Systemanalyse und Entwicklung geregelter Bremsmodule fur eine Korbverseilmaschine

Abstract

Ein äußerst wichtiger Einflussfaktor auf die Qualität eines Stahlseils ist die Litzenzugspannung während der gesamten Seilproduktion. Je konstanter die Kraft, mit der die Litze zum Seil verwunden wird, desto höher ist die Qualität des produzierten Stahlseils. Das Ziel der Arbeit ist die wissenschaftliche Betrachtung eines Systems zur Regelung von Litzenzugkräften bei der Herstellung eines Stahlseils mittels Korbverseilmaschine. Hierfür soll das Bremsband, welches um die Litzenspule in der Maschine geschlungen ist, mittels eines Bremsmoduls gezielt gespannt werden. Daraus abgeleitet beschäftigt sich die Arbeit mit folgender Forschungsfrage: Wie können Litzenzugkräfte bei der Herstellung von Stahlseilen mittels Korbverseilmaschine möglichst konstant gehalten werden? Die Betrachtung der Litzenzugkräfte zeigt einen Anstieg der Litzenzugkräfte während der Produktion, welcher auf die Verringerung des Wicklungsdurchmessers der Litze auf der Spule zurückzuführen ist. Mittels Fourier-Analyse konnten die Schwingungsanteile der Litzenzugkräfte bestimmt werden, welche sich zwischen dem Kreuzschlagseil und dem Gleichschlagseil unterscheiden und teilweise abhängig vom Produktionsfortschritt sind. Zur Umsetzung der Regelungsaufgabe erfolgte die Entwicklung eines Bremsmoduls, bestehend aus einem Linearantrieb, einem Akkumulator und einem Mikrocontroller. Basierend auf der gemessenen Litzenzugkraft wird durch die Steuerung die Stellgröße des Reglers berechnet. Uber WLAN und das Modbus TCP Kommunikationsprotokoll erhält der Mikrocontroller diesen Wert, woraufhin der Linearantrieb justiert und das Bremsband entsprechend gespannt wird. Die Evaluierung dieses Systems mittels Motorstrommessung und Absolut Positionsbestimmung über ein integriertes Rotativ-Potentiometer zeigt die Lastabhängigkeit des vom Gleichstrommotor aufgenommenen Motorstroms. Darauf aufbauend bietet das System das Potential, diesen Zusammenhang zur Ermittlung der aktuellen Litzenzugkraft zu verwenden, sofern weitere Untersuchungen eine ausreichend hohe Genauigkeit bestätigen. Ein auf Basis der mathematischen Zusammenhänge des gesamten Systems aufgebautes Simulationsmodell unterstutzt die Entwicklung einer Litzenzugkraftregelung. Die Implementierung eines einfachen Zweipunktreglers zeigt, dass es möglich ist, die Litzenzugkraft mit Hilfe des entwickelten Bremsmoduls in einem definierten Toleranzbereich zu halten. Dadurch ist das manuelle Justieren der Bremsen durch den Mitarbeiter nicht mehr notwendig. Des Weiteren bereitet dieses System auch den Weg für viele weitere Schritte hinsichtlich der Automatisierung in der Stahlseilproduktion.

Datum der Bewilligung	2025
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Betreuer/-in	Raimund Edlinger (Betreuer*in)