DE739669C

DE739669C - Control device for regulating the speed of winding rolls, especially for the paper and textile industry

Info

Publication number: DE739669C
Application number: DES137668D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Philippi
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-07-01
Filing date: 1939-07-01
Publication date: 1943-10-01

Description

Steuereinrichtung zur Regelung der Drehzahl von Wickelrollen, insbesondere für die Papier- und Textilindustrie Bei Wickelrollen zum Auf-, Ab- oder Umwickeln von Papier- oder Gewebebahnen u. dgl., bei welchen die Drehzahl des Wickelmotors über den gesamten Wickelbereich mittels einer den Wickelhalbmesser abtastenden mechanischen Vorrichtung (Abtastrolle) gesteuert wird, stören die Abtastrollen und ihre mechanischen Verbindungsglieder zum Drehzahlregler das freie Hantieren beim Auflegen und Abnehmen der Bahnen. Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung durch Verwendung einer lichtelektrischen Steuereinrichtung zur Regelung der Drehzahl von Wickelrollen, insbesondere für die Papier-und Textilindustrie, vermieden werden.Control device for regulating the speed of winding rolls, in particular for the paper and textile industry For winding rolls for winding, unwinding or rewinding of paper or fabric webs and the like, in which the speed of the winding motor over the entire winding area by means of a mechanical scanning device that scans the winding radius Device (scanning roller) is controlled, disturb the scanning rollers and their mechanical Links to the speed controller allow free handling when putting on and taking off of the railways. These disadvantages are addressed by the present invention through use a photoelectric control device to regulate the speed of winding rolls, especially for the paper and textile industry.

Lichtelektrische Schalteinrichtungen zur Überwachung .ganz bestimmter Wickelzustände, z. B. des Zustandes der Vollbewicklung oder Vollabwicklung, sind bekannt. Zur Betätigung von Regelvorrichtungen für die Drehzahl des Wickelmotörs muß jedoch der Bewicklungszustand der Rolle über den ganzen Wicklungsbereich abgetastet werden und, wie bei mechanischen. Abtastvorrichtungen, ständig auf die Regelvorriehtung für die Motordrehzahl einwirken.Photoelectric switching devices for monitoring. Quite certain Winding conditions, e.g. B. the state of full winding or full winding are known. For operating control devices for the speed of the winding motor however, the winding state of the roll must be scanned over the entire winding area and, as with mechanical. Scanners, constantly on the control device act on the engine speed.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung in der Weise gelöst, daß der Bewicklungszustand der Rolle ständig mittels eines optisch parallel zur Achse der Rolle gerichteten Lichtstrahls oder Lichtstrahlenbündels einer Lichtzellenanordnung abgetastet wird.This object is achieved by the invention in such a way that the Winding state of the roll constantly by means of an optically parallel to the axis of the Role of directed light beam or light beam of a light cell arrangement is scanned.

In welcher Weise die lichtelektrische Abtastung des Wickelzustandes mittels eines optisch parallel zur Achse der Wickelrolle gerichteten Lichtstrahlenbündels erfindungsgemäß erfolgen kann, zeigt beispielsweise rein schematisch Fig. T, wo die Wickelrolle mit t bezeichnet ist, mit 2 die von einer Lichtquelle 3 ausgesandten, optisch gerichteten Lichtstrahlen, und mit 7 die Empfangslichtzellenanordnung, welche jeweils nur von den durch die Wickelrolle nicht abgedeckten Lichtstrahlen getroffen wird. Die Abtastung erfolgt hierbei erfindungsgemäß mittels eine über den gesamten radialen Wickelbereich 5 ausgedehnten flachen Lichtstrahlenbündels.In what way the photoelectric scanning of the winding state by means of a light beam that is optically parallel to the axis of the winding roll can take place according to the invention, shows, for example, purely schematically Fig. T, where the winding roll with t is designated, with 2 that of a light source 3 emitted, optically directed light beams, and with 7 the receiving light cell arrangement, which only by the light rays not covered by the winding roll is hit. According to the invention, the scanning is carried out by means of an the entire radial winding area 5 extended flat light beam.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 erfolgt die Abtastung des Bewicklungszustandesder Wickelrolle mittels mehrerer, über den gesamten radialen Wickelbereich in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneter Lichtsender 8, denen gleichviel oder mehr auf die nichtabgedeckten Lichtstrahlern bzw. Lichtmengen ansprechende Lichtzellen 9 als Empfänger gegenüberstehen.In an arrangement according to the invention according to FIG. 2, the scanning takes place the winding state of the winding roll by means of several, over the entire radial Winding area at a mutual distance from each other arranged light transmitter 8, which equal or more responsive to the uncovered light emitters or light quantities Opposite light cells 9 as a receiver.

