DE1588064A1 - Steuerung des relativen Gleichlaufs von Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

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Steuerung des relativen Oleiohlaufa von Gleichstrommotoren

B a r m a g Banner Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

WUPPERTAL

Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zur Steuerung des relativen Qlelohlaufs von Gleichstrommotoren oder -motorengruppen im Antrieb von Arbeitsmaschinen und Masohinenanlagen zur Herstellung oder Verarbeitung von faden-, band- oder itrangformigemGut, Insbesondere aus Materialien, die aus Zellulosederivaten bzw. thermoplastischen Kunststoffen bestehen.

In der Textilindustrie und in kunststoffverarbeitenden Betrieben werden vielfach Maschinen und Maschinenanlagen verwendet, in denen für aufeinanderfolgende Verfahrenssohritte mehrere Vorrichtungsgruppen mit unterschiedlichen Punktionen und unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben sind, wobei die Antriebsmotoren der einzelnen Vorrichtungen einer Gruppe immer mit denselben Drehzahlen umlaufen und sich zu Motorengruppen zusammenfassen lassen. In diesem Falle sei jeder Motor einer solchen Oruppe als "Einzelmotor" bezeichnet. Es 1st aber auch andererseits Ublloh, eine Vorrichtungsgruppe von einem einzigen Motor antreiben zu lassen, der, da die einzelne Vorrichtungsgruppe einen verfahrensgemäflen Tellabsohnltt der Maschine oder Maschinenanlage darstellt, als "Teilraotor" bezeichnet sein soll. Bs kommt hitr häufig für dl· Qualität der Erzeugnisse maßgeblich

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darauf an, daß die Betriebsbedingungen aufeinanderfolgender Verfahrensschritte stets gleich bleiben. Das bedeutet, daß der relative Gleichlauf der im Verfahrensweg hintereinanderliegenden und Jeweils für sich angetriebenen Teilvorrichtungen streng gewahrt bleiben muß. Bereits geringe Abweichungen von den vorgeschriebenen Drehzahlen und Drehzahlverhältnissen, beispielsweise im Streck- und Schrumpfprogramm von Chemiefäden, haben TIterSchwankungen zur Folge und können sich bei der Weiterverarbeitung, z.B. durch unterschiedliches Anfärben nachteilig auswirken.

Bekanntlich läßt sich bei Mehrmotorenantrieben ein beliebiges Drehzahlverhältnis fest einstellen und unter konstanten Betriebsbedingungen auoh einigermaßen aufrechterhalten, indem die Teilmotoren mit Speisespannungen von bestimmten, aber untereinander unterschiedlichen Höhen betrieben werden. Dieser Anordnung haftet der fUr Oleich· Strommotoren allgemein bekannte Nachteil an, daß die Drehzahl der Motoren von zu vielen Einflußfaktoren abhängt, um ohne Kontrolle und Nachregelung auf der Solldrehzahl bleiben zu können. Derartige Einflußfaktoren sind z.B. die Belastung und die Erwärmung des Motors während des Betriebs. Wesentlich bessere Konstanz der DrehzahlVerhältnisse erzielt man z.B. dadurch, daß man den Istwert der Drehzahl jedes Motors durch einen Tachogenerator erfaßt und die von diesem abgegebene Gleichspannung mit einer Sollwertspannung vergleicht bzw. die den Istwerten der verschiedenen Motordrehzahlen analogen Tachospannungen untereinander vergleicht und bei Abweichung durch eine Regelung korrigierend eingreift« Eine exakte, das heißt winkelgetreue Proportionalität der Drehzahlen läßt eich auf diese Welse Jedoch nicht erreichen«

Bei einer anderen bekannten Oleichlaufanordnung für Gleiohstrom-Mehrmotorenantrieb dient ein Gleichstrommotor als Leitmotor. Um die Winkeldifferenz des Leitmotors zu den Übrigen Gleichstrommotoren zu erfassen, sind die Motoren meohanlsoh, gegebenenfalls über stufenlos

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veränderliche Getriebe mit Drehstromgebermaschinen gekuppelt, die läufereeitig über einen Transformator verbunden sind, an dessen Sekundärwicklungen nach Oleichrichtung ein· der Winkel- bzw. Drehzahlabweichung proportionale Spannung abgenommen wird. Diese Spannung kann ohne Verstärkung dem Ankerkreis der Antriebsmotoren zugeführt werden, wo sie als Zusatz- oder Gegenspannung wirkt. Um beliebige Drehzahlverhältnisse einstellen zu können, ist die Verwendung von stufenlos veränderbaren Getrieben notwendig. Infolge des unvermeidlichen Schlupfes solcher Getriebe 1st die Einhaltung eines winkelgetreuen Gleichlaufes unmöglich. Aus diesem Grunde kann die beschriebene Einrichtung in Maschinen, die eine exakte Einhaltung der DrehzahlVerhältnisse erfordern, nicht verwendet werden«

Hiernach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den relativen Gleichlauf von mit verschiedenen Drehzahlen arbeitenden Teilmotoren oder Motorengruppen in strenger Abhängigkeit voneinander und mit größter Genauigkeit gegebenenfalls auch nach verfahrenstechnisch bedingten Programmen zu erzwingen. Außerdem sollen die Drehzahlprogramme aller in einer oder mehreren Maschinen zusammenwirkenden Gleichstrommotoren als Ganzes leicht austauschbar sein.

Erfahrungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Drehzahl jedes einzelnen Motors digital geregelt wird, indem die Istdrehzahl jedes Motors durch einen mit diesem gekuppelten Impulsgeber in zeitlich aufeinanderfolgende Impulse ausgedrückt wird und diese Impulse mit entsprechenden Impulsen für die Solldrehzahl in einer Zähleinrichtung des Reglers verglichen werden und bei Abweichungen die Differenz zwischen Istwert- und Sollwertimpulsen nach entsprechender Umwandlung in eine geeignete Stellgröße zur Drehzahlregelung dient, und daß die Sollwertimpulse aller aufeinander abzustimmenden Motoren als Führungsgrößen den Reglern von einem Taktgeber zugeführt werden, welcher die einzelnen Führungsprogramme aller beteiligten Motoren von einem oder mehreren Impulsspeicher^ als voneinander getrennte, jedooh zeltlloh aufeinander abgestimmte Impulsfolgen abgibt. Dieses

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Verfahren gewährleistet die genaue Einhaltung der Drehzahfverhältnisse der Motoren untereinander. Auf diese Weise lassen eich alle möglichen Behandlungsverfahren für faden-, strang- oder band-' förmige Gebilde ohne weiteres beherrschen, bei denen bestimmte Fadengeschwindigkeiten, Liefer-, Streck- oder Aufwickelgeschwindigkeiten an ein und demselben Produkt während seines Durchlaufs- verschieden hoch sind.

Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist die spezielle Regelung jedes Teilmotors bzw. jedes Einzelmotors einer Motorengruppe. Als vorteilhafte Ergänzung hierzu wird weiterhin vorgeschlagen, daß jeder Gleichstrommotor von einem eigenen steuerbaren Oleichspannungs-Speisegerät versorgt wird« Letzteres kann z.B. mit Thyristoren aufgebaut sein.

Eine Verfeinerung des Verfahrens erreicht man daduroh, daß die Zeitdiffereriz zwischen dem Eintreffen eines Sollwert- und eines Istwertimpulses in die Drehzahlregelung der Motoren eingeht, indem aus den ankommenden Impulsen eine elektrische Rechteckfunktion gebildet wird und diese entweder unmittelbar oder nach Bildung eines Mittelwertes duroh Integration zum Ansteuern des Gleiohspannungs-Speisegerätes benutzt wird. Diese Maßnahme bringt einen wesentlichen Gewinn hinslohtlich der Reaktionsschnelligkeit und Genauigkeit des Steuerverfahrens. , j -...

Es gibt sowohl Fadenbehandlungsverfahren, bei denen die Laufgeschwindigkeitsverhältnisse während eines Arbeitsprozesses konstant bleiben, als auch solohe, bei denen sich die Geschwindigkeitsverhältnisse während des Prozesses ändern. Beides liegt z.B. bei Streokzwirnmaschinen mit einer über die Dauer einer Spulreise veränderlichen Spindeldrehzahl vor» Denn die vorzugebenden Sollwerte für den Liefer- und Streoktell müssen immer gleich sein, während sioh gleichzeitig die für den Spindelantrieb vorzugebenden Sollwerte über die

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Spulreise ändern müssen« Erfindungsgemäß ist deshalb weiterhin vorgesehen, daß die Impulsfrequenz innerhalb einer Steuerimpulsfolge konstant oder aber nach einem vorgegebenen Programm veränderlich sein kann·

