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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bei
einem aus
US 4 002 044
A bekannten Verfahren zur Strickfadenlieferung in eine
Rundstrickmaschine werden mit einem Steuernocken einer mechanischen
Detektionseinrichtung für
einen Blockierzustand stufenweise festgesetzte Verzögerungszeiten
für eine übergeordnete
Steuervorrichtung eingestellt. Abhängig von der Verdrehung des Steuernockens
aktiviert die Steuervorrichtung die Abschaltung des Systems, derart,
dass nach einer ersten kurzen Verzögerungszeit noch keine Abschaltung
erfolgt, sondern erst nach Verstreichen einer zweiten längeren Verzögerungszeit.
Da der jeweils verwendete Steuernocken in seiner Geometrie nach einer
Funktion der Natur des Fadens, d.h. der Fadenqualität, berechnet
wird, muss konsequent bei Umrüstung
des Systems auf eine andere Fadenqualität ein anderer Steuernocken
eingesetzt werden. Die grundsätzliche
Festlegung der jeweiligen Verzögerungszeit
abhängig
von der Natur des Fadenmaterials ist ein Kompromiss, d.h., das System
wird gegebenenfalls häufiger
abgeschaltet als es eigentlich erforderlich wäre. Zweck der Verzögerungszeit
ist es nämlich,
dem Fadenliefergerät
die Möglichkeit
zu bieten, den Blockierzustand selbsttätig zu beheben, der auf einen
angestiegenen Abzugswiderstand des Fadens vom Fadenvorrat oder auf
das Auftreten einer Schlaufe oder dgl. zurückzuführen ist, so dass dann sofort
wieder eine normale Aufwickelprozedur möglich ist, und in der zwischenzeitlich
weiter arbeitenden Rundstrickmaschine kein Strickfehler erzeugt wird.
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Bei
einem aus
EP 1 391 983
A bekannten Verfahren wird die Verzögerungszeit bis zum Abschalten
einer Webmaschine durch eine Quotientenberechnung ermittelt, indem
eine vorbestimmte Konstante entweder durch die Synchronisationsfrequenz zur
Geschwindigkeitssteuerung des Antriebsmotors des Fadenliefergeräts oder
durch die ermittelte durchschnittliche Fadenlieferrate dividiert
wird. Unter Berücksichtigung
maximaler und minimaler Grenzwerte der Verzögerungszeit wird demzufolge
die Verzögerungszeit
um so länger
je niedriger entweder die Synchronisationsfrequenz oder die durchschnittliche Fadenlieferrate
ist. Da die Größe des momentanen Fadenvorrats
im Fadenliefergerät
verbrauchsabhängig
schwankt, resultiert aus dieser Quotientenbe rechnung mit einer festen
Konstanten als Zähler
keine stets optimal lange Verzögerungszeit.
Denn ein kleiner Fadenvorrat würde
mit der durchschnittlichen Fadenlieferrate schneller aufgezehrt
als ein großer Fadenvorrat,
was bei der Berechnung der Verzögerungszeit
z.B. in der Konstanten berücksichtigt
sein muss. Dies bedingt, die Konstante als Zähler des Quotienten relativ
groß und
damit sicher vorzubestimmen, um die speziell beim Weben manchmal stark
schwankende Größe des Fadenvorrats
zu kompensieren. Dadurch wird das System schon abgeschaltet, obwohl
eigentlich noch länger
gewartet werden könnte,
um es dem Antrieb des Fadenliefergeräts zu ermöglichen, den Blockierzustand
doch noch zu beseitigen. Speziell bei Strickmaschinen, insbesondere
Rundstrickmaschinen, ist es wünschenswert,
das Abschalten des Systems so lange wie möglich und dennoch sicher zu
verzögern,
um nur dann abzuschalten, wenn keine Möglichkeit mehr existiert, dass
das Fadenliefergerät
den Blockierzustand selbsttätig
beseitigen kann, jedoch ohne den Fadenvorrat vollständig aufzuzehren
und einen Fadenbruch zu vermeiden. Denn bei Rundstrickmaschinen können sich
bereits aus dem Abschalten und Wiedereinschalten Warenfehler ergeben,
die nicht mehr zu beseitigen sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, mit dem das System optimal spät abgeschaltet wird,
wenn das Fadenliefergerät
den Blockierzustand nicht selbsttätig zu beseitigen vermag.
