-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sollwertkaskade zur Einstellung von Drehzahlsollwerten mit Potentiometern für die Ziehtrommantriebe einer Drahtziehmaschine, bei der die einzelnen Antriebe über Getriebe mit den Ziehtrommeln gekuppelt sind, bei der zwischen den Ziehtrommeln die Ziehsteine angeordnet sind.
-
Eine solche Kaskade ist aus "The Wire Industry", March 1968, Seiten 267 bis 269, bekannt.
-
Sollwertkaskaden mit in Reihe geschalteten Sollwertstufen aus Operationsverstärkern und zugeordneten Potentiometern sind beispielsweise auch aus der DE-AS 22 51 600 bekannt. Ebenso bekannt ist die Wirkungsweise von Rechenverstärkern (vgl. z. B. Regelungstechnik, 1958, S. 125-128).
-
Beim Drahtziehen wird in jeder Ziehstufe der Drahtdurchmesser verringert. Einer Querschnittsabnahme von 20% entspricht eine Längung des Drahtes um 25%, d. h. eine um 25% höhere erforderliche Geschwindigkeit des Drahtes.
-
Bei z. B. sieben Ziehblöcken unterscheiden sich dann die Geschwindigkeiten zwischen dem ersten und dem letzten Ziehblock um den Faktor 1,25&sup6;. Bei Verwendung gleicher Ziehtrommeln - was aus konstruktiven Gründen angestrebt wird - bedeutet dies, daß die Antriebsmotoren ohne Zwischengetriebe mit im Verhältnis 1 : 3,81 unterschiedlichen Drehzahlen laufen müßten. Da man aber auch hier in etwa gleiche Motoren mit annähernd gleicher Drehzahl verwenden will, schaltet man zwischen Motor und Ziehtrommeln noch Getriebe ein, die in etwa so bemessen sind, daß sie die durch die Ziehsteine geforderte Drehzahländerung der Ziehtrommeln - bei annähernd gleichen Motordrehzahlen - erbringen. Da man aus Kostengründen normalerweise auch keine Schaltgetriebe verwendet, sondern konstante Getriebeübersetzungen, ist man damit auf einen Ziehsteintyp, der z. B. 20% Querschnittsminderung bringt, beschränkt und muß dann bei der Verwendung von Ziehsteinen mit abweichender Querschnittsänderung, von z. B. 15%, die Drehzahlen der betreffenden Motoren entsprechend korrigieren. Dies geschieht bisher von Hand durch entsprechende Veränderung der Einstellung des Sollwertpotentiometers und ist relativ zeitaufwendig und kompliziert, da ja gegebenenfalls die ganze Kette korrigiert werden muß.
-
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Sollwertkaskade zur Einstellung von Drehzahlsollwerten mit Potentiometern für die Ziehtrommenantriebe einer Drahtziehmaschine derart auszubilden, daß die Drahtquerschnittsänderungen unter Berücksichtigung der Getriebeverhältnisse auf einfache Weise an linear zwischen Null und 100% geeichten Potentiometern einstellbar sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sollwertkaskade aus in Reihe geschalteten Sollwertstufen (Sn-1, Sn-2, . . .) besteht, wobei jede Sollwertstufe jeweils zwischen ihrem Eingang und Masse zur Einstellung der Drahtquerschnittsänderungen ( α&sub1;) in dem der jeweiligen Ziehtrommel in Abziehrichtung folgenden Ziehstein (Zn) ein erstes Potentiometer (P&sub1;) aufweist, dessen Abgriff über einen ersten Widerstand (R 0) mit dem Eingang eines Operationsverstärkers (V) verbunden ist, wobei zur Berücksichtigung der Getriebeübersetzung ( α&sub2;) zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und Masse ein zweites Potentiometer (P&sub2;) vorgesehen ist, dessen Abgriff über einen zweiten Widerstand (R 1) mit dem Eingang des Operationsverstärkers (V) verbunden ist und wobei der Widerstandswert des zweiten Potentiometers (P&sub2;) klein gegenüber dem ersten Widerstand (R 0) ist, so daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers, jeweils den Drehzahlsollwert der Sollwertstufe (Sn-1, Sn-2, . . .) bildet und das Eingangssignal der bezüglich der Abzieheinrichtung vorhergehenden Sollwertstufe (Sn-2) darstellt. Auf diese Weise erhält man eine Rechenschaltung, in der Linearpotentiometer mit handelsüblichen Skalen (vgl. z. B. DE-OS 20 38 745) 0 . . . 100 = 0 . . . 100% verwendbar sind. Der Prozentsatz entspricht der Querschnittsminderung, die jedem Drahtzieher geläufig ist.
-
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Der zu ziehende Draht Dr läuft in Richtung des Pfeiles L über Ziehtrommeln R n-2, R n-1, R n usw. Zwischen den einzelnen Ziehtrommeln sind Ziehsteine Z n-2, Z n-1, Z n usw. angeordnet. Die einzelnen Ziehtrommeln werden über Getriebe G n-2, G n-1, G n mit Übersetzungen Ü n-2, Ü n-1, Ü n usw. von Motoren M n-2, M n-1, M n usw. angetrieben. Den Motoren sind Thyristorschaltungen St zugeordnet, denen zur Drehzahlregelung jeweils die erforderlichen Drehzahlsollwerte N n-2, N n-1, N n usw. zugeführt werden. Der letzte Block mit der Ziehtrommel R n läuft mit konstanter Geschwindigkeit, vorgegeben mit Hauptsollwert N n aus dem Geschwindigkeitspotentiometer P&sub0;, wobei zweckmäßigerweise noch ein Hochlaufintegrator, der nicht dargestellt ist, für den langsamen Hoch- und Rücklauf zwischengeschaltet wird. Die Sollwerte N n-1, N n-2 usw. werden aus einer Sollwertkaskade entnommen, die aus hintereinandergeschalteten Sollwertgebern S n-1, S n-2 usw. besteht, wobei diese Kette der Sollwertstufen in entgegengesetzter Richtung zur Laufrichtung des Drahtes geschaltet ist, d. h. aus der Sollwertstufe S n-1 wird dann der Sollwert für die Stufe S n-2 gebildet usf. Der Aufbau der einzelnen gleichartigen Sollwertstufen sei späterhin erörtert.
-
Aus Gründen der Volumenkonstanz muß gelten, daß das Volumen vor und hinter jedem Ziehstein konstant bleibt, dies bedeutet z. B. für den Ziehstein Z n , daß das Produkt aus Drahtgeschwindigkeit V n-1 und Drahtquerschnitt A n-1 vor dem Ziehstein gleich dem Produkt aus Drahtgeschwindigkeit v n nach dem Ziehstein mal Querschnitt A n sein muß usf. Hieraus ergibt sich, daß das Verhältnis der Geschwindigkeiten umgekehrt proportional dem Verhältnis der Querschnitte sein muß. Sei beispielsweise das Verhältnis des Drahtquerschnittes A n nach dem Ziehstein zum Drahtquerschnitt A n-1 vor dem Ziehstein mit α&sub1; bezeichnet, d. h. &udf57;°Ka&udf56;É = @O:°KAn:An°k^1&udf54;, so ist ersichtlich, daß sich dieser Faktor nur zwischen Null und 1 bzw. 100% bewegen kann.
-
Läßt man als weitere Definition gelten, daß das Verhältnis der Getriebeübersetzungen zwischen den zwei zugeordneten Motoren also &udf53;bs&udf54;@O:ÆÆÆÆÆÆ:ÆÆ&udf54;H&udf53;be&udf54; mit α 2 bezeichnet wird, so ist ersichtlich, daß sich auch dieser Faktor α 2 nur von Null bis 1 ändern kann, man gleiche Drehzahlen der Motoren voraussetzt. Aus der vorausgegangenen Definition ergibt sich dann, daß die Drehzahl N n-1 des Motors M n-1 gleich sein muß dem Verhältnis von α 1 zur α 2 mal der Drehzahl N n des folgenden Motors M n . Die Gleichung lautet somit: &udf53;vu10&udf54;°KN°T°Kn°k^1°t = @W:&udf57;°Ka&udf56;¤1:&udf57;°Ka&udf56;¤2&udf54; ´ °KN°T°Kn°t&udf53;zl10&udf54;
-
Der dem Motor M n-1 zugeordnete Sollwertgeber S n-1 muß daher so aufgebaut sein, daß er aus dem Sollwert N n des Motors M n den Sollwert N n-1 entsprechend der vorstehend genannten Gleichung bildet.
-
Hierzu ist folgende Schaltung der Sollwertstufe S n-1 usw. vorgesehen: Die am Eingang dieser Sollwertstufe anliegende, der Drehzahl des Motors M n proportionale Spannung U n wird einem Potentiometer P&sub1; zugeführt, an dessen Abgriff das Verhältnis α 1 einstellbar ist. Die so gewonnene Teilspannung wird über einen Widerstand R&sub0; einem Operationsverstärker V zugeführt, in dessen Rückführung ein Widerstand R&sub1; und ein Potentiometer P&sub2; liegen. An diesem als Spannungsteiler wirkenden Potentiometer P&sub2; ist das Getriebeverhältnis α 2 einstellbar, so daß die Ausgangsspannung U n-1 dieser Sollwertstufe S n-1, die zur Drehzahlregelung des Motors M n-1 dient, folgender Gleichung gehorcht: &udf53;vu10&udf54;°KU°T°Kn°k^1°t = @W:&udf57;°Ka&udf56;¤1:&udf57;°Ka&udf56;¤2&udf54; ´ @W:°KR°kÉ:°KR°kø&udf54; ´ °KU°T°Kn°t&udf53;zl10&udf54;
-
Mit Vorteil kann man dabei das der Getriebeübersetzung zugeordnete Potentiometer P&sub2; im Schaltschrank belassen, da ja dieses nach Inbetriebnahme nicht mehr geändert zu werden braucht und das dem einzelnen Ziehstein zugeordnete Potentiometer leicht zugänglich anbringen. Mit Vorteil wird auch dieses dem Ziehstein zugeordnete Potentiometer nicht in Prozent Querschnittsänderung ( α 1) geeicht, sondern in Prozent Querschnittsminderung q, wobei diese Querschnittsminderung q gegeben ist: &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
-
Das bedeutet, daß bei richtigem Anschluß von Anfang und Ende eines normalen Potentiometers mit einer handelsüblichen Skale 0 . . . 100 ≙ 0 . . . 100% die Querschnittsminderung einstellbar ist, was dem Bediener der Maschine eine einfache Handhabung der Drehzahleinstellung entsprechend den tatsächlich verwendeten Ziehsteinen bietet.