Ale Alternative bietet sloh auch die Möglichkeit an, daß als Impulsfolge vom Taktgeber kommende Steuerprogramme vollständig oder zu einem Teil über Abzweigkanäle einer der Zahl der Zweigkanäle entsprechenden Anzahl von Motoren bzw* den diesen zugeordneten Reglern zugeführt werden können. Schließlich kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Taktgeber außer den Drehzahlsteuerprogrammen für die Motoren noch eine oder mehrere Steuerimpulsfolgen an Schaltelemente zum automatischen Ein-, Aus- oder Umschalten von Steuerungsmaßnahmen abgibt, Dieses zusätzliche Schaltprogramm kann ebenso wie ein einzelnes Drehzahlsteuerprogramm zur Steuerung eines einzelnen Motors verwendet werden, der nur eine oder aber auch eine Reihe von gleichartigen und funktionsgleichen Einrichtungen, z.B. Lieferwerke, kollektiv antreibt. Derartige Programme können aber auch Jeweilp eine Gruppe von gleichartigen Motoren steuern, von denen jeder in ein und derselben Maschine eine der Einrichtungen aus einer Reihe von funktionsgleichen Einrichtungen einzeln antreibt· Ein einzelnes Steuerprogramm kann aber auch eine größere Anzahl gleichartiger Motoren steuern* von denen aber Jeder in einer anderen Maschine gleichen Typs angeordnet 1st und in dieser Maschine eine oder eine Reihe bestimmter funktionsgleicher Einrichtungen antreibt* Pur Anlagen mit vielen Maschinen gleichen Typs wird die Verwendung von zwei getrennten gleichartigen Impulssteuerungssystemen vorgeschlagen, von denen eins als Reserve dient und an welches die Antriebe einer einzelnen Arbeltsstelle oder Maschine nur im Bedarfsfall angeschlossen werden. Ein solcher Fall liegt z.B. bei einer Störung vor, von der Irgendeine einzelne Arbeitsstelle oder eine von einer Mehrzahl gleichartiger Masohlnen betroffen wird. Dann werden die Antriebe der beispielsweise gestörten Maschine an das Hilfairapuliiteuerungseyetem gelegt, gegebenenfalls stillgesetzt, nach

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Störungsbeseitigung in Betrieb genommen und, nachdem die Maschine ihre vorgeschriebenen Betriebsdrehzahlen erreicht hat, wieder auf das Hauptsystem zurückgeschaltet. Währenddessen arbeiten die übrigen vom Hauptsystem gesteuerten Masohinen ungestört weiter.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird zur Durchführung der beschriebenen Maßnahmen eine Steuereinrichtung vorgeschlagen, in welcher für sämtliche Motoren bzw. Motorengruppen, deren Drehzahlen in bestimmtem Verhältnis zueinander stehen, ein gemeinsamer Taktgeber vorgesehen ist, welcher die Steuerprogramme aller dieser Motoren bzw. Motorengruppen auf einem oder mehreren band-, platten-, walzen- oder matrizenförmigen Impulsspeiehern als getrennte. Jedoch aufeinander abgestimmte Informationen enthält* Diese Impulsspeicher können z.B. endliche oder endlose Bänder, Platten, Walzen oder Matrizen sein, die, bzw. deren vorgegebene Programmfolge mechanisch, elektrisch, magnetisch oder optisch abgetastet werden.

In dem Bestreben, die gegebenen technischen Möglichkeiten zur konsequenten Durchführung des Verfahrens voll auszunutzen, hat sich als zweckmäßig erwiesen. Jedem Oleichstrommotor ein eigenes steuerbares Qleichspannungs-Speisegerät zuzuordnen. Besonders vorteilhaft lassen sich z.B. steuerbare Halbleiterschalter für diesen Zweck verwenden. Durchaus geeignet sind aber auch Magnetverstärker mit nachgeschaltetem Gleichrichter.

Die strenge Drehzahlabhängigkeit der Motoren untereinander kann bei Verwendung mehrerer Impulsspeicher dadurch gewährt werden, daß die mit gleloher Geschwindigkeit oder mit In bestimmtem Verhältnis zueinander stehenden Geschwindigkeiten laufenden Speicherorgane antriebsseitig formschlüssig gekoppelt sind. Bei Verwendung von plattenartigen Impulsspeichern hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß sämtliche Platten auf einer einzigen Antriebswelle sitzen und einen gemeinsamen Antriebsmotor besitzen» Ee besteht durchaus auch die Mög-

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lichkeitj eine programmierte Speieherabfrage vorzusehen. In diesem Fall erreicht man die zeltliche Zuordnung der Impulsabtastung durch einen Übergeordneten Muttertaktgenerator.

Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Abgreifen der Impulse von den Impulsspeiohern und ihr Weitergeben vom Taktgeber an die Regler. Die Einrichtung kann deshalb derart ausgebildet sein, daß der Taktgeber ein Mehrfach-Abgreiforgan oder eine solche Anzahl von Einzelabgreiforganen besitzt, die mindestens der Zahl der Steuerimpulsspuren bzw. -kanäle auf dem bzw. auf den Impulsspeichern entspricht, und daß diese Organe mechanisch, elektrisch, optisch oder magnetisch arbeiten. Vorzugsweise wird man den Impulsspeicher als ein einziges Magnetband ausbilden, das die Steuer·* Impulsfolgen für sämtliche beteiligten Motoren gleichzeitig aufnehmen kann. Es wird daher weiter vorgeschlagen, daß das bzw. die Abgreiforgane als Magnetköpfe zur Messung des Flusses oder der Flußänderung ausgebildet sein können. Das Abtasten sämtlicher Impulsfolgespuren von einem einzigen Magnetband mittels eines Mehrfaohkopfes oder einer entsprechenden Anzahl von Einzelmagnetköpfen bedeutet eine zwangsläufig zeitliche Kopplung der zu verschiedenen Impulsfolgen gehörenden Einzelimpulse. Eine genauere zeitliche Abstimmung darüber hinaus ist mit anderen Verfahren und Mitteln kaum möglich.