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Die
gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Da
die Sensorvorrichtungen, die die Fadenliefergeschwindigkeit und
die Aufwickelgeschwindigkeit detektieren, ohnedies Informationen über aufgewickelte
und abgewickelte Fadenwindungen liefern, wird aus diesen Informationen
die Größe des momentanen
Fadenvorrats im Fadenliefergerät
bestimmt. Sobald ein Blockierzustand des Fadenliefergeräts detektiert
ist, z. B. aufgrund des sich auf der Vorratsspule verhakenden Fadens
oder wegen einer verhängten
Schlaufe oder eines Knotens, wird bei der Quotientenberechnung die
Verzögerungszeit
umgekehrt proportional zum Quotienten aus der momentanen Fadenliefergeschwindigkeit
und der Größe des momentanen
Fadenvorrats errechnet. Die Verzögerungszeit
wird somit umso länger,
desto größer bei
einer gegebenen Fadenliefergeschwindigkeit der momentane Fadenvorrat
ist bzw. umso kürzer, desto
kleiner der momentane Fadenvorrat ist. Die Verzögerungszeit wird adaptiv jeweils
so ermittelt, dass der Fadenvorrat innerhalb der Verzögerungszeit
höchstens
bis beispielsweise auf einige volle Fadenwindungen aufgezehrt wird,
falls der Blockierzustand innerhalb der Verzögerungszeit nicht vom Fadenliefergerät beseitigt
werden kann. Wenn zweckmäßig die
Berechnung fortwährend
wiederholt wird, kann sogar die Verzögerungszeit stets an sich ändernde
Verhältnisse
angepasst werden, d.h. an eine zunehmende oder abnehmende Größe des momentanen
Fadenvorrats und/oder an eine zunehmende oder abnehmende momentane
Fadenliefergeschwindigkeit. Diese adaptive Berechnung der Verzögerungszeit
ist besonders zweckmäßig für ein Fadenliefergerät einer
Strickmaschine, insbesondere einer Rundstrickmaschine, weil dort
die Fadenliefergeschwindigkeit nicht drastisch variiert, wie dies
z.B. in einer Webmaschine der Fall ist, und weil dem Fadenliefergerät die Möglichkeit
einer selbsttätigen
Beseitigung des Blockierzustandes solange wie möglich offengehalten werden
soll, um den Produktionsausfall nach Abschalten des Systems und
vor allem Strickfehler im Gestrick, die sich im Gegensatz zu einem Schussfadenfehler
beim Weben kaum mehr beseitigen lassen, vermeiden zu können.
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Bei
einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird
die Verzögerungszeit
zumindest bei einer momentanen Aufwickelgeschwindigkeit unterhalb
der maximalen Aufwickelgeschwindigkeit des Fadenliefergeräts berechnet.
Dies ist eine Betriebsphase, in der die Verzögerungszeit aufgrund der niedrigen
Aufwickelgeschwindigkeit sehr genau unter Berücksichtigung der Größe des momentanen
Fadenvorrats berechnet werden muss. Läuft das Fadenliefergerät mit der
maximalen Aufwickelgeschwindigkeit, die vorab auf die maximale,
zu erwartende Fadenliefergeschwindigkeit abgestimmt sein kann, liegen
relativ eindeutige Verhältnisse
und ggfs. eine kleine Größe des Fadenvorrats
vor, so dass dann gegebenenfalls eine festgelegte Verzögerungszeit
berücksichtigt werden
kann.
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Bei
einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird
die Verzögerungszeit
unter Berücksichtigung
zumindest einer fadenliefergerätsabhängigen Konstanten
berechnet. Diese Konstante kann unter anderem beispielsweise das
Beschleunigungs- oder Verzögerungsverhalten
des Antriebsmotors des Fadenliefergeräts berücksichtigen, das für die Ergänzung des Fadenvorrats
nach Beheben des Betriebszustandes wichtig ist.
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Bei
einer anderen, vorteilhaften Verfahrensvariante wird die Verzögerungszeit
unter Berücksichtigung
zumindest einer fadenqualitätsabhängigen Konstanten
berechnet, weil die Belastbarkeit des Fadenmaterials mit entscheidend
dafür ist,
wie lange beispielsweise es dem Fadenliefergerät ermöglicht werden darf, durch Zugbelastung
des Fadens, den Blockierzustand selbsttätig zu beseitigen.
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Bei
einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante
wird die Verzögerungszeit
unter Berücksichtigung
eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors berechnet, beispielsweise
um nach der Verzögerungszeit
noch genügend
Fadenmaterial für
eine bequeme Reparatur im Fadenvorrat zu haben, oder um in einer
Strickmaschine einen unzulässigen
Anstieg der Fadenspannung zu vermeiden, oder um einen während der
Berechnung noch nicht bekannten Anstieg der Fadenliefergeschwindigkeit
zu kompensieren. Der Sicherheitsfaktor kann z.B. empirisch ermittelt
werden unter Berücksichtigung
der bekannten Schwankungen entweder der Fadenliefergeschwindigkeit
und/oder der Vorratsgröße.
