CH685164A5 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Verzugs eines Streckwerks. - Google Patents
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Description
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Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Verzugs eines Streckwerks, bei dem jedes durch Walzenpaare gebildete Verzugsfeld mit einem separaten Motor angetrieben und der gewünschte Verzug durch eine entsprechende Steuerung der Drehzahl der Motoren einstellbar ist.
In der CH-A 650 280 ist eine Strecke beschrieben, die für jedes Walzenpaar einen separaten Antriebsmotor aufweist, dessen Drehzahl durch einen Frequenzteiler einstellbar ist. Ein eine Eingabe- und eine Anzeigevorrichtung enthaltender Rechner errechnet nach Massgabe der eingegebenen Daten die Drehzahlverhältnisse für die Motoren und stellt die Strecke entsprechend ein. Dem Rechner kann auch ein Messorgan für die Feinheit des Faserbandes zugeordnet sein, aus dessen Messsignal ein die Ungleichmässigkeit des Faserbandes charakterisierendes Ungleichmässigkeitssignal ableitbar ist.
Wenn bei dieser Strecke Abweichungen des Verzugs von den eingegebenen Werten auftreten, dann lassen sich diese nur indirekt über ihre Auswirkungen auf die Ungleichmässigkeit des Faserbandes erkennen. Diese Art von Verzugsregulierung über das Faserband stellt eine sogenannte Langzeitregulierung dar, die wegen ihrer Trägheit den praktischen Anforderungen an eine Verzugsregulierung nicht zu genügen vermag. Dazu kommt noch, dass sich die Verzugsabweichungen erst bei Überschreiten einer gewissen Grösse als Bandungleichmäs-sigkeit bemerkbar machen, so dass insbesondere eine Drift des ganzen Systems über die Bandun-gleichmässigkeit nur sehr schwer erkennbar ist.
Durch die Erfindung soll nun eine Verzugsregulierung angegeben werden, die ein rasches Reagieren auf Verzugsschwankungen ermöglicht, bei der die erforderlichen Korrekturen möglichst einfach vorzunehmen sind, und welche einen möglichst driftfreien Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die folgenden Schritte gelöst:
a. Messung der Einlaufgeschwindigkeit der Faserbänder in das Streckwerk;
b. Messung der Auslaufgeschwindigkeit der Faserbänder aus dem Streckwerk;
c. Berechnung des Ist-Verzugs aus den genannten Messwerten;
d. Vergleich des Ist-Verzugs mit dem Soll-Verzug und Bestimmung der Abweichung zwischen diesen;
e. Berechnung eines Verzugskorrektunwertes aus dieser Abweichung;
f. Überlagerung des Verzugskorrekturwertes mit der nominalen Steuergrösse; und g. Regelung der Drehzahl eines der Motoren mittels der berechneten Grösse.
Das erfindungsgemässe Verfahren basiert auf der Vorwärtskompensation, die auch als Sollgrös-senaufschaltung bezeichnet wird. Es zeichnet sich neben dem raschen Reagieren auf Verzugsschwankungen und der Möglichkeit der einfachen Vornahme von Korrekturen insbesondere dadurch aus,
dass das System driftunabhängig ist. Das System weist nämlich keine Gesamtdrift auf, weil eine eventuelle Drift einzelner Komponenten auskorrigiert wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens mit einem aus Walzenpaaren bestehenden Streckwerk mit einem konstanten und einem variablen Verzugsfeld, mit den Walzenpaaren zugeordneten Antriebsmotoren, und mit einer Regeleinheit für die Einstellung der Strecke.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem variablen Verzugsfeld zwei Antriebsmotoren zugeordnet sind, dass erste und zweite Mittel zur Messung der Bandgeschwindigkeit am Einlauf beziehungsweise am Auslauf des Streckwerks vorgesehen sind, dass die genannten Mittel mit der Regeleinheit verbunden sind, in weicher eine Auswertung der gemessenen Bandgeschwindigkeit erfolgt, und dass einer der beiden Antriebsmotoren als Regelmotor ausgebildet und von der Regeleinheit angesteuert ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzip-Schema einer erfindungsge-mässen Verzugsregulierung einer Strecke; und
Fig. 2 ein Schema einer Strecke mit einer erfin-dungsgemässen Verzugsregulierung und Bandregulierungssteuerung in einer anderen Darstellung als in Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Streckwerk einer zweiköpfigen Strecke zum Dublieren oder Verziehen von Faserbändern dargestellt, dem zwei Gruppen von Faserbändern in Richtung der Pfeile VI zugeführt werden und das an seinem Ausgang (Pfeile VA) zwei Faserbänder liefert. Die Anordnung von zwei Ablieferungen ist aber für die Erfindung nicht wesentlich und die Erfindung ist auch nicht auf Strecken dieser Art beschränkt.