Beim Aufwickeln textiler Fäden auf bestimmte Wickelkörper entsteht häufig eine sogenannte Spiegelbildung. Um das zu verhindern, verwendet man Störeinrichtungen, z.B. Getriebe, mit denen man die Regelmäßigkeit der FadenVerlegung geringfügig stört. Eine der Impulsfolgen auf dem Tonband kann die Drehzahl des Antriebsmotors für die Fadenaufwicklung bzw. für die Fadenehangierung steuern. Man hat nun erkannt, daß, wenn man das Abgreifen der Impulse aus der für die Verlegung bzw, für das Aufwickeln des Fadens maßgeblichen Impulsfolge leicht stört, man damit die gleiche Wirkung wie mit einer der üb-

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lichen Störeinriohtungen erzielen kann« Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eines oder auch mehrere der Abgreiforgane relativ zu den übrigen verschiebbar angeordnet sein kann. Der gleiche Effekt kann auf rein elektrischem Wege auch dadurch erreicht werden, daß man einem mit variabler Frequenz gesteuerten Phasenmodulator zur Verschiebung der Sollwertimpulse vorsieht.

Im allgemeinen wird man soviel Impulsspeioherspuren und Abtastorgane bzw. Teilsysteme eines Mehrfachmagnetkopfes verwenden wie Motoren zu steuern sind. Man kann aber auch mit wenigen Impulsfolgespuren auskommen, indem für mehrere Motoren nur eine Impulsfolgespur vorgesehen ist. Dazu ist es aber notwendig, die Impulsfrequenzen vor Eintritt in die betreffenden Regler entsprechend den Drehzahlen bzw. den Drehzahlverhältnissen aller von dieser Impulsfolge gesteuerten Motoren sinngemäß zu verändern. Zu diesem Zweck kann die Steuerungsanlage so eingerichtet werden, daß für jede vom Taktgeber abgegebene Impulsfolge zunächst ein Leitungskanal vorgesehen ist, der dann in mindestens zwei Leitungskanäle verzweigt 1st, und daß jeder Zweigkanal mit Je einem Drehzahlregler verbunden und in wenigstens einem der Zweigkanäle ein Impulsfolgeteiler oder -vervielfältiger geschaltet ist. Auf diese Weise läßt sich eine Impulsfolge mit bestimmter Impulsfrequenz in mehrere Impulsfolgen mit untereinander verschiedenen Impulsfrequenzen verwandeln.

Es ist bekannt, daß die herkömmlichen Gleichstrommotoren einen großen Aufwand an Wartung erfordern. Um diesen zu mindern, kann vorgesehen sein, daß die Oleichstrommotoren elektronische Kommutierung besitzen.

Durch die verschiedenen vorgeschlagenen Maßnahmen ist eine Steuerung von Mehrmotorenantrieben geschaffen, bei der die Speisung der Regler in den Regelkreisen für die einzelnen Motoren mit Soll-Drehzahlimpulsen von einer einzigen Stelle aus mit der denkbar strengsten zeitlichen Abhängigkeit untereinander erfolgt. Dadurch wird einmal die

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Einhaltung der absoluten Solldrehzahlen der einzelnen Motoren genau geregelt und zum anderen die Aufrechterhaltung der Drehzahlverhältnisse der Motoren untereinander erzwungen. Das Programm für jedes beliebige gebräuchliche Fadenbehandlungsverfahren ist somit für einen ganzen Maschinensaal so gut wie für nur eine Maschine mit immer der gleichen Genauigkeit und Sicherheit jederzeit wigderholbar. Bei Verwendung von insbesondere nur einem gemeinsamen Impulsspeicher, kann das gesamte Steuerprogramm sehr einfach und schnell ausgetauscht werden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Pig. 1 am Beispiel einer Streckwickelmaschine eine Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern der mit unterschiedlichen aber aufeinander abgestimmten Drehzahlen laufenden Motoren,

Flg. 2 die erfindungsgemäße Steuereinrichtung an einer der in Fig. 1 dargestellten Streokwickelmaschine ähnlichen Maschine, bei der jedoch in jeder Streokwickelstelle eine der Arbeltseinrichtungen einen eigenen Antriebsmotor aufweist.

Flg. 3 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung, welche die Motoren mehrerer gleichartiger Maschinen, von denen hier jedoch nur zwei dargestellt sind, steuert,

Flg. k eine Streckwickelmaschine wie in Fig. 1 mit abgeänderter Steuereinrichtung,

Flg. 5 eine Einzelheit der Steuereinrichtung in vergrößertem Maßstab.

