5. Technologiefunktionen mit Servoantrieben - FB E+I: Home

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In der Regel hat der Zugkraftregler aus Stabilitätsgründen nur eine sehr geringe Dynamik. Der Beschleunigungskompensation kommt hier deshalb eine besondere Bedeutung zu. Können Störgrößen, wie sie bei Beschleunigungsvorgängen oder Exzentrizitäten entstehen, nicht ausreichend kompensiert werden, so ist eine Tänzerlageregelung vorzuziehen. Bei der Tänzerlageregelung wird die Bahnspannung ausschließlich durch die dem Wickler vorgeschaltete Tänzereinrichtung erzeugt. Mit der Tänzerlageregelung können dynamische Störgrößen problemlos ausgeregelt werden. Sie wird vorwiegend bei Material (Kabel, Draht, Textilien, Folien, Papier) eingesetzt, wo eine absolute Zugkraftgenauigkeit notwendig ist. v F v Linie s Tänzer M W , n W i n M ASYM R s Tänzer n ist F soll 3 s Tsoll d 1/d 4 2 5 1 n soll Motorregler 1 Drehzahlregler 2 Zugkraftverlauf 3 Durchmesserberechnung 4 Tänzerregler 5 Beschleunigungskompensation Grundprinzip der Tänzerlageregelung beim Wickeln Bei der Tänzerlageregelung wird der Wickelantrieb im Allgemeinen drehzahlgeregelt. Zur Vorsteuerung dient der Sollwert der Liniengeschwindigkeit v Linie multipliziert mit dem Kehrwert des aktuellen Durchmessers d. Die Tänzerposition s Tänzer wird erfasst und mit der eingestellten Solllage s Tsoll verglichen. Bei einer Abweichung sorgt der Tänzerregler für eine Korrektur des Vorsteuersignals. Zur Kompensation des Beschleunigungsmomentes wird der Drehzahlreglerausgang entsprechend nachgesteuert, damit zum Auf- und Abbau des Beschleunigungsmomentes nicht immer erst eine deutliche Regelabweichung im Tänzerkreis entstehen muss. Vergleichbar zur Zugkraftsteuerung kann hier die Zugkraftkennlinie zur Steuerung der Tänzereinrichtung verwendet werden. Da die Tänzereinrichtung gleichzeitig einen Materialspeicher darstellt, haben kurzzeitige Schwankungen in der Umfangsgeschwindigkeit zwar Auswirkungen auf die momentane Tänzerlage, aber kaum Auswirkungen auf die Zugkraft. Natürlich dürfen die Endlagen des Tänzers nicht erreicht werden und das Massenträgheitsmoment der Tänzerwalze und alle anderen bewegten Massen des Tänzers sollten klein sein. Vorteilhaft ist hier die pneumatische Ansteuerung des Tänzers für den Sollwert der Zugkraft F soll . G. Schenke, 1.2013 Mechatronik FB Technik, Abt. E+I 79
Um möglichst schnell auf Abweichungen reagieren zu können, ist ein geringes Massenträgheitsmoment des gesamten Wicklers von Vorteil. Dies kann mit einem großen Getriebefaktor i erzielt werden. In Anwendungen, in denen die Liniengeschwindigkeit v nicht von einem Linienantrieb bestimmt wird, muss der Wickelantrieb die Führungsfunktion übernehmen. Insbesondere bei Umwicklern, bei denen nur zwei Wickler am Umspulprozess beteiligt sind, muss einer der Antriebe die Materialgeschwindigkeit bestimmen, während der andere für die Bahnspannung sorgen muss. v F v ist M W , n W i n M ASYM R n ist v Linie 4 1 Drehzahlregler 3 d 1/d 1 2 Regler für die Liniengeschwindigkeit 3 Durchmesserberechnung 2 n soll Motorregler 4 Beschleunigungskompensation Grundprinzip des geschwindigkeitsbestimmenden Wicklers Das Grundprinzip des geschwindigkeitsbestimmenden Wicklers ähnelt dem der Tänzerlageregelung, wobei der Regler zur Korrektur des Vorsteuersignals entfallen kann. Die Wickler, die zur Durchmesserberechnung mit einer Geschwindigkeitsrückführung arbeiten, können sicher nur als Aufwickler betrieben werden. Beim Abwickeln besteht die Gefahr der Mitkopplung bzw. die Gefahr des unkontrollierten Hochlaufs, falls es zu einer Schlaufenbildung vor dem Geber der Liniengeschwindigkeit v ist kommt. Die Geschwindigkeitserfassung sollte nahe am Wickler erfolgen und die Liniengeschwindigkeit absolut schlupffrei übertragen. Soll das Material mehrfach hin und her gewickelt werden, muss die Durchmesserberechnung durch einen externen Durchmessersensor ersetzt werden oder es muss eine Tänzereinrichtung die Schlaufenbildung sicher verhindern. 5.4 Technologiefunktion „Kurvenscheibe“ Unter dem Begriff „Kurvenscheibe“ versteht man eine eindeutige Zuordnung der Positionen zwischen einem Leitantrieb (Master) und einem Folgeantrieb (Slave). Der Leitantrieb kann entweder ein Antrieb, ein Positionsgeber oder ein „virtueller Master“ sein. Die elektronische Kurvenscheibe beruht auf dem Prinzip der mechanischen Kurvenscheibe, die eine lineare rotatorische Bewegung in eine beliebige kurvenförmige Bewegung umsetzt. Die Vorteile der elektronischen Kurvenscheibe gegenüber der mechanischen Kurvenscheibe liegen in dem einfachen mechanischen Aufbau. Es kann für jede Achse ein Direktantrieb realisiert werden. Hierdurch wird die Flexibilität eindeutig verbessert. Die Umstellung auf ein anderes Format (Produktgröße) wird so per Knopfdruck erledigt. Außerdem kann im laufenden Betrieb auf Ereignisse reagiert und die Bewegung entsprechend angepasst werden. G. Schenke, 1.2013 Mechatronik FB Technik, Abt. E+I 80
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Seite 5 und 6: Die Winkeldifferenz von synchronisi
Seite 7 und 8: Gleichungen für die Beschleunigung
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