Fig. 3 zeigt in Vorderansicht eine Abtastvorrichtung nach Fig. i oder 2 mit angedeuteter Optik und Blenden .I für die gerichtete Lichtstrahlen aussendende Lichtquelle 3 bzw. Blenden und Optik 6 für die empfangende Lichtzelle 7.Fig. 3 shows a front view of a scanning device according to Fig. I or 2 with indicated optics and diaphragms .I for emitting directed light beams Light source 3 or screens and optics 6 for the receiving light cell 7.

Im Fig. i ist der von der Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrom mittels einer (nicht dargestellten) Optik in ein gerichtetes flaches Lichtstrahlenbündel von etwa dem Halbmesser der vollgewickelten Rolle entsprechender Breite auseinandergezogen und wird, soweit das Lichtstrahlenbündel nicht von der Wickelrolle abgedeckt wird, mittels einer entsprechenden Optik auf der Empfängerseite wieder gesammelt der Lichtzellenanordnung zugeführt. Die empfangene Lichtmenge hängt mithin ab vom Wickelzustand und nimmt mit zunehmender Bewicklung stetig ab. Der von der empfangenen Lichtmenge ausgelöste Elektronenstrom der Lichtzelle wird erfindungsgemäß zur Regelung der Drehzahl der Wikkelrolle, entsprechend dem abgetasteten Wikkelzustand, verwendet, z. B. in der Weise, daß über einen Röhrenverstärker, dessen Gitter von der Lichtzelle gesteuert wird, die Steuerelektrode eines den Wickelmotor speisenden Gleichrichters beeinflußt wird.In FIG. I, the luminous flux emanating from the light source 3 is by means a (not shown) optics into a directed flat light beam pulled apart from about the radius of the fully wound roll of the corresponding width and is, as far as the light beam is not covered by the winding roll, The light cell arrangement is collected again by means of appropriate optics on the receiver side fed. The amount of light received therefore depends on the condition of the wound and increases steadily decreases with increasing winding. The one triggered by the amount of light received Electron flow of the light cell is according to the invention for regulating the speed of the Winding roller, according to the sensed winding condition, used, e.g. B. in the Way that via a tube amplifier whose grid is controlled by the light cell is influenced, the control electrode of a rectifier feeding the winding motor will.

Nach Fig. 2 wird der Wickelzustand mittels mehrerer, in radialer Richtung der Wikkelrolle benachbart angeordneter Lichtsender, die optisch parallel zur Achse der Wickelrolle gerichtete Lichtstrahlen oder Lichtstrahlenbündel aussenden, abgetastet, denen gleichviel oder je nach der Lichtzellenkonstruktion auch mehr Lichtzellenempfänger gegenüberstehen, die, untereinander parallel. geschaltet, mit ihrem Summerlelektronenstrom steuernd auf die Drehzahlregelung des Wickelmotors einwirken.According to Fig. 2, the winding state by means of several, in the radial direction The light transmitter arranged next to the winding roller, which is optically parallel to the axis emit light rays or bundles of light rays directed from the winding roll, scanned, equal to or, depending on the light cell construction, more light cell receivers facing those, parallel to each other. switched, with their buzzer electron stream have a controlling effect on the speed regulation of the winding motor.