Gemäß Fig. 1 Bind die ale Gleichstrommotoren 1, 2, 3 und 4 vorzugs-

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weise mit elektronischer Kommutierung ausgerüsteten Teilmotoren über steuerbare Oleichspannungs-Speisegeräte 5,6, 7 und 8 mi£ dem Wechselstrom- oder Drehstromnetz 9 verbunden. Diese Speisegeröte enthalten beispielsweise eine Kombination von Magnetverstärkern und Oleichrichtern oder auch Thyristoren, die in der Lage sind, Wechselstrom oder Drehstrom in eine Oleichspannung umzuwandeln und deren Höhe gleichzeitig zu verändern. Zwischen Oleichrichter und Oleichstrommotor können auch nicht dargestellte Einrichtungen zum Glätten des Stromes geschaltet sein. Da sowohl Wechselstrom als auch Drehstrom wahlweise verwendet werden kann, ist in den Zeichnungen darauf verzichtet, das angedeutete Versorgungsnetz 9 auf eine bestimmte Stromart festzulegen. Die elektrischen Verbindungen sind immer nur durch einen Leiter dargestellt. Mit den Oleichstrommotoren 1 bis 4 sind Impulsgeber 10, 11, 12 und Ij5, Wechselstromoder Drehstromgebermaschinen, zur digitalen Messung der Motordrehzahlen mechanisch gekuppelt·

Von den Motoren 1 bis 4 treibt Jeder eine Gruppe gleichartiger Einrichtungen kollektiv an. Der Antrieb der Impulsgebermaschinen 10, 11, 12 und IJ kann direkt oder über Zwischengetriebe von der Antriebseinrichtung dieses Kollektivantriebs erfolgen. Nach der verfahrensraäßigen Reihenfolge treibt der Gleichstrommotor 1 die Fadenlieferwerke 14 an, der Motor 2 die Reihe der ersten Galetten 15, der Motor J5 die Reihe der zweiten Oaletten 16 und Motor 4 die Friktionswalzen 17 der Aufwickelvorrichtung. Die Zahl von vier Teilantrieben ist nicht bindend. In der Praxis können sowohl weniger als auch mehr solcher Teilantriebe an einer Maschine vorkommen. Ebenso liegt auoh die Zahl der Streckzwirn- oder Streokepulstellen an einer Maschine nicht fest«

Jeder der Regeleinrichtungen l8, 19, 20 und 21 ist einerseits mit einer der Impulsgebermasohinen 10, 11, 12 und IJ sowie andererseits Über Kanäle 22, 2J, 24 und 25 mit einem gemeinsamen Taktgeber 26 verbunden* Der Taktgeber 26 ist beispielsweise ein Magnetbandgerät

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rait dem Magnetband 27 und dem Mehrfaohkopf 28. Das In der Steuereinrichtung gemäß Pig. I benutzte Magnetband 27 weist soviel Spuren auf, wie Teilmotoren 1, 2, 3* 4 gesteuert werden müssen, und der Mehrfaohkopf 28 besitzt eine entsprechende Anzahl von Magnetsystemen, um alle Impulsfolgespuren gleichzeitig abgreifen zu können. Jede Spur trägt ein aus aufeinanderfolgenden Impulsen bestehendes Prpgramm zur Steuerung Jeweils eines der vier Gleichstrommotoren 1, 2, 3 und 4. Die Regeleinrichtungen 18, I9, 20 und 21 sind nicht im-Detail dargestellt; sie enthalten aber alle Elemente, die notwendig sind, um die von den Impulsgebermaschinen 10, 11, 12, I3 festgestellten Istwerte der Regelgröße mit den Sollwerten der vom Taktgeber 26 erzeugten PÜhrungsgröße zu vergleichen und mittels der Regelabweichung das Stellglied sinngemäß zu beeinflussen. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge der Regeleinrichtungen l8 bis 21 mit den steuerbaren Gleichspannungs-Speisegeräten 5 bis 8 verbunden, die als Stellglieder in den Zuleitungen zu den Motoren 1, 2, 5 und 4 liegen.

Im allgemeinen werden sich die Gleichstrommotoren 1 bis 4 in Leistung und Drehzahl voneinander unterscheiden. Die Drehzahlverhältnisse der Motoren untereinander haben Jedoch einen bestimmten, häufig über den ganzen Spulvorgang gleichbleibenden, aber manchmal auch sich ändernden Wert. Der bestimmte Unterschied der Drehzahlen in jedem Augenblick und damit das verfahrensmäßig erforderliche Drehzahlverhältnis werden durch die unterschiedliche Frequenz der Impulsfolgen untereinander und durch die bestimmte örtliche Zuordnung ihrer Impulse auf dem gemeinsamen Impulsspeicher (Magnetband 27) unverrüokbar festgelegt.