Das Streckwerk 1 besteht darstellungsgemäss aus drei Walzenpaaren 2, 3 und 4, wobei zwischen den in der Durchlaufrichtung der Faserbänder (Pfeile VA und VI) vorderen Walzenpaaren 2 und 3 ein Vorverzugsfeld VV und zwischen den in Durchlaufrichtung hinteren Walzenpaaren 3 und 4 ein Hauptverzugsfeld HV gebildet ist. Sowohl dem Vorverzugsfeld VV als auch dem Hauptverzugsfeld HV ist ein Antriebsmotor 5 beziehungsweise 6 zugeordnet.
Der Antriebsmotor 5 für das Vorverzugsfeld VV treibt eines von dessen beiden Walzenpaaren, darstellungsgemäss das Walzenpaar 2 am Einlauf, direkt an, welches seinerseits mit dem anderen Walzenpaar 3 mechanisch gekoppelt ist und dieses in einem einstellbaren Übersetzungsverhältnis antreibt. Der Antriebsmotor 6 für das Hauptverzugsfeld HV treibt das Walzenpaar 4 am Auslauf direkt an, das mit einem Lieferwalzenpaar 7 gekoppelt ist. Somit besteht zwischen den beiden Verzugsfeldern keine mechanische Kopplung, da beide mit einem eigenen Motor angetrieben sind.
Die beiden Motoren 5 für die Walzenpaare 2 und 3 sind Regelmotoren und der Motor 6 für das Wal5
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zenpaar 4 ist ein Hauptmotor. Letzterer reguliert über seine Drehzahl die exakte Produktionsgeschwindigkeit des Systems, wogegen die Einlaufgeschwindigkeit der Faserbänder in das Streckwerk 1 von den Drehzahlen der Regelmotoren 5 abhängig ist. Somit ist bei gegebener Drehzahl des Hauptmotors 6 der Verzug von der Drehzahl der Regelmotoren 5 abhängig. Die Drehzahlen der beiden Regelmotoren 5 sind unabhängig voneinander regelbar; somit können an den beiden Ablieferungen bei gleicher Abliefergeschwindigkeit durch die Lieferwalzen 7 verschiedene Verzüge eingestellt werden. Allen Motoren sind entsprechende Servoverstärker 8 zugeordnet, die eine eigene Drehzahl- und Stromregulierung aufweisen. Ausserdem sind alle Motoren 5 und 6 von einer gemeinsamen Regeleinheit RE angesteuert, welcher eine Eingabe/Anzeige-Einheit 9 zugeordnet ist.