Fig. d. ist als Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung gezeichnet. Der Wickelmotor io wird ,dabei aus dem Netz i r über einen Transformator 12 und einen Gleichrichter 13 gespeist. Die Steuerelektrode 23 dieses Gleichrichters ist an die Wicklung 14 eines als Stoßtransformator wirkenden Zwischentransformators 15 angeschlossen, dessen Wicklung 16 in an sich bekannter Weise aus dem Netz i i gespeist ist. Die Vorsättigungswicklung 18 des Zwischentransformators wird von einer Gleichstromquelle 17 über einen Regelwiderstand i9 gespeist, und die Wicklung 2o erhält über eine Verstärkerröhre 21 Strom aus der Anodenbatterie 22 des Verstärkers 21. Das Steuergitter 24 des Verstärkers 21 wird bei unbelichteter Lichtzelle? über eine Vorspannungsbatterie 25 und einen Gitterwiderstand 26 auf Leerlaufpotential gehalten und beim Ansprechen der Lichtzelle 7 von der Lichtzellenbatterie 27 über einen Widerstand 28 auf . Steuerpotential gebracht.Fig. D. is an embodiment of a control device according to the invention drawn. The winding motor io is from the network i r via a transformer 12 and a rectifier 13 fed. The control electrode 23 of this rectifier is to the winding 14 of an intermediate transformer acting as a surge transformer 15 connected, the winding 16 of which is taken from the network i i in a manner known per se is fed. The presaturation winding 18 of the intermediate transformer is of a Direct current source 17 fed through a variable resistor i9, and the winding 2o receives power from the anode battery 22 of the amplifier via an amplifier tube 21 21. The control grid 24 of the amplifier 21 is when the light cell is unexposed? above a bias battery 25 and a grid resistor 26 at open circuit potential held and when the light cell 7 responds from the light cell battery 27 over a resistor 28. Tax potential brought.

Sind mehrere im Verlauf eines Wickelvorgangs stufenweise czur Wirkung kommende Empfängerlichtzellen, wie in Fig.2, vorhanden, .dann können diese erfindungsgemäß gemeinsam über einen Verstärker 21, in an sich bekannter Weise mittels eines regelbar vorgesättigten Zwischentransformators 15, die Steuerelektrode 23 einer den Wickelmotor io speisenden Gleichrichteranordnung 13 steuern.If several are gradually effective in the course of a wrapping process incoming receiver light cells, as shown in FIG together via an amplifier 21, controllable in a manner known per se by means of a pre-saturated intermediate transformer 15, the control electrode 23 of the winding motor control io feeding rectifier arrangement 13.

Eine weitere .'Möglichkeit, den Wickelzustand nach der Erfindung lichtelektrisch abzutasten und davon abhängig die Drehzahl des Wickelmotors zu steuern, besteht darin, daß lediglich eine Abtastung des Außendurcirmessers der Wickelrolle mittels optisch parallel zur Achse der Wickelrolle gerichteter Lichtstrahlen erfolgt, in der Weise, daß die abtastende Lichtzellenanordnung ihre eigene Einstellung in radialer Richtung zur Achse der Wickelrolle selbsttätig der jeweiligen ZVicl:elhölie angepaßt steuert und dabei gleichzeitig mit einem ihrer bewegten Teile die Drehzahiregelvorrichtung des Wickel-.notors über den ganzen Wickelbereich steuert.Another .'Possibility to photoelectrically the winding state according to the invention to scan and to control the speed of the winding motor as a function of it, consists in that only a scan of the outer diameter of the winding roll by means of light rays directed optically parallel to the axis of the winding roll takes place in in such a way that the scanning light cell arrangement has its own adjustment in radial Direction to the axis of the winding roll automatically adapted to the respective ZVicl: elhölie controls and at the same time with one of its moving parts the speed control device of the winding motor controls over the entire winding area.

Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5. Bei dieser erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird die selbsttätige Einstellung der Lichtzellenanordnung entsprechend den Änderungen des Außendurchmessers der Wickelrolle mittels einer von der Lichtzellenanordnung selbst gesteuerten Verstellvorrichtung, z. B. Schraubspindeln, bewirkt, welche gleichzeitig mechanisch verstellend auf die Lichtzellenanordnung und auf die Drehzahlregelvorriehtung des Wickelmotors einwirken.An exemplary embodiment is shown in FIG. 5. In this embodiment according to the invention The control device will automatically adjust the light cell arrangement accordingly the changes in the outer diameter of the winding roll by means of one of the light cell arrangement self-controlled adjustment device, e.g. B. screw spindles, which causes the same time mechanically adjusting on the light cell arrangement and on the speed control device of the winding motor act.