Da sowohl das Regelverfahren (5,1,10,18,5; 6,2,11,19,6; ...) als auch das Steuerverfahren (26,22,25,24,25; 26,22,23,33,54,25; 26,36,40,41, 37,42,43) für alle Motoren gleich sind, genügt es zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Vorgänge an einem der Gleichstrommotoren zu beschreiben. Der Gleichstrommotor 1 wird von einer Spannung

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gespeist, die von dem als Gleichrichter 5 arbeitenden Thyristor kommt. Diese Spannung bestimmt die Ist-Drehzahl des Motors 1. Der mit dem Gleichstrommotor 1 mechanisch gekuppelte Impulsgeber 10 hat die gleiche Drehzahl wie der Motor 1 und gibt eine entsprechende Ist-Impulsfolge an das mit ihm elektrisch verbundene Regelgerät l8. Die Regelgeräte 18, 19, 20 und 21 können z.B. Binärstufen bzw. Registerschritte enthalten, welche z.B. die vom Impulsgeber kommenden Istwert-Impulse mit den vom Taktgeber 26 kommenden Sollwert-Impulsen vergleichen. Im Beispiel gemäß Fig. 1 sind auf dem Magnetband 27 vier Steuerprogramme, für jeden zu steuernden Motor eines, aufgebracht. Alle vier Impulsfolgen werden gleichzeitig vom Mehrfachmagnetkopf 28 abgegriffen und kommen dadurch in bestimmter zeitlicher Zuordnung als Sollwert-Impulse zu den Zähleinrichtungen ihrer zugehörigen Regler l8, I9, 20 und 21. Sie werden dort als Gegenschritte zu den Istwert-Impulsschritten gezählt. Schon bei einer Änderung der Phasenlage zwischen Sollwert- und Istwert-Impulsen und in verstärktem Maße bei Auftreten-einer Abweichung in der Größe eines vollen Impulsabstandes verändert der Regler 18 die Aussteuerung des steuerbaren Gleichspannungs-Speisegerätes 5 im Sinne einer Korrektur der Abweichung.

Dank der schnellen Reaktion der Einrichtung kommt es jedoch im allgemeinen selten zu einer Differenz, die höher ist als 1 Impulsabstand.

Der Fadenlauf soll in allen in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Maschinen gleich sein. Bei Streckwickelmaschinen wird der Faden üblicher weise mittels eines Lieferwerkes 14 von einer nioht dargestellten Vorratsspule abgezogen, läuft dann über eine oder zwei Galetten 15 und 16, um schließlich auf der Spulvorrichtung 17 aufgewickelt zu werden. Auf dem Weg von der Vorratsspule zur Aufwickelvorrichtung 17 wird der Faden in einer oder zwei Stufen verstreckt. Den Galetten 15 und 16 können auch Je eine Umlenkrolle zugeordnet sein. Die Galetten können beheizt sein, und vor, hinter oder zwischen den Galetten können außerdem Heizplatten, Heizstifte, Heizrohre oder ähnliche elektrisch-, dampf- oder flüssigkeitsbeheizte Einrichtungen

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vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann auch an sogenannten Spinnstreckmasohinen verwendet werden, welche den Faden unmittelbar aus der Spinndüse abziehen. Außerdem kommen auch Streckzwirnmaschinen für die Verwendung der Einrichtung in Frage, bei denen die Fäden wie bei der Streckwickelmaschine von einer Vorratsspule abgezogen werden, und statt der Aufwiokeleinrichtungen 17 Zwirneinrichtungen benutzt werden.

In der Streckwickelmaschine gemäß Fig. 2 wird unter anderem die Steuerung einer Motorgruppe dargestellt. Die unteren Galetten 16 an jeder Streckwickelstelle haben einen eigenen Antriebsmotor, einen sogenannten Einzelmotor 29. Ebenso wird Jeder Einzelmotor über einen eigenen Gleichrichter ]50 mit Gleichstrom gespeist und von einer eigenen Regeleinrichtung Jl geregelt. Die Drehzahl Jedes einzelnen Motors wird von einem gesonderten Impulsgeber J2 abgenommen und als Istwert-Impulse an die Jeweilige Regeleinrichtung weitergegeben. Allen Regeleinrichtungen 3I wird die gleiche Sollwert-Impulsfolge zugeführt, welche von einer gemeinsamen Speioherspur auf dem Magnetband 27 mittels des Magnetkopfes 28 abgenommen und vom Taktgeber 26 aus über die Leitung J5j5 und Abzweigungen ?4 geleitet werden. Auf diese Weise laufen alle Galetten 16 mit genau gleicher Drehzahl und im bestimmten Verhältnis zu den Drehzahlen der übrigen Arbeitseinrichtungen. Außer den Galetten l6 oder statt der Oaletten 16 können z.B. die Aufwiokeleinrichtungen 17 von Einzelmotoren angetrieben sein.

Fig. 5 zeigt zwei gleichartige Maschinen, die gegebenenfalls räumlich voneinander getrennt stehen und eine beliebige Anzahl von Streckwickelstellen haben können. Funktionsgleiche Antriebe dieser Maschinen, die verfahrensmaßlg das gleiche Steuerprogramm haben, werden ähnlich wie die Einzelmotoren 29 in Fig, 2 von ein und derselben Sollwert-Impulsfolge gesteuert. Wenn auf dem Magnetband 27 beispielsweise vier Spuren aufgebracht sind, können alle Motoren

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von der Impulsfolge der oberen Speicherspur, alle Motoren 2 von der zweiten, alle Motoren 3 von der dritten und 'alle Motoren 4 von der Impulsfolge der untersten Spur gesteuert werden. Die Anzahl der von einem Taktgeber gesteuerten Maschinen bzw. der von einer Impulsfolge gesteuerten funktionsgleichen Motoren ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann wesentlich höher liegen. Durch diese Anordnung ist es möglich, ganze Maschinensäle mit gleichartigen Maschinen von einer zentralen Stelle aus zu steuern.

Bei den bisher beschriebenen Einrichtungen gemäß den Fig. 1 bis 3 besitzt das Tonband 27 vier Spuren, auf denen je eine Steuerimpulsfolge gespeichert ist, die jeweils nur einen Motor oder eine Gruppe von funktionsgleiohen Motoren steuert.

Dagegen ist in Pig. 4 eine Einrichtung dargestellt, in der das Tonband 27 nur drei Impulsfolgespuren aufweist bzw. in der nicht die ganze Breite des Tonbandes 27 ausgenutzt ist, und in welcher die Anzahl der zu steuernden Motoren bzw. Gruppen funktionsgleicher Motoren größer ist als die Zahl der auf dem Tonband aufgebrachten Steuerimpulsfolgen. Eine der drei gespeicherten Impulsfolgen dient lediglich zur Steuerung verfahrensmäßig bedingter Schaltvorgänge wie z.B. Ein- und Ausschalten der Maschine. Die dazu notwendigen Schaltelemente mögen in der Einrichtung 35 zusammengefaßt sein. Die Impulse der anderen beiden Steuerimpulsfolgen gehen Über die Leitungen J>6 und 37 zu den Zweigstellen 38 und 39· In den Zweigleitungen 40, 41 und 42, 43 liegen Impulsfolgeteiler 44, 45 und 46, 47. Wenn beispielsweise die Lieferwerke 14 nur halb so schnell laufen sollen wie die Galettenl5, kann man dementsprechend unter Umgehung des Impulsfolgetellers 45 dem Regler 19 die vollo Impulsfolge zuführen, während dem Regler l8 durch die Einschaltung dos Impulsfolgeteilers 44 nur jeder zweite Impuls zugeleitet wird. Sinngemäß kann man aber auch bei entsprechender Verzweigung und Einschaltung von Impulsfolgeteilern mittels einer einzlgon gespeicherten Impuls-

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folge eine größere Anzahl zueinander unterschiedlicher Impulsfolgen zur Steuerung mehrerer Teilmotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen erzeugen.

Fig. 5 zeigt schließlich die Anordnung von drei Einzelmagnetköpfen 48, 49 und 50, welche jeweils eine der Speicherspuren vom Magnetband 27 abgreifen und die aufgenommenen Impulse über entsprechende Anschlüsse an die Verstärkereinrichtungen des Taktgebers 26 (Fig. 1 bis 4) weitergeben, von wo aus sie dann an die betreffenden Regeleinrichtungen weitergegeben werden. Das Abgreifen der Impulse mittels des Magnetkopfes 50 erfährt eine gewisse Störung durch eine langsame, oszillierende Bewegung, die dem Magnetkopf 50 von einem Kurbeltrieb 51 mitgeteilt wird. Die oszillierende Bewegung des Einzelmagnetkopfes 50 erfolgt in und gegen die Laufrichtung des Tonbandes 27 und bewirkt eine leichte Verschiebung der abgenommenen Impulse miteinander. Würde beispielsweise die Drehzahl des Gleichstrommotors 4 (Fig. 1 bis 4) über den zugehörigen Regler 21 von solch einer in ihrer Aufeinanderfolge gestörten Steuerimpulsfolge gesteuert, so würde diese in geringen Grenzen schwanken. Diese Drehzahlschwankungen haben dann zur Folge, daß die sogenannte Spiegelbildung auf den mittels der Aufwickeleinrichtung 17 erzeugten Wickelkörpern vermieden wird.

Der gleiche Effekt könnte natürlich auch dadurch erreicht werden, daß man die Impulsabstände auf jener Spur, die zur Steuerung der Changierung dient, in der gewünschten Weise periodisch verändert, wodurch beim Ablauf des Bandes die Impulsfrequenz und damit die Drehzahl des Changiermotors rhythmisch an- und abschwillt.