Die Regeleinheit RE enthält für jede der beiden Strecken einen Regler 10, der die Drehzahl seines Regelmotors 5 über einen schnellen Steuerpfad steuert und über einen langsamen Regelpfad regelt. Von nicht dargestellten Messorganen der in der EP-B 0 252 952 beschriebenen Art erhält die Regeleinheit Signale, welche für die Bandnummernhaltung repräsentativ sind, und erzeugt aus diesen Signalen Verzugskorrekturwerte KB1 und KB2 für die Bandnummernhaltung, welche im Steuerpfad verwendet werden. Ausser diesen Verzugskorrekturwerten KB1 und KB2 werden im Steuerpfad keine weiteren Messwerte, sondern nur noch Parameter verwendet, die teilweise über die Eingabe/Anzeigeeinheit 9 eingegeben und teilweise in der Regeleinheit RE berechnet werden. Diese Parameter sind die einem Generator 14 vorgegebene Liefergeschwindigkeit VAs und der Totalverzug ND1 bzw. ND2, aus denen zusammen mit den Verzugskorrekturwerten KB1 und KB2 die jeweilige Einlaufgeschwindigkeit VI berechnet wird. Die Berechnung und die Ausgabe dieser Werte in entsprechenden, den Servoverstärkern 8 vorgeschalteten, Ausgabestufen 11 erfolgt innerhalb eines Abtastzyklus.
Die Regler 10 sind für den Regulierpfad sogenannte I-Regler (die Ausgangsgrösse ist proportional dem Zeitintegral der Eingangsgrösse) und für den Steuerpfad P-Regler (die Ausgangsgrösse ist zu allen Zeiten proportional der Eingangsgrösse). Sie haben die Aufgabe, Verzugsabweichungen, Störungen im Streckwerk, Unlinearitäten der Stellglieder, Temperaturdrift, mechanisches Spiel und Schlupf auszuregeln. Mittels der effektiven Einlaufgeschwindigkeit Vii und der effektiven Liefergeschwindigkeit VAi wird der aktuelle Verzug berechnet. Ein Vergleich von aktuellem und gewünschtem Verzug liefert die Verzugsabweichung, aus welcher der Regler 10 einen Verzugskorrekturwert berechnet, der dann in den Steuerpfad eingespeist wird. Die Berechnung eines Verzugskorrekturwertes erfolgt innerhalb eines Abtastzyklus; die Geschwindigkeit, mit der ein Verzugsfehler in dieser Regelschleife auskorrigiert wird, ist abhängig von der Integrationszeit des I-Reglers 10, von der Abtastzeit und von der Reaktionszeit der Stellglieder (belasteter Motor 5 und Servoverstärker 8).
Die Messung der effektiven Einlaufgeschwindigkeit Vii und der effektiven Liefergeschwindigkeit VAi erfolgt durch Drehzahl-Sensoren 12 an den Einlauf-Walzenpaaren 2 und durch einen Drehzahl-Sensor 13 am Lieferwalzenpaar 7, deren Signale über ein Spezialinterface ausgewertet werden.
Für die Verzugsregulierung müssen über die Eingabe/Anzeige-Einheit 9 die Walzendurchmesser, die Nenndrehzahlen der Motoren, die Parameter der Drehzahlsensoren (z.B. Tachorad, Korrekturfaktor) und die verschiedenen Regler-Parameter eingegeben werden. Die Liefergeschwindigkeit VAs und der Totalverzug ND können über die Eingabe/Anzeige-Einheit 9 verändert werden.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines vollständigen Reguliersystems in einem schematischen Längsschnitt durch das Streckwerk. Darstellungsgemäss wird aus den Vorlagekannen 14, von denen beispielsweise sechs oder acht Stück vorgesehen sind, je ein Faserband F mittels eines Walzenpaares 15 herausgezogen. Die Faserbänder F laufen dann durch eine Vorlage-Messeinheit 16 für die Bandsteuerung, welche darstellungsgemäss durch ein sogenanntes Nut- und Tastwalzenmessorgan 17 (siehe dazu beispielsweise die US-A 3 938 223) gebildet ist und neben dem eigentlichen Messorgan 17 einen Wegaufnehmer 18 für dessen Auswertung aufweist.