Die in Fig. 5 gezeichneten Schraubspindeln 5o, 51 sind über Zahnräder 53 gekuppelt, und «erden gemeinsam von einem Verstellmotor 52 betätigt; sie verstellen somit, synchron bewegt, sowohl die Lichtzellenanordnung 7 als auch die Lichtquelle 3, welche die optisch gerichteten Lichtstrahlen erzeugt. Sobald sich der Wickeldurchmesser mit zunehmender Bewicklung ändert, werden die von der Lichtquelle ausgesandten gerichteten Lichtstrahlen mehr und mehr abgedeckt, und die lichtempfindliche Zelle 7 beginnt den Verstellmotor 52, was durch den Pfeil 54 angedeutet ist, jeweils so zu steuern, daß stets ein vorher bestimmtes einstellbares Maß beleuchteter Lichtzellenfläche aufrechterhalten wird, bei dem der Verstellmotor in Ruhe bleibt. Ein mit dem sich verstellenden Lichtzellenempfänger oder der Lichtquelle mechanisch verbundener Teil 56 steuert dabei die Drehzahlregelvorrichtung des Wickelmotors 58, z. B. die Einstellung eines Regelwiderstandes 57 im Felderregerstromkreis des Wickelmotors, wie in der Zeichnung angedeutet ist. Die mechanische Verstellung,der Drehzahlregelvofrichtung des Wickelmotors kann selbstverständlich auch von einem anderweitig gestalteten, auf einer der Schraubspindeln 5o oder 51 sitzenden Verstellorgan. aus erfolgen. Ändert sich der Durchmesser der Wickelrolle mit zunehmender Bewicklung, dann bewirkt die lichtelektrische Abtastung des Außendurchmessers, .daß die Lichtquelle 3 und die Empfangsanordnung 7 in Richtung des Pfeiles 55 stets selbsttätig synchron allen Änderungen des Außendurchmessers folgen, wobei die Wickelmotordrehzahl selbsttätig miteingeregelt wird.The screw spindles 50, 51 shown in FIG. 5 are coupled via gears 53 and are operated jointly by an adjusting motor 52; thus, moved synchronously, they adjust both the light cell arrangement 7 and the light source 3, which generates the optically directed light beams. As soon as the winding diameter changes with increasing winding, the directed light rays emitted by the light source are more and more covered, and the light-sensitive cell 7 begins the adjustment motor 52, which is indicated by the arrow 54, to control each time so that a predetermined one is always used adjustable amount of illuminated light cell surface is maintained, in which the adjusting motor remains at rest. A part 56 mechanically connected to the adjusting light cell receiver or the light source controls the speed control device of the winding motor 58, e.g. B. the setting of a variable resistor 57 in the field excitation circuit of the winding motor, as indicated in the drawing. The mechanical adjustment of the speed regulating device of the winding motor can of course also be carried out by an adjusting element which is designed in a different way and is seated on one of the screw spindles 50 or 51. made from. If the diameter of the winding roll changes as the winding increases, the photoelectric scanning of the outer diameter causes the light source 3 and the receiving arrangement 7 in the direction of the arrow 55 to always automatically and synchronously follow all changes in the outer diameter, with the winding motor speed being automatically regulated as well.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i..-Steuereinrichtung zur Regelung der Drehzahl von Wickelrollen, insbesondere für die. Papier- und Textilindustrie, bei welcher die Drehzahl des Wickelmotors über den gesamten Wickelbereich mittels einer den Bewicklungszustand der Rolle abtastenden Vorrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewicklungszustand der Wickelrolle (i) ständig mittels eines optisch parallel zur Achse der Wickelrolle gerichteten Lichtstrahles oder Lichtstrahlenbündels (2, 8) einer Lichtzellenanordnung (3, 7 bzw. 8, 9) abgetastet wird. PATENT CLAIMS: i ..- control device for regulating the speed of Winding rolls, especially for the. Paper and textile industry, in which the Speed of the winding motor over the entire winding area by means of the winding status the roller scanning device is controlled, characterized in that the Winding state of the winding roll (i) constantly by means of an optically parallel to Axis of the winding roll directed light beam or light beam (2, 8) a light cell arrangement (3, 7 or 8, 9) is scanned.

2. Steuereinriohtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Bewicklungszustandes der Wickelrolle (i) mittels eines über den gesamten radialen Wickelbereich ausgedehnten flachen Lichtstrahlenbündels (2, 8) erfolgt, dem eine oder mehrere auf die empfangene Lichtmenge ansprechende Lichtzellen (7, 9) als Empfänger gegenüberstehen. 2. Control device according to claim i, characterized in that the scanning of the winding state the winding roll (i) by means of an extended over the entire radial winding area flat light beam (2, 8) takes place, which one or more on the received Light cells (7, 9) responding to the amount of light as a receiver.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Bewicklungszustandes der Wickelrolle (i) mittels mehrerer, über den gesamten radialen Wickelbereich in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneter Lichtsender (8.) erfolgt, denen gleichviel oder mehr auf die empfangene Lichtmenge ansprechende Lichtzellen (9) als Empfänger gegenüberstehen. 3. Control device according to claim i, characterized in that the scanning of the winding state of the winding roll (i) takes place by means of several light transmitters ( 8) arranged at a mutual distance over the entire radial winding area, which light cells responding equally or more to the amount of light received (9) as recipients.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Verlaufe des Wickelvorgangs zur Wirkung kommenden, Empfängerlichtzellen (9) gemeinsam über einen Verstärker (21), in an sich bekannter Weise, mittels eines regelbar vorgesättigten, als Stoßtransformator wirkenden Zwischentransformators (15) die Steuerelektrode (23) einer den Wickelmotor (io) speisenden Gleichrichteranordnung (13) steuern. 4. Control device according to claim 3, characterized characterized in that the receiving light cells come into effect in the course of the winding process (9) together via an amplifier (21), in a manner known per se, by means of a adjustable pre-saturated intermediate transformer acting as a surge transformer (15) the control electrode (23) of a rectifier arrangement feeding the winding motor (io) (13) control.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abtastung lediglich des Außendurchmessers der Wickelrolle (i) mittels optisch parallel zur Achse der Rolle gerichteter Lichtstrahlen die abtastende Lichtzellenanordnung (3, 7) ihre eigene Einstellung in radialer Richtung zur Achse der Wickelrolle selbsttätig der jeweiligen Wickelhöhe angepaßt steuert und dabei gleichzeitig mit einem ihrer selbsttätig bewegten Teile (z. B. einem Kontaktarm 56) die Drehzahlregelvorrichtung (56, 57) des Wickelmotors (58) über den ganzen Bewicklungsbereich steuert. 5. Control device according to claim i, characterized in that when scanning only the outer diameter of the winding roll (i) by means of optical parallel to the axis of the roller directed light beams the scanning light cell arrangement (3, 7) their own adjustment in the radial direction to the axis of the winding roll automatically controls adapted to the respective winding height and at the same time with one of their automatically moving parts (z. B. a contact arm 56) the speed control device (56, 57) of the winding motor (58) controls over the entire winding area.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, -dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Einstellung der Lichtzellenanordnung (3., 7), entsprechend den Änderungen des Außendurchmessers der Wickelrolle (i), mittels einer von der Lichtzellenanordnung selbst gesteuerten Verstellvorvorrichtung, z. B. mittels von einem Verstellmotor (52) betätigten Schraubspindeln (5o, 5 r), bewirkt wird, welche gleichzeitig verstellend auf die Lichtzellenanordnung und auf die Drehzahlregelvorrichtung (56, 57) des Wickelmotors (58) einwirkt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr.228467, 6149:a.4; amerikanische Patentschrift Nr. 1 988:255, 2 147 421, 2 147 467.6. Control device according to claim 5, characterized in that the automatic adjustment of the light cell arrangement (3., 7), according to the changes in the outside diameter of the winding roll (i), by means of an adjusting device controlled by the light cell arrangement itself, z. B. by means of an adjusting motor (52) actuated screw spindles (5o, 5 r), is effected, which at the same time adjusting on the light cell arrangement and on the speed control device (56, 57) of the winding motor (58) acts. For demarcation of the subject of the application from the state of the art are in the grant procedure in Considered: German Patent No. 228467, 6149: a.4; american Patent No. 1 988: 255, 2 147 421, 2 147 467.