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Claims (1)

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   Patentansprüche '

   l) j Verfahren zur Steuerung des relativen Gleichlaufs von Gleichstrommotoren oder -motorengruppen im Antrieb von Arbeitsmaschinen und Maschinenanlagen zur Herstellung oder Verarbeitung von faden-, band- oder strangförmigem Gut, insbesondere aus Materialien, die aus Zellulosederivaten bzw. thermoplastischen Kunststoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl Jedes einzelnen Motors digital geregelt wird, indem die Istdrehzahl Jedes Motors durch einen mit diesem gekuppelten Impulsgeber in zeitlich aufeinanderfolgende Impulse ausgedrückt wird und diese Impulse mit entsprechenden Impulsen für die Solldrehzahl in einer Zähleinrichtung des Reglers verglichen werden und bei Abweichungen die Differenz zwischen Istwert- und Sollwert-Impulsen nach entsprechender Umwandlung in eine geeignete Stellgröße zur Drehzahlregelung dient, und daß die Sollwert-Impulse aller aufeinander abzustimmenden Motoren als Führungsgrößen den Reglern von einem Taktgeber zugeführt werden, welcher die einzelnen Führungsprogramme aller beteiligten Motoren von einem oder mehreren Impulsspeichern als voneinander getrennte. Jedoch zeitlich aufeinander abgestimmte Impulsfolgen abgibt.

   2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Gleichstrommotor von einem eigenen steuerbaren Gleichspannungs-Speisegerät versorgt wird.

   3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen eines Sollwert- und eines Istwert-Impulses in die Drehzahlregelung der Motoren eingeht, indem aus den ankommenden Impulsen eine elektrische Rechteckfunktion gebildet wird und diese entweder unmittelbar

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   oder nach Bildung eines Mittelwertes durch Integration zum Ansteuern des Gleiohspannungs-Speisegerätes benutzt wird.

   4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz innerhalb einer Steuerimpulsfolge konstant ist.

   5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz innerhalb einer Steuerimpulsfolge nach einem vorgegebenen Programm veränderlich ist.

   6) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsfolgen vom Taktgeber kommende Steuerprogramme vollständig oder zu einem Teil über Abzweigkanäle einer der Zahl der Zweigkanäle entsprechenden Anzahl von Motoren bzw. den diesen zugeordneten Heglern zugeführt werden.

   7) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber außer den Drehzahlsteuerprogrammen für die Motoren noch eine oder mehrere Steuerimpulsfolgen an Schaltelemente zum automatischen Ein-, Aus- oder Umschalten von Steuerungsmaßnahmen abgibt.

   8) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7* gekennzeichnet durch die Verwendung eines zweiten getrennten gleichartigen Impulssteuerungssystems, das zur Reserve dient und an welches die Antriebe einer einzelnen Arbeitsstelle oder Maschine nur im Bedarfsfalle angeschlossen werden.

   9) Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß für sämtliche Motoren bzw. Motorengruppen, deren Drehzahlen in bestimmtem Verhältnis zueinander stehen, ein gemeinsamer Taktgeber vorgesehen 1st, weloher die Steuerprogramme aller dieser Motoren bzw. Motoren-

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   gruppen auf einem oder mehreren band-, platten- walzen- oder matrizenfb'rmigen Impulsspeichern'als getrennte. Jedoch aufeinander abgestimmte Informationen enthält.

   10) Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9# dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gleichstrommotor ein eigenes steuerbares Gleichspannungs-Speisegerät zugeordnet ist.

   11) Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1, 9 und 10 mit mehreren Impulsspeichern, dadurch gekennzeichnet, daß die mit gleioher Geschwindigkeit oder mit in bestimmtem Verhältnis zueinander stehenden Geschwindigkeiten laufenden Speicherorgane antriebsseitig mechanisch oder elektrisch formschlüssig gekoppelt sind.

   12). Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber ein Mehrfachabgreiforgan oder eine solche Anzahl von Einzelabgreiforganen besitzt, die mindestens der Zahl der Steuerimpulsfolgespuren bzw. -kanäle auf dem bzw. auf den Impulsspeichern entspricht und daß diese Organe mechanisch, elektrisch, optisch oder magnetisch arbeiten.

   13) Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Abgreiforgane als Magnetköpfe zur Messung des Flusses oder der Flußänderung ausgebildet sind.

   14) Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 9 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder auch mehrere der Abgreiforgane relativ zu den übrigen verschiebbar angeordnet ist.

   15) Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit variabler Frequenz gesteuerter Phasenmodulator zur Verschiebung der Sollwertimpulse vorgesehen ist.

   0098 50/0522

   -19-

   -19- Bag.

   1588Ü64

   1β) Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß.für Jede vom Taktgeber abgegebene Impulsfolge zunächst ein Leitungskanal vorgesehen ist, der dann in mindestens zwei LeitungskanUle verzweigt ist, und daß jeder Zweigkanal mit je einem Drehzahlregler verbunden ist, und daß in wenigstens einem der Zweigkanäle ein Impulsfolgeteller oder -vervielfältiger geschaltet ist.

   17) Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 16_# dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommotoren elektronische Kommutierung besitzen.

   0 0 9 8 5 0 / Π 5 ?. 2