Anschliessend gelangen die Faserbänder F in das Streckwerk 1 mit den Walzenpaaren 2, 3 und 4 und erhalten im Vorverzugsfeld VV einen konstanten Vorverzug und im Hauptverzugsfeld HV einen variablen Hauptverzug. Der Drehzahl-Sensor 12 zur Messung der effektiven Einlaufgeschwindigkeit Vii (Fig. 1) ist als Tachogeber ausgebildet. Die Zeitverzögerung für den Steuerregler wird in der Regeleinheit RE in Funktion der Einlaufgeschwindigkeit Vii und von diversen Abständen (Abstand Messorgan/ Streckwerk, Walzenabstände) bestimmt.
Am Ausgang des Streckwerks 1 ist ein Messorgan 19 für die Qualitätsüberwachung des produzierten Bandes angeordnet, welches vorzugsweise durch einen sogenannten Faserpress-Messtrichter der in der US-A 4 864 853 beschriebenen Art gebildet ist. Diesem ist einerseits ein Vorverstärker 20 und andererseits eine Reinigungseinheit 21 zugeordnet, von welcher dem Messorgan 19 Pressluft 22 für Reinigung und Kühlung zugeführt wird. Die Reinigungseinheit 21 enthält ein gesteuertes 3-Weg-Ventil 23 und einen By-Pass 24 für die Kühlung. Die Kühlung erfolgt also ständig und die Reinigung sporadisch, wobei die Steuerung des 3-Weg-Ventils 23 durch die Regeleinheit RE erfolgt.
Anschliessend an das Messorgan 19 durchläuft das Band das Lieferwalzenpaar 7, dessen Dreh-zahl-Sensor 13 ebenfalls als Tachogeber ausgebildet ist. Dieser misst die Liefergeschwindigkeit des produzierten Bandes, woraus in der Regeleinheit RE die Produktionsdaten bestimmt werden. Im An-schluss an das Lieferwalzenpaar 7 gelangt das Band in eine auf einem angetriebenen Drehteller angeordnete Ablagekanne 25, an deren Einlauf ein ebenfalls angetriebener Kopfteller 26 angeordnet ist.
Weiter sind in der Figur der Hauptmotor 6 und der Regelmotor 5 der Regulierstrecke und eine Lei5
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stungseinheit 27 eingezeichnet, welche die Servoverstärker 8 für die genannten Motoren sowie einen Netzteil 28 mit Ballaststeuerung für den Hauptmotor 6 aufweist. Mit dem Bezugszeichen 29 ist ein Ballastwiderstand für den Hauptmotor 6 und mit 30 ist ein 3-Phasen-Transformator für die Leistungseinheit 27 bezeichnet. Neben der Verbindung zur Eingabe/Anzeige-Einheit 9 weist die Regeleinheit RE noch eine Schnittstelle 31 zu einem Schaltschrank 32 für die Maschine auf, welche insbesondere für Abstellung, Alarmanzeige, Regulierungsfreigabe, Kannenwechsel-Steuerung und dergleichen dient.
Die dargestellte Verzugsregulierung kann für folgende Konzepte der Bandnummernregulierung eingesetzt werden:
- Bandnummernregulierung im offenen Regelkreis
- Bandnummernregulierung im geschlossenen Regelkreis
- Bandnummernregulierung im offenen und geschlossenen Regelkreis
Diese Konzepte sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise im USTER News Bulletin Nr. 30 vom Juni 1982 beschrieben.
Claims (15)
1. Verfahren zur Regulierung des Verzugs eines Streckwerks, bei dem jedes durch Walzenpaare gebildete Verzugsfeld mit einem separaten Motor angetrieben und der gewünschte Verzug durch eine entsprechende Steuerung der Drehzahlen der Motoren einstellbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a. Messung der Einlaufgeschwindigkeit (Vii) der Faserbänder (F) in das Streckwerk (I);
b. Messung der Auslaufgeschwindigkeit (VAi) der Faserbänder aus dem Streckwerk;
c. Berechnung des Ist-Verzugs aus den genannten Messwerten;
d. Berechnung des Ist-Verzugs mit dem Soll-Ver-zug und Bestimmung der Abweichung zwischen diesen;
e. Berechnung eines Verzugskorrekturwertes aus dieser Abweichung;
f. Überlagerung des Verzugskorrekturwertes mit der nominalen Steuergrösse; und g. Regelung der Drehzahl eines der Motoren (5, 6) mittels der berechneten Grösse.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Streckwerk ein Vorverzugs- und ein Hauptverzugsfeld aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) des Vorverzugsfeldes (VV) als Regeimo-tor ausgebildet ist und anhand des genannten Verzugskorrektunwertes geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) des Hauptverzugsfeldes (HV) als Hauptmotor ausgebildet ist, und dass seine Drehzahl anhand der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufgeschwindigkeit (VI) des Bandes (F) in das Streckwerk (1) durch die Drehzahl des Regelmotors (5) einerseits über einen Steuerpfad gesteuert und andererseits über einen Regelpfad geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Regelmotors (5) über den Steuerpfad aus der vorgegebenen Auslaufgeschwindigkeit (VA) und aus dem gewünschten Gesamtverzug die gewünschte Einlaufgeschwindigkeit (VI) des Bandes (F) berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der gewünschten Einlaufgeschwindigkeit (VI) des Bandes (F) dessen Nummernschwankungen (KB) am Einlauf oder am Auslauf des Streckwerks (1) mitberücksichtigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Regelmotors (5) über den Regelpfad der berechnete Verzugskorrekturwert in den Steuerpfad eingegeben wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem aus Walzenpaaren bestehenden Streckwerk mit einem konstanten und einem variablen Verzugsfeld, mit den Walzenpaaren zugeordneten Antriebsmotoren, und mit einer Regeleinheit für die Einstellung der Strecke, dadurch gekennzeichnet, dass dem variablen Verzugsfeld (HV) zwei Antriebsmotoren (5, 6) zugeordnet sind, dass erste und zweite Mittel (12, 13) zur Messung der Bandgeschwindigkeit am Einlauf (VI) beziehungsweise am Auslauf (VA) des Streckwerks vorgesehen sind, dass die genannten Mittel mit der Regeleinheit (RE) verbunden sind, in welcher eine Auswertung der gemessenen Bandgeschwindigkeit (Vii, VAi) erfolgt, und dass einer der beiden Antriebsmotoren als Regelmotor ausgebildet und von der Regeleinheiten gesteuert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) für das Vorverzugsfeld (VV) als Regelmotor ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Antriebsmotoren (5, 6) von der Regeleinheit (5) angesteuert sind und einen Servoverstärker (8) zur Drehzahl- und Stromregelung aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (RE) einen Rechner, einen integral wirkenden Regler (10) und eine Eingabe/Anzeige-Einheit (9) zur Eingabe der für die Verzugsregulierung erforderlichen Daten aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Mittel (12, 13) zur Messung der Bandgeschwindigkeit durch Tachogeber gebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Streckwerk (1) eine Vorlage-Messeinheit (16) mit einem Messorgan (17) zur Messung des Bandquerschnitts vorgeschaltet ist, und dass die Signale dieser Messeinheit der Regeleinheit (RE) zugeführt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslauf des Streckwerks (1 ) ein Messorgan (19) für die Qualitätsüberwachung des produzierten Bandes angeordnet ist, und dass die Signale dieses Messorgans der Regeleinheit (RE) zugeführt sind.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messorgan (17)
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am Einlauf des Streckwerks (1) durch ein sogenanntes Nut- und Tastwalzenmessorgan und das Messorgan (19) am Auslauf des Streckwerks durch einen sogenannten Faserpress-Messtrichter gebildet ist.
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