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Zweckmäßig wird
die maximale Verzögerungszeit
so eingestellt, dass ab Detektion eines Blockierzustandes der momentane
Fadenvorrat mit der momentanen Fadenliefergeschwindigkeit gerade nicht
vollständig
aufgezehrt wird. Dies erleichtert die nachfolgende Reparatur.
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Eine
Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Fadenliefergerät
in einem fadenverarbeitenden System, und
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2 ein
Diagramm einer Quotientenberechnung (Fadenvorratsgröße über der
Fadenliefergeschwindigkeit).
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Als
Beispiel eines fadenverarbeitenden Systems X in 1 wird
eine Strickmaschine 8, beispielsweise eine Rundstrickmaschine,
schematisch gezeigt, der zumindest ein Fadenliefergerät F zugeordnet
ist, das einen Faden Y liefert. Ein nicht gezeigtes, an deres fadenverarbeitendes
System könnte
jedoch auch eine Webmaschine oder eine andere fadenverarbeitende
Maschine mit wenigstens einem Fadenliefergerät umfassen.
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Das
Fadenliefergerät
F weist ein Gehäuse 1 auf,
in dem ein Elektromotor M mit einem Rotor R und eine elektronische
Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU (Motorcontroller) angeordnet
sind. Der Rotor R treibt ein drehbar gelagertes Aufwickelelement 2 in Relation
zu einem koaxialen, stationären
und trommelartigen Speicherkörper 3,
auf dessen Außenumfang
der Faden Y in einem Fadenvorrat S in nebeneinanderliegenden Windungen 6 zum
Abzug zwischengespeichert wird. Alternativ könnte das Fadenliefergerät F jedoch
auch einen vom Motor M angetriebenen, drehbaren Speicherkörper aufweisen.
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In
der gezeigten Ausführungsform
des Fadenliefergeräts
F ist dem Speicherkörper 3 ein
Fadenkontrollelement z.B. eine Fadenbremse 4 zugeordnet.
Der Faden Y wird aus dem Fadenvorrat 6 mit einer zeigerartig
umlaufenden Bewegung über
das freie Frontende des Speicherkörpers 3 durch eine Abzugsöse 9 und
dann weiter in die Strickmaschine 8 gezogen, beispielsweise
in eine Stricksystem einer Rundstrickmaschine. Die Abzugsöse 9 ist
in einem Gehäuseausleger 5 untergebracht.
Im Bereich der Abzugsöse 9 ist
ein Sensor S2, z. B. ein Optosensor, zum Detektieren der Fadenliefergeschwindigkeit
vorgesehen, beispielsweise anhand eines oder mehrerer Pulse pro
abgezogener Fadenwindung 6. Dem Aufwickelelement 2 ist
ein weiterer Sensor S1 zugeordnet, z.B. ein Hallsensor, der die
Aufwickelgeschwindigkeit detektiert, z.B. anhand wenigstens eines
Pulses pro Umdrehung des Aufwickelelementes 2.
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Die
Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU enthält beispielsweise einen Mikroprozessor
P und einen Timer T und ist operativ mit dem Motor M sowie den beiden
Sensoren S1, S2 verbunden.
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Die
Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU arbeitet so, dass der Elektromotor
M abhängig
vom Verbrauch des Fadens durch die Strickmaschine 8 bis
auf eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit beschleunigt, und verzögert wird,
gegebenenfalls bis zum Stillstand, derart, dass trotz Verbrauchs
jeweils ein Fadenvorrat S einer vorbe stimmten Größe weitgehend aufrechterhalten
wird. Bei einer relativ konstanten Fadenliefergeschwindigkeit pendelt
sich die Drehzahl des Elektromotors M mit Hilfe der Einflussnahme
der Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU auf ein Drehzahlniveau
ein, das in etwa der Verbrauchsrate entspricht. Schwankungen des
Verbrauchs folgt der Elektromotor M mit einer systembedingten Verzögerung,
so dass selbst bei relativ konstantem Verbrauch die Größe des Fadenvorrats
S variiert.
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Um
den Elektromotor M verbrauchsabhängig so
zu steuern, dass ständig
ein genügend
großer
Fadenvorrat S vorhanden ist, berücksichtigt
die Geschwindigkeits-Steuervorrichtung
CU die Signale der Sensoren S1, S2, um daraus Geschwindigkeitssignale
für den
Elektromotor M abzuleiten. Beispielsweise berechnet die Geschwindigkeits-Steuervorrichtung
CU aus den Signalen der Sensoren S1, S2 die Größe des momentan vorliegenden
Fadenvorrats S, vergleicht diese Größe mit einer Soll-Größe, und
beschleunigt oder verzögert
den Elektromotor M bei Abweichungen.
