mit einem der Kontakte des Umschaltrelais Ry4 verbunden.

Bei dem Anlaufen der Schlichtmaschine wird das Relais Ry1 geschlossen, um an die Drehzahleinstellschaltung 11 das Langsamlauf-Befehlssignal S1 anzulegen. Infolgedessen wird die Drehzahleinstellvorrichtung STv1 gewählt, woraufhin dann gemäß der Darstellung in Fig. 3 das Ausgangssignal des Sägezahnsignalgenerators 11a, nämlich ein Sollbetriebsge­ schwindigkeitssignal SVL mit der vorbestimmten Beschleuni­ gungsgeschwindigkeit α1 bis zu der niedrigen Soll-Arbeitsge­ schwindigkeit VL1 ansteigt, auf der die Arbeitsgeschwindig­ keit der Schlichtmaschine gehalten wird. D.h., der Zuführmo­ tor M1 wird durch die Drehzahlregeleinheit 10 entsprechend dem Sollbetriebsgeschwindigkeitssignal SVL gesteuert, wo­ durch die Schlichtmaschine angelassen und beschleunigt wird, bis die Arbeitsgeschwindigkeit VL die niedrige Soll-Arbeits­ geschwindigkeit VL1 erreicht. Darauffolgend wird das Relais Ry2 geschlossen, um an die Drehzahleinstellschaltung 11 das Schnellauf-Befehlssignal S2 anzulegen, so daß infolgedessen die Schlichtmaschine mit der vorbestimmten Beschleunigungs­ geschwindigkeit α1 beschleunigt wird, bis die Arbeitsge­ schwindigkeit die hohe Soll-Arbeitsgeschwindigkeit VL2 er­ reicht. Danach wird der Betrieb der Schlichtmaschine mit der hohen Soll-Arbeitsgeschwindigkeit fortgesetzt.

In der Zugkraftregeleinheit 20 bilden der Steuerverstärker 24 der Summierschaltungspunkt 23 und der Stromdetektor 24a einen Unter-Stromregelkreis. Da das Umschaltrelais Ry4 auf den Steuerverstärker 22 geschaltet ist, ist für die Zug­ kraftregelung ein eingeschlossener Regelkreis gebildet, um den Wickelmotor M2 derart zu steuern, daß die mittels der Kraftmeßdose LC erfaßte Zugkraft F an der Kette S mit einer an der Zugkrafteinstellvorrichtung STf eingestellten Soll-Zugkraft Fo übereinstimmt. Infolgedessen wird auch dann, wenn sich die Arbeitsgeschwindigkeit VL gemäß der Darstel­ lung in Fig. 3 ändert, von der Zugkraftregeleinheit 20 das Drehmoment des Wickelmotors M2 so geregelt, daß die Zugkraft F an der Kette S immer mit der Soll-Zugkraft Fo überein­ stimmt.

Während des stationären bzw. gleichbleibenden Betriebs der Schlichtmaschine, bei dem entweder das Relais Ry1 oder das Relais Ry2 geschlossen ist, wird von dem Drehzahlverhältnis­ detektor 31 der Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 fortge­ setzt ein Drehzahlverhältnis A = n2/n1 ermittelt, wobei n1 die Drehzahl des Zuführmotors M1 ist, die durch das an den Drehzahlverhältnisdetektor 31 angelegte Zuführdrehzahlsignal Sm1 dargestellt ist, und n2 die Drehzahl des Wickelmotors M2 ist, die durch das an den Drehzahlverhältnisdetektor 31 angelegte Wickeldrehzahlsignal Sm2 dargestellt ist.

Wenn das Relais Ry3 geschlossen wird, um an die Drehzahlein­ stellschaltung 11 das Bremsbefehlssignal S3 anzulegen, wird von der Drehzahleinstellschaltung 11 das Sollbetriebsge­ schwindigkeitssignal SVL mit der hohen Abbremsungsgeschwin­ digkeit α2 auf "0" verringert. Infolgedessen wird zum Anhal­ ten der Schlichtmaschine der Zuführmotor M1 schnell abge­ bremst. Da während der Verlangsamung des Zuführmotors M1 die mit dem Drehzahlverhältnisdetektor 31 verbundenen beiden Relais Ry1 und Ry2 geöffnet sind, gibt der Drehzahlverhält­ nisdetektor 31 an die Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung 32 ein Signal ab, das den Wert des Drehzahlverhältnisses A im Moment des Schließens des Relais Ry3, nämlich den Wert des Drehzahlverhältnisses A während des gleichbleibenden Betriebs darstellt; die Drehzahlverhältniseinstelleinrich­ tung 32 speichert den Wert des Drehzahlverhältnisses A und gibt diesen an den Drehzahlverhältnisumsetzer 33 als Dreh­ zahlverhältnis Ao für den Bremsvorgang ab. Da das Zuführ­ drehzahlsignal Sm1 an den Drehzahlverhältnisumsetzer 33 angelegt ist, wird von diesem die Drehzahl n1 des Zuführmo­ tors M1 mit dem Drehzahlverhältnis Ao multipliziert, um die Drehzahl n2 für den Wickelmotor M2 zu erhalten, und an den Summierschaltungspunkt 34 ein der Drehzahl n2 entsprechendes Drehzahlführungssignal S_R angelegt.

Der Drehzahlgeber TG2 führt dem Subtrahieranschluß des Sum­ mierschaltungspunkts 34 fortgesetzt das der Ist-Drehzahl n2 des Wickelmotors M2 entsprechende Wickeldrehzahlsignal Sm2 zu. Wenn das Relais Ry3 geschlossen wird, wird das Relais Ry4 von dem Steuerverstärker 22 auf den Steuerverstärker 35 umgeschaltet. Danach bilden der Summierschaltungspunkt 34, der Steuerverstärker 35, der Summierschaltungspunkt 23 und der Steuerverstärker 24 ein Drehzahlregelsystem für das Regeln der Drehzahl des Wickelmotors M2 auf eine Soll-Dreh­ zahl, die durch das Drehzahlführungssignal S_R bestimmt ist. Auf diese Weise wird die Drehzahl n2 des Wickelmotors M2 entsprechend der Drehzahl n1 des Zuführmotors M1 derart gesteuert, daß das Drehzahlverhältnis Ao aufrecht erhalten wird (mit dem Wert des Drehzahlverhältnisses A bei dem stationären bzw. gleichbleibendem Betrieb unmittelbar vor dem Liefern des Bremsbefehlssignals 53).

Der Wert des Drehzahlverhältnisses A (= n2/n1) für den gleichbleibenden Betrieb wird so festgelegt daß die Zug­ kraft F an der Kette S mit der vorbestimmten bzw. Soll- Zugkraft Fo übereinstimmt, und das Drehzahlverhältnis Ao für die Abbremsung ist gleich dem Wert des Drehzahlverhältnisses A bei dem gleichbleibenden Betrieb; daher kann die Zugkraft F nicht stark von der Soll-Zugkraft Fo abweichen, wenn das Relais Ry4 zum Öffnen des geschlossenen Zugkraftregelkreises mit den Steuerverstärkern 22 und 24 der Zugkraftregeleinheit 20 umgeschaltet wird. Wenn der geschlossene Zugkraftregel­ kreis geöffnet wird, wird der Wickelmotor M2 der Drehzahlre­ gelung mit hervorragenden Ansprecheigenschaften des ge­ schlossenen Regelkreises mit den Steuerverstärkern 24 und 35 unterzogen. Infolgedessen kann der Wickelmotor M2 auf rich­ tige Weise entsprechend dem schnellen Bremsen des Zuführmo­ tors M1 geregelt werden. Wenn der Steuerverstärker 35 mit einem Integrationsglied ausgestattet ist, ist eine weitere genaue Nachführregelung des Wickelmotors M2 unter Anwendung der Summe der vorangehenden Abweichungsdaten ermöglicht.

Das Relais Ry3 kann zum Erzeugen des Bremsbefehlssignals S3 zum Anhalten der Schlichtmaschine geschlossen werden, wenn einer der Kettgarne oder Fäden der Kette S gerissen ist oder wenn die Bedienungsperson einen Stopschalter betätigt. D.h., das schnelle Abbremsen und Anhalten der Schlichtmaschine kann automatisch dadurch erreicht werden, daß durch ein Fadenbruchsignal aus einem geeigneten Fadenbruchdetektor automatisch das Relais Ry3 geschlossen wird.

Die an den Eingangsanschluß des Drehzahlverhältnisdetektors 31 angeschlossenen Relais Ry1 und Ry2 können durch ein anderes Relais Ry5 ersetzt werden, welches nur dann ge­ schlossen ist, wenn die Schlichtmaschine mit der niedrigen Soll-Arbeitsgeschwindigkeit VL1 oder der hohen Soll-Arbeits­ geschwindigkeit VL2 gemäß Fig. 3 betrieben wird. Wenn das Relais Ry5 verwendet wird, wird von dem Drehzahlverhältnis­ detektor 31 das Drehzahlverhältnis A nur bei geschlossenem Relais Ry5 erfaßt, so daß der Wert des Drehzahlverhältnisses A während des Übergangsbetriebszustands, nämlich während der Beschleunigung der Schlichtmaschine auch dann nicht in der Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung 32 gespeichert wird, wenn zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt ein Fadenbruch auftritt und das Bremsbefehlssignal S3 erzeugt wird; dies ermöglicht eine weiter stabilisierte schnelle Bremsungs- und Anhalteregelung.

Wenn es erforderlich ist, wird das Integrationsglied des Steuerverstärkers 35 in einer anderen Periode als der Brems­ zeit rückgesetzt, um das Aufsummieren von Abweichungssigna­ len zu vermeiden, die während des Übergangsbetriebszustands der Schlichtmaschine, nämlich während deren Beschleunigung erzeugt werden. Da ferner der Drehzahlverhältnisdetektor 31 und der Drehzahlverhältnisumsetzer 33 nur zum Bestimmen der Drehzahl n2 durch das Multiplizieren der Drehzahl n1 mit dem Drehzahlverhältnis A dienen, kann der Drehzahlverhältnisde­ tektor 31 das Drehzahlverhältnis n1/n2 berechnen und der Drehzahlverhältnisumsetzer 33 an einen Subtrahieranschluß des Summierschaltungspunkts 34 angeschlossen werden.

Die Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 kann auf verschiede­ nerlei Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann gemäß Fig. 4 das Zuführdrehzahlsignal Sm1 an den Drehzahlverhält­ nisdetektor 31 über eine Leitung angelegt werden, die von einer Leitung abzweigt, welche den Drehzahlverhältnisumset­ zer 33 mit dem Summierschaltungspunkt 34 verbindet. Zur Zeitsteuerung der Berechnung des Drehzahlverhältnisses A während des gleichbleibenden Betriebs wird ein Relais Ry zwischen den Drehzahlverhältnisdetektor 31 und die Drehzahl­ verhältniseinstelleinrichtung 32 geschaltet. Wenn das Relais Ry geschlossen ist, vergleicht der Drehzahlverhältnisdetek­ tor 31 An1 und n2 und bestimmt den Wert des Drehzahl­ verhältnisses A derart, daß sich An1 = n2 ergibt, um damit das mittels der Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung 32 eingestellte Drehzahlverhältnis fortzuschreiben, mit dem im weiteren der Drehzahlverhältnisumsetzer arbeitet. Wenn das Bremsbefehlssignal S3 erzeugt wird, wird das Relais Ry ge­ öffnet, so daß der zu diesem Zeitpunkt in der Drehzahlver­ hältniseinstelleinrichtung 32 gespeicherte Wert des Dreh­ zahlverhältnisses A für den Abbremsungsvorgang herangezogen wird. Auf diese Weise wirkt die abgewandelte Drehzahlver­ hältnissteuereinheit 30 gleichermaßen wie die in Fig. 1 gezeigte Drehzahlverhältnissteuereinheit 30.

Da der Drehzahlverhältnisdetektor 31 der in Fig. 4 gezeigten Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 nur zur Erfassung von An1 = n2 dient, kann gemäß Fig. 5 der Drehzahlverhältnisdetektor 31 durch einen Verstärker 36 ersetzt werden, der an eine Leitung angeschlossen ist, welche von einer Leitung ab­ zweigt die den Summierschaltungspunkt 34 mit dem Steuerver­ stärker 35 verbindet.

Wenn sowohl das Zuführdrehzahlsignal Sm1 als auch das Wickeldrehzahlsignal Sm2 Impulssignale sind, können als Hauptkomponenten der Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 di­ gitale Einrichtungen benutzt werden. Gemäß Fig. 6 sind ein Drehzahlverhältnisdetektor 41, eine Drehzahlverhältnisein­ stelleinrichtung 42, ein Drehzahlverhältnisumsetzer 43, ein Abweichungszähler 44 und ein Digital/Analog-Wandler 45 digi­ tale Einrichtungen. Der Drehzahlverhältnisdetektor 41 be­ steht aus Zählern 41a für die jeweilige Aufnahme des Zuführ­ drehzahlsignals Sm1 und des Wickeldrehzahlsignals Sm2 und einem Dividierer 41b für das Verarbeiten der Ausgangssignale der Zähler 41a durch Division.

Der Drehzahlverhältnisdetektor 41, die Drehzahlverhältnis­ einstelleinrichtung 42, der Drehzahlverhältnisumsetzer 43, der Abweichungszähler 44 und der Digital/Analog-Wandler 45 nach Fig. 6 entsprechen jeweils dem Drehzahlverhältnisdetek­ tor 31, der Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung 32, dem Drehzahlverhältnisumsetzer 33 und dem Summierschaltungspunkt 34 nach Fig. 1. Der Abweichungszähler 44 berechnet die Differenz-zwischen einem an dessen Aufwärtszählungseingang U angelegten Impulssignal und einem an dessen Abwärtszählungs­ eingang D angelegten Impulssignal. Wenn das Relais Ry ge­ schlossen ist, zählen die Zähler 41a jeweils die Anzahl der Impulse des Zuführdrehzahlsignals Sm1 bzw. des Wickeldreh­ zahlsignals Sm2. Der Dividierer 41b berechnet periodisch oder jedesmal dann, wenn der Inhalt von mindestens einem der Zähler 41a einen vorbestimmten Wert erreicht, das Drehzahl­ verhältnis A zwischen den Inhalten der Zähler 41a und gibt das Drehzahlverhältnis A an die Drehzahlverhältniseinstell­ einrichtung 42 ab. Naturgemäß müssen die von der Drehzahl­ verhältniseinstelleinrichtung 42 und dem Drehzahlverhältnis­ umsetzer 43 verarbeiteten Daten Wertziffern hinsichtlich Digitalstellen haben.

Die in Fig. 6 gezeigte Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 kann gemäß der Darstellung in Fig. 7 in eine Drehzahlver­ hältnissteuereinheit 30 abgewandelt werden, die zusammen mit dem Drehzahlverhältnisdetektor 31 und dem Drehzahlverhält­ nisumsetzer 33 Drehzahlspeicher 37 enthält, die Inhalte der Drehzahlspeicher 37 werden mittels der während des Schließens des Relais Ry erfaßten Drehzahlen n1 und n2 auf den letzten Stand gebracht. Der Drehzahlverhältnisdetektor 31 berechnet das Drehzahlverhältnis Ao = n2/n1 aus den Drehzahlen n1 und n2, die bei offenem Relais Ry in die Drehzahlspeicher 37 eingespeichert sind, und gibt das Dreh­ zahlverhältnis Ao an den Drehzahlverhältnisumsetzer 33 ab.

Die Funktionen der vorangehend beschriebenen Drehzahlver­ hältnissteuereinheiten der Regeleinrichtung können auf ein­ fache Weise mittels einer Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 ausgeführt werden, die gemäß Fig. 8 einen Mikrocomputer bzw. eine Recheneinheit 48 enthält. Durch Zähler 46 und 47 werden jeweils Zählstände N1 und N2 für das Zuführdrehzahlsignal Sm1 und das Wickeldrehzahlsignal Sm2 gezählt, während an die Recheneinheit 48 die Relais Ry und Ry3 angeschlossen sind.

Die Funktion der in Fig. 8 gezeigten Drehzahlverhältnis­ steuereinheit 30 wird nachstehend anhand des in Fig. 9 gezeigten Ablaufdiagramms beschrieben.

Bei einem Schritt 1 wird ermittelt, ob das Relais Ry ge­ schlossen ist. Wenn dies der Fall ist, wird bei einem Schritt 2 ermittelt, ob der Inhalt N1 des Zählers 46 minde­ stens gleich einer Konstante N ist. Wenn dies bei dem Schritt 2 der Fall ist, wird bei einem Schritt 3 ein Dreh­ zahlverhältnis A = N2/N1 berechnet und in einem Speicher abgespeichert, wonach bei einem Schritt 4 die Zähler 46 und 47 gelöscht werden.

Wenn das Relais Ry geöffnet ist und das Relais Ry3 für das Erzeugen des Bremsbefehlssignals 53 geschlossen ist, nämlich die Antwort bei dem Schritt 1 negativ und die Antwort bei einem Schritt 5 positiv ist, wird bei einem Schritt 6 aus der Drehzahl n1 bzw. N1 und dem letzten Wert des Drehzahl­ verhältnisses A ein Wert AN1 berechnet und die Differenz zwischen dem Wert AN1 und der Drehzahl n2 bzw. N2 aufsum­ miert, wonach dann bei einem Schritt 8 der Summenwert in den Digital/Analog-Wandler 45 eingegeben wird. Die Drehzahlen n1 und n2 sind durch die mittels der Zähler 46 und 47 gezählten Zählstände N1 und N2 angegeben. Bei dem Schritt 6 kann ein geeignetes Rechenergebnis X mit Wertziffern für Dezimalstel­ len erhalten werden, da das Drehzahlverhältnis A bedeutsame Ziffern für Dezimalstellen hat. Nachdem das Relais Ry3 ge­ öffnet und der Bremsvorgang abgeschlossen wurde, werden der Rechenwert X und die Zählwerte N1 und N2 gelöscht, wonach dann wieder der Bereitschaftszustand der Drehzahlverhältnis­ steuereinheit 30 herbeigeführt wird.

Es ist offensichtlich, daß der Schritt 3 nach Fig. 9 der Funktion des Drehzahlverhältnisdetektors 31 und der Dreh­ zahlverhältniseinstelleinrichtung 32 nach Fig. 1 entspricht, während die Schritte 6 und 8 die Funktion des Drehzahlver­ hältnisumsetzers 33 nach Fig. 1 entsprechen. Die Berechnung A = N1/N2 bei dem Schritt 3 und die Berechnung X = AN1-N2 + X bei dem Schritt 6 sind der Verbindung des Drehzahlver­ hältnisumsetzers 33 mit dem Subtrahieranschluß des Summier­ schaltungspunkts 34 nach Fig. 1 äquivalent.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kön­ nen anstelle der mittels des Drehzahlverhältnisdetektors 31 oder dergleichen berechneten, in der Drehzahlverhältnisein­ stelleinrichtung 32 oder dergleichen gespeicherten und von dem Drehzahlverhältnisumsetzer 33 oder dergleichen während des Abbremsens benutzten Drehzahlverhältnisse A und Ao je­ weils Werte (1+δ)A bzw. (1+δ)Ao mit einer kleinen positiven Zahl δ in der Größenordnung von 0,01 oder weniger benutzt werden, um während des Abbremsens der Schlichtmaschine ein zufälliges Entspannen der Kette S dadurch zu verhindern, daß die Drehzahl n2 des Wickelmotors M2 auf eine Drehzahl ange­ setzt wird, die geringfügig höher als die vorbestimmte Dreh­ zahl für den stationären bzw. gleichbleibenden Betrieb ist.

Gemäß Fig. 10 kann das Ausgangssignal der Drehzahlverhält­ nissteuereinheit 30 an den Addieranschluß des Summierschal­ tungspunkts 23 der Zugkraftregeleinheit 20 angelegt werden, ohne daß der geschlossene Regelkreis der Zugkraftregelein­ heit 20 geöffnet wird; dadurch kann die Regelungsart der Regeleinheit durch Unterdrücken von den Steuerverstärker 24 beeinträchtigenden Störungen stoßfrei auf eine Bremsrege­ lungsart umgestellt werden. In diesem Fall setzt das den Steuerverstärker 22 enthaltende Zugkraftregelsystem seine Funktion während des Bremsvorgangs fort. Durch die fortge­ setzte Funktion des Zugkraftregelsystems wird jedoch die Funktion der Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 nicht beein­ trächtigt, da die Ansprechgeschwindigkeit des Zugkraftregel­ systems ausreichend gering ist. Das Relais Ry4 für das Einleiten der Steuerung durch die Drehzahlverhältnissteuer­ einheit 30 kann entweder an den Ausgang oder (gemäß Fig. 11) an den Eingang des Steuerverstärkers 35 angeschlossen wer­ den.

Obgleich die Ansprechgeschwindigkeit des Zugkraftregelsys­ tems niedrig ist, könnte das über den Steuerverstärker 22 an den Summierschaltungspunkt 23 angelegte Abweichungssignal des Zugkraftregelsystems die Auswirkung des mittels der Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 eingesetzten Werts aufheben. Es ist daher vorteilhaft, auf das Schließen des Relais Ry4 hin die Soll-Zugkraft Fo auf eine Zugkraft (1+δ)Fo zu ändern, wenn die Drehzahlverhältnisse (1+δ)A und (1+δ)Ao in der Drehzahlverhältnissteuereinheit 30 angesetzt werden, die gemäß der Darstellung in Fig. 10 und 11 mit dem Summierschaltungspunkt 23 der Zugkraftregeleinheit 20 ohne Öffnen des geschlossenen Regelkreises der Zugkraftregelein­ heit 20 verbunden ist.

Die beschriebene Regeleinrichtung ist auch für eine Wickel­ maschine wie eine Kettbaummaschine anwendbar, in welcher gemäß Fig. 12 ein Zuführmotor M1 mittels der Zugkraftregel­ einheit 20 gesteuert wird und ein Wickelmotor M2 mittels der Drehzahlregeleinheit 10 gesteuert wird. In diesem Fall re­ gelt die Drehzahlregeleinheit 10 die Drehzahl des Wickelmo­ tors M2 entsprechend einem Signal aus einem Drehzahlgeber TGL_L, der zum Messen der Arbeitsgeschwindigkeit VL der Wickelmaschine direkt mit der Spannrolle R3 verbunden ist, und die Zugkraftregeleinheit 20 das Drehmoment des Zuführmo­ tors M1 entsprechend der mittels der Kraftmeßdose LC gemes­ senen Zugkraft F, während die Drehzahlverhältnissteuerein­ heit 30 Signale über die jeweiligen Drehzahlen n1 und n2 des Zuführmotors M1 und des Wickelmotors M2 empfängt und während des Abbremsens die Drehzahl des Zuführmotors M1 entsprechend der Drehzahl des Wickelmotors M2 steuert. Andererseits sind der Zuführmotor M1 und der Wickelmotor M2 jeweils mit zu­ sätzlichen Bremsvorrichtungen DB1 und DB2 versehen, die jeweils durch die Zugkraftregeleinheit 20 bzw. die Drehzahl­ regeleinheit 10 derart gesteuert werden, daß unzureichende Bremsdrehmomente des Zuführmotors M1 bzw. des Wickelmotors M2 ergänzt werden.

Die Regeleinrichtung ist auch bei verschiedenartigen Wickel­ maschinen für das Aufwickeln eines Erzeugnisses unter Rege­ lung der Zugspannung mit einem Zuführmotor M1 für den An­ trieb einer Zuführwalze R1 und mit einem Wickelmotor M2 für den Antrieb einer Aufwickelspindel bzw. eines Kettbaums R2 anwendbar.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß er­ findungsgemäß während der Abbremsung die mittels der Zug­ kraftregeleinheit geregelte Motordrehzahl durch die Dreh­ zahlverhältnissteuereinheit entsprechend der mittels der Drehzahlregeleinheit geregelten Motordrehzahl gemäß dem für den gleichbleibenden Betrieb geltenden Drehzahlverhältnis zwischen den Drehzahlen des Zuführmotors bzw. des Wickelmo­ tors gesteuert wird und durch die Drehzahlverhältnissteuer­ einheit mit hoher Ansprechgeschwindigkeit die Zugspannung an dem Erzeugnis auf einem Wert gehalten wird, der im wesentli­ chen der gleiche wie derjenige einer vorbestimmten Zugspan­ nung für den stationären bzw. gleichbleibenden Betrieb ist. Auf diese Weise wird mit der erfindungsgemäßen Regeleinrich­ tung die für das Anhalten der Wickelmaschine benötigte Zeit beträchtlich verkürzt.

Für eine Wickelmaschine ward eine Regeleinrichtung angege­ ben, mit der die Zugspannung an einem von einer Zuführwalze zu einer Aufwickelspindel verlaufenden Erzeugnis geregelt wird. Die Regeleinrichtung enthält eine Drehzahlverhältnis­ steuereinheit mit hoher Ansprechgeschwindigkeit zum genauen Steuern der jeweiligen Drehzahlen eines Zuführmotors für den Antrieb der Zuführwalze und eines Wickelmotors für den An­ trieb der Aufwickelspindel während einer Abbremsung der Wickelmaschine, um hierbei das Erzeugnis unter einer Span­ nung zu halten, die im wesentlichen gleich einer vorbestimm­ ten Zugspannung für den gleichbleibenden Betrieb ist. Mit der Regeleinrichtung wird die für das Anhalten der Wickelma­ schine benötigte Zeit auf das Mindestmaß verkürzt.

Claims (8)

1. Regeleinrichtung für eine Wickelmaschine, zum Regeln der Zugspannung eines von einer Zuführwalze zu einer Aufwickelspindel ablaufenden Erzeugnisses, mit einer Drehzahlregeleinheit zum Regeln der Drehzahl der Zuführwalze und einer Zugkraftregeleinheit zum Regeln des Drehmoments der Aufwickelspindel, um die Zugspannung an dem gerade aufgewickelten Erzeugnis zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gemeinsamen Abbremsen von Zuführwalze und Aufwickelspindel die Zugkraftregeleinheit abgeschaltet und die Drehzahl der Aufwickelspindel während des Bremsvorgangs auf der Basis des unmittelbar vor dem Bremsbeginn ermittelten Drehzahlverhältnisses (A) zwischen der Zuführwalze und der Aufwickelspindel gesteuert wird, wobei während des Bremsvorgangs das Drehzahlverhältnis (A) konstant bleibt.

2. Regeleinrichtung für eine Wickelmaschine, zum Regeln der Zugspannung eines von einer Zuführwalze zu einer Aufwickelspindel ablaufenden Erzeugnisses, mit einer Drehzahlregeleinheit zum Regeln der Drehzahl einer Aufwickelspindel und einer Zugkraftregeleinheit zum Regeln des Drehmoments der Zuführwalze, um die Zugspannung an dem gerade aufgewickelten Erzeugnis zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gemeinsamen Abbremsen von Zuführwalze und Aufwickelspindel die Zugkraftregeleinheit abgeschaltet und die Drehzahl der Zuführwalze während des Bremsvorgangs auf der Basis des unmittelbar vor dem Bremsbeginn ermittelten Drehzahlverhältnisses (A) zwischen der Zuführwalze und der Aufwickelspindel gesteuert wird, wobei während des Bremsvorgangs das Drehzahlverhältnis (A) konstant bleibt.

3. Regeleinrichtung für eine Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführwalze mittels eines Zuführmotors (M1) und die Aufwickelspindel mittels eines Wickelmotors (M2) antreibbar ist, wobei die Drehzahlregeleinheit oder die Zugkraftregeleinheit auf den jeweils zugeordneten Motor einwirkt und,
daß eine Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) vorgesehen ist, die während eines Bremsvorgangs die Drehzahl des Motors (M1; M2), dessen Drehmoment zur Zugkraftregulierung geregelt wird, auf der Basis des Drehzahlverhältnisses (A) steuert.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) einen Drehzahlverhältnisdetektor (31) zum Erfassen des Verhältnisses (A) zwischen der Drehzahl (n1) des Zuführmotors (M1) und der Drehzahl (n2) des Wickelmotors (M2), eine Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung (32) zum Speichern des letzten Drehzahlverhältnisses und einen Drehzahlverhältnisumsetzer (33) zum Bestimmen der Drehzahl entweder des Zuführmotors oder des Wickelmotors entsprechend der Drehzahl des anderen Motors und dem in der Drehzahlverhältniseinstelleinrichtung gespeicherten letzten Drehzahlverhältnis während der Abbremsung der Wickelmaschine aufweist.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) einen Drehzahlspeicher (37) zum Speichern der jeweiligen Drehzahlen (n1, n2) des Zuführmotors (M1) und des Wickelmotors (M2), einen Drehzahlverhältnisdetektor (31) zum Erfassen des Verhältnisses (A) zwischen der in dem Drehzahlspeicher gespeicherten Drehzahl des Zuführmotors und der in dem Drehzahlspeicher gespeicherten Drehzahl des Wickelmotors und einen Drehzahlverhältnisumsetzer (33) zum Bestimmen der Drehzahl entweder des Zuführmotors oder des Wickelmotors entsprechend der Drehzahl des anderen Motors und dem mittels des Drehzahlverhältnisdetektors erfaßten Drehzahlverhältnis aufweist.

6. Regeleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) jeweilige Zähler (46, 47) zum Zählen der Drehzahl (n1) des Zuführmotors (M1) bzw. der Drehzahl (n2) des Wickelmotors (M2) und eine Recheneinheit (48) aufweist, die aus den Zählständen der Zähler das Drehzahlverhältnis (A) zwischen den jeweiligen Drehzahlen des Zuführmotors und des Wickelmotors berechnet und die Drehzahl entweder des Zuführmotors oder des Wickelmotors aus dem Drehzahlverhältnis und der Drehzahl des anderen Motors bestimmt.

7. Regeleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Eingabe eines Bremsbefehlssignals die geschlossene Regelschleife der Zugkraftregeleinheit (20) geöffnet und die Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) an die Zugkraftregeleinheit angeschlossen wird (Fig. 1).

8. Regeleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Eingabe eines Bremsbefehlssignals die Drehzahlverhältnissteuereinheit (30) an die Zugkraftregeleinheit (20) ohne Öffnung der geschlossenen Regelschleife der Zugkraftregeleinheit angeschlossen wird (Fig. 10).