DE2208440B2

DE2208440B2 - Schaltungsanordnung zur regelung der fadengeschwindigkeit bei wickelvorrichtungen mit spulspindelantrieb

Info

Publication number: DE2208440B2
Application number: DE19722208440
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing.; Grünleitner Hans; 8500 Nürnberg Liska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1976-09-23
Also published as: JPS4898316A; NL7301005A; FR2173558A5; CH558754A; BE795619A; DE2208440A1; IT979278B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Fadengeschwindigkeit bei Wickelvorrichtungen mit Spulspindelantrieb, mit Hilfe einer die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels erfassenden Einrichtung, welche eine der Umfangsgeschwindigkeit proportionale Rechteckimpulsfolge abgibt, aus der eine dem Istwert entsprechende Größe für den Fadengeschwindigkeitsregler des Wicklerantriebes gebildet wird.

Die Eigenschaften fadenförmiger Materialien, wie z. B. Garne der Textilindustrie, können wesentlich verändert werden, wenn sich die Fadenspannung während des Wickelvorganges ändert. Wickelvorrichtungen werden deshalb mit einer Fadenspannungsregelung ausgestattet. Bei extrem dünnen Garnen kann jedoch die Fadenspannung nicht in üblicher Weise über eine im Warenlauf angeordnete Pendel- oder Tänzer-Walze erfaßt werden, so daß man gezwungen ist auf eine Ersatzregelgröße, nämlich die Fadengeschwindigkeit, zurückzugreifen. Da jedoch auch die direkte Erfassung der Fadengeschwindigkeit eine aufwendige Meßeinrichtung erfordert, ist es zweckmäßig, die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels als Regelgröße zu verwenden.

Bei einem bekannten Antrieb dieser Art wird zu diesem Zweck eine Tastrolle verwendet, die gegen die Oberfläche des Wickels gepreßt wird. Mit der Achse der Tastrolle ist vorzugsweise ein kontaktloser Geber, z. B. ein optoelektrischer Geber gekuppelt. Dieser gibt eine der Umfangsgeschwindigkeit des Wickels proportiona-Ie Impulsfolge variabler Frequenz ab. Aus dieser Impulsfolge wird nach entsprechender Impulsformung über einen Frequenz-Spannungs-Wandler der eigentliche Istwert der Regelgröße für den Fadengeschwindigkeitsregler abgeleitet.

Die Verwendung eines Frequenz-Spannungs-Wandlers stellt nicht nur einen Mehraufwand dar, sondern dieser beeinflußt auch auf Grund seiner Abbildungsfehler die Genauigkeit der Regelung ungünstig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß auf einen Frequenz-Spannungs-Wandier verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die der Umfangsgeschwindigkeit des Wickels proportionale Rechteckimpulsfolge über ein Differenzierglied und einen Gleichrichter geleitet wird, daß der Momentanwert der differenzierten Rechteckimpulse mit einem Gleichspannungs-Sollwert verglichen wird und daß die Differenz zwischen diesem Sollwert und Momentanwert der differenzierten Impulse einem Integrator zugeführt wird. An Stelle eines Frequenz-Spannungs-Wandlers tritt also ein einfaches Differenzierglied mit Gleichrichter, so daß nicht nur die Schaltungsanordnung ganz erheblich vereinfacht wird, sondern auch die Genauigkeit der Regelung sich erhöht, da im Soll-Istwertkreis (Erfassung der Regelabweichung) nur noch passive Elemente, wie ein KC-GIied und eine Diode, vorhanden sind.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Achswicklerantriebes, wie er in der Textilindustrie Verwendung finden kann, mit einem Fadengeschwindigkeitsregler,

F i g. 2 ein Schaltbild des Fadengeschwindigkeitsreglers,

Fig.3 die an den Fadengeschwindigkeitsregler abgegebene Rechteckimpulsfolge,

F: g. 4 die differenzierte Rechteckimpulsfolge und

F i g. 5 die gleichgerichtete Impulsfolge gemäß F i g. 4.

Ein Faden 1 läuft über zwei Galetten 2 mit der Geschwindigkeit V₇ und wird über eine Anpreßwalze 3 auf eine Aufwickelwalze 4 mit einer Geschwindigkeit V₁ aufgewickelt. Vor der Anpreßwalze 3 ist eine nicht dargestellte Fadenführung vorgesehen, welche durch eine periodische Hin- und Herführung des Fadens in einer parallel zur Rollenachse verlaufenden Richtung für eine wendeiförmige Aufwicklung des Fadens mit vorgebbarem Kreuzungs- bzw. Changierungsverhältnis sorgt. Mit der Achse der Aufwickelwalze 4 ist ein Gleichstrommotor 5 gekuppelt, dessen Drehzahl-Istwert x„ mit Hilfe einer auf der gleichen Achse sitzenden Tachomaschine 6 erfaßt wird. Der Gleichstrommotor 5 wird über einen Gleichstromsteller 7 von einem Drehzahlregler 8 gesteuert.

Der Fadenzug ergibt sich aus der Differenz der beiden Geschwindigkeiten V₁ und Vf. Die Umfangsgeschwindigkeit Vf wird über die Anpreßwalze 3 erfaßt, die über eine Welle 19 mit einem optoelektrischen Geber 20 in Verbindung steht. Dieser besteht im wesentlichen aus einem rotierenden prismatischen Körper 21, der mit seinen spiegelnden Flächen Lichtstrahlen von einer Lampe 22 auf eine Fotodiode 23 ablenkt, welche dann eine der Drehzahl der Anpreßwalze 3 entsprechende Impulsfrequenz x, abgibt. Diese Impulsfrequenz wird mit Hilfe einer nachgeschalteten Impulsformerstufe 9, welche aus einem Verstärker und einem Kippverstärker bestehen kann, in eine Rechteckimpulsfolge χι umgewandelt. Aus dieser Impulsfolge wird über einen Fadengeschwindigkeitsregler 10 ein Sollwert x_s„ für den Drehzahlregler 8 abgeleitet. Die Größe von dem Sollwert x_sn ändert sich dabei mit steigendem Wickeldurchmesser so, daß die Motordrehzahl abgesenkt wird und damit die Umfangsgeschwindigkeit Vf konstant bleibt. Der Fadengeschwindigkeitsregler 10 besteht aus einem Differenzierglied 11 mit nachgeschaltetem Gleichrichter 12, einem Integrator 13 und einem Umkehrverstärker 14. Mit 15 ist ein Sollwert-Geber angedeutet, mit dem die Fadengeschwindigkeits-Feineinstellung vorgenommen werden

kann. Ein Widerstand 16 dient zur Niveauversteilung wie weiter unten noch näher erläutert wird. Mit 17 ist ein Drehzahl-Sollwert-Geber bezeichnet, mit dem die Fadengeschwindigkeits-GrobeinstelUng vorgenommen werden kann. Mit 18 ist ein Korrekturglied bezeichnet.

Die Funktionsweise der Anordnung gemäß F i g. 1 ist wie folgt:

Die RechteckimpuIsFoige x, gemäß F i g. 3 wird im Differenzieiglied 11 in Nadelimpulse gemäß Fig. 4 umgewandelt, weiche mit Hilfe eines Gleichrichters 12 gleichgerichtet werden, wie F i g. 5 zeigt. Die gleichgerichteten Nadeli.Tipulse xr werden mit einem der gewünschten Fadengeschwindigkeit V, entsprechenden Sollwert x_sf verglichen. Die Differenz zwischen dem Momentanwert der Impulsfolge x_f und dem Sollwert x₅r (= Spannung) führt man dem Integrator 13 zu, in dem der arithmetische Mittelwert der Diffe-enz gebildet wird. Die Ausgangsspannung des Integrators 13 wird in dem Umkehrverstärker 14 verstärkt und stellt entsprechend der Einstellung des Sollwertgebers 17 für den Drehzahlregler 8 den Sollwert x_sn dar.

Bleibt die Drehzahl zunächst konstant, wird mit steigendem Durchmesser des Wickels auch seine Umfangsgeschwindigkeit V_f anwachsen. Dementsprechend verringert sich die Periodendauer T der Rechttckimpulsfolge Ai/. Der damit vergrößerte Mittelwert der Differenz zwischen den differenzierten und gleichgerichteten Impulsen x_f und dem Sollwe>< x_sf bewirkt eine Absenkung der Integrator-Ausgangsspannung und damit eine Reduzierung des Drehzahl-Sollwertes a,„. Damit sinkt die Drehzahl des Motors und mit der nun verringerten !.'mfangspeschwindigkeit des Wickels steigt die Periodendauer T wiede¹· an. Der Mittelwert der Rechteckimpulsfolge χι sinkt und damit wird die Differenz zwischen dem Sollwert av und dem Istwert Xf kleiner. Ist die Abweichung zu Null geworden, d. h. die Fadengeschwindigkeit entspricht dem Sollwert, verändert sich die Ausgangsspannung des Integrators nicht mehr. Der Vorgang verläuft in umgekehrter Richtung, wenn die Umfangsgeschwindigkeit zu niedrig ist.

Die Ausgangsspannung des Integrators und damit die Motordrehzahl werden sich im allgemeinen so einstellen, daß die Differenz zwischen Fadengeschwindigkeits-Sollwert und der in erster Näherung dem Fadengeschwindigkeits-Istwert proportionalen Umfangsgeschwindigkeit des Wickels zu Null wird.

Aufgrund des speziellen Vergleichsverfahrens, bei dem der Sollwert mit dem Momentanwert einer differenzierten Rechteckimpulsfolge verglichen und die Differenz daraus zur Ansteuerung eines Integrators benutzt wird, kann auf den sonst allgemein üblichen Frequenz-Spannungs-Wandler verzichtet werden. Damit fällt auch dessen zusätzlichen Temperatur- und spannungsabhängiger Fehler weg. Die Genauigkeit des Vergleiches wird bei der Verwendung temperaturunabhängiger Bauelemente im Differenzierglied lediglich durch die Konstanz der Eingangsspannung Ue bestimmt.

Wie F i g. 2 zeigt, besteht das Differenzierglied 11 aus einer RC- Kombination, bestehend aus einem Kondensator 24 und einem Widerstand 25. An einem Widerstand 26 werden dann die differenzierten Impulse abgenommen und über Begrenzerdioden 27 dem Eingang des Integrators 13 zugeführt.

Der Integrator 13 ist ein invertierender Verstärker 28 mit differenzierender Rückführung, welche aus den beiden Kondensatoren 29 und 30 besteht, dessen Ausgangsspannung in positiver Richtung auf ca. + 0,7VoIt durch eine Diode 31 begrenzt ist. Die Integratioriszeit wird dabei durch den Kapazitätswert der beiden Kondensatoren 29 und 30 und die Größe des Steuerstromes bestimmt. Bei positivem Eingangsstrom, d. h. wenn der der Fadengeschwindigkeit entsprechende Sollwert x_Sf kleiner als die differenzierte Impulsfolge x/ ist, laden steh die beiden Kondensatoren 29 und 30 auf einen negativen Spannungswert auf.

Der Umikehrverstärker 14 besteht aus den beiden Transistoren 32 und 33, wobei der Transistor 32 eine Verstärkung von 1 zur Umkehr aufweist und der Transistor 33 als Emitterfolger zur Stromverstärkung dient. Durch die Widerstände 34 bis 37 ist der Umkehrverstärker 14 so abgeglichen, daß bei einer Ausgangssjpannung von +0,7 Volt des Integrators die Spannung an einem Widerstand 38 der Versorgungsspannung — U_n entspricht, eine Abweichung von 0,7 Volt aber bereits eine Absenkung bewirkt. Die Spannung am Widerstand 38 stellt den Sollwert für den Drehzahlregler dar.

Um sicherzustellen, daß der Integrator 13 bei jeder Fadengeschwindigkeit seinen vollen Ausgangsspannungsbereich durchlaufen kann, reicht es nicht aus, die Fadengeschwindigkeit nur über den Sollwertgeber 15 einzustellen. Die Einstellung wird deshalb in eine Grob- und eine Feineinstellung unterteilt. Als Sollwert für eine Feineinstellung ist eine Spannung von —5 bis — 10 Volt erforderlich. Die Grobeinstellung erfolgt über das Sollwertpotentiometer 17 des Drehzahlreglers 8, welches am Ausgang des Umkehrverstärkers 14 angeschlossen ist.

Durch die Einführung einer Spannung über einen Widerstand 35 kann der Drehzahlwert auch mehrerer Antriebe von einer zentralen Stelle aus mit Hilfe des Widerstandes 16 gesteuert werden.

Eine Beeinflussung der tatsächlichen Fadengeschwin digkeit durch veränderte Kreuzungsverhältnisse kann durch die Einführung einer dem Wickeldurchmesser proportionalen Korrekturgröße Xk über das Korrekturglied 18 kompensiert werden. In diesem Falle bildet die Differenz der Ausgangsgröße des Umkehrverstärkers 14 und der Korrekturgröße Xk die Größe X_s\ welche über das Sollwertpotentiometer 17 den Sollwert X_sn liefert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Regelung der Fadengeschwindigkeit bei Wickelvorrichtungen mit Spulspindelantrieb mit Hilfe einer die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels erfassenden Einrichtung, welche eine der Umfangsgeschwindigkeit proportionale Rechteckimpulsfolge abgibt, aus der eine dem Istwert entsprechende Größe für den Fadengeschwindigkeitsregler des Wickelantriebes gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der Umfangsgeschwindigkeit des Wickels proportionale Rechteckimpulsfolge (xi) über ein Differenzierglied (Ii) und einen Gleichrichter (12) geleitet wird, daß der Momentanwert (x/j der differenzierten Rechteckimpulse mit einem Gleichspannungs-Sollwert (.V₅/-) verglichen wird und daß die Differenz zwischen diesem Sollwert (x_sf) und Momentanwert (xi) der differenzierten Impulse (xr) einem Integrator (13) zugeführt wird.