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Die
Größe des Fadenvorrats
S kann als Anzahl der Windungen 6 auf dem Speicherkörper 3, dessen
Umfangslänge
bekannt ist, festgehalten werden, oder direkt als Fadenlänge beispielsweise
in Zentimeter. Die Aufwickelgeschwindigkeit des Aufwickelelements 2 und
damit des Fadens Y kann beispielsweise als Drehzahl oder Pulszahl
pro Zeiteinheit berücksichtigt
werden, während
die Fadenliefergeschwindigkeit beispielsweise als Pulsanzahl pro Zeiteinheit
oder direkt als Geschwindigkeit, z.B. cm/s, oder als Anzahl abgezogener
Fadenwindungen 6 pro Zeiteinheit berücksichtigt wird.
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Im
Betrieb des fadenverarbeitenden Systems X kann es vorkommen, dass
sich der Faden Y auf der Vorratsspule 7 verhängt, oder
dass sich ein Knoten oder eine Schlinge verhängt oder entlang des Fadenwegs
zum Speicherkörper 3 des
Fadenliefergeräts
F hängen
bleibt. Der dann ansteigende Abzugswiderstand des Fadens Y kann
den Rotor R blockieren, der sich nicht mehr weiter dreht, oder sich nicht
mehr aus dem Stillstand beschleunigen lässt. Ein solcher Blockierzustand
würde,
falls er länger
andauert, zwangsweise zu einem Fadenbruch führen, worauf das System X stillgesetzt
werden muss, damit im Produkt kein Fehler entsteht. Speziell beim
Stricken soll nach einem Fadenbruch kein freies Fadenende eingezogen
werden, weil sich dieser Strickfehler nicht mehr beheben lässt. Aber
auch ein starker Spannungsanstieg im Faden in dem Stricksystem würde in einem
nicht mehr zu beseitigenden Strickfehler resultieren. Das Abschalten
der Strickmaschine 8, insbesondere einer Rundstrickmaschine,
bedeutet nicht nur einen Produktionsausfall, sondern kann auch zu
Unregelmäßigkeiten
im Produkt beim Abstellen und Wiederanlaufen führen. Deshalb ist man bestrebt,
das System S nur dann abzuschalten, wenn sich ein Strickfehler nicht
mehr anders vermeiden lässt.
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In
der Praxis zeigt sich, insbesondere beim Stricken, aber auch beim
Weben, dass die Zugbelastung, die der blockierte Rotor im Faden
Y erzeugt, manchmal ausreicht, den verhängten Faden Y an der Vorratsspule 7 wieder
zu lösen
oder eine verhängte Schlinge
abzulösen
bzw. aufzulösen,
worauf der Rotor unverzüglich
seine Rotation der Steuerroutine entsprechend fortsetzen kann. Auf
dem Speicherkörper 3 ist
ohnedies der Fadenvorrat 6 mit einer momentanen Größe vorhanden,
die zunächst
weiterhin ein ungestörtes
Liefern zur Strickmaschine 8 gewährleistet. Aus diesen Gründen wird
bei Eintreten eines Blockierzustandes das System nicht sofort abgeschaltet,
sondern eine Verzögerungszeit
abgewartet, innerhalb der dem Fadenliefergerät F die Möglichkeit offengehalten wird,
den Blockierzustand selbsttätig zu überwinden
und die normale Zwischenspeicherfunktion wieder aufzunehmen. Die
Verzögerung
sollte so lange dauern wie möglich,
um die höchstmögliche Wahrscheinlichkeit
einer selbsttätigen
Behebung des Blockierzustandes zu erzielen.
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Erfindungsgemäß wird die
höchstmögliche Wahrscheinlichkeit
der selbsttätigen
Behebung des Blockierzustandes dadurch erzielt, dass in der Geschwindigkeits-Steuervorrichtung
CU eine Verzögerungszeit
D berechnet und berücksichtigt
wird, die indirekt proportional zum Quotienten aus der Größe des momentanen
Fadenvorrats S und der momentanen Liefergeschwindigkeit V des Fadens
Y ist. Diese Berechnung wird zumindest in einer Betriebsphase durchgeführt, in
der die momentane Aufwickelgeschwindigkeit (Drehzahl des Aufwickelelementes 2) niedriger
ist als die vorbestimmte maximale Aufwickelgeschwindigkeit).
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Aufgrund
der Signale der Sensoren S1, S2 ist die Geschwindigkeits-Steuervorrichtung
CU über einfache
Rechenvorgänge
darüber
informiert, welche Größe der momentane
Fadenvorrat S hat, beispielsweise über die Anzahl der Fadenwindungen 6 oder sogar die
zwischengespeicherte Fadenlänge
in Zentimeter. Aus der Größe des momentanen
Fadenvorrats S als Zähler
und der momentane Fadenliefergeschwindigkeit als Nenner berechnet
die Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU jeweils eine Verzögerungszeit,
mit der sichergestellt ist, dass der Fadenvorrat S innerhalb der
Verzögerungszeit
gerade nicht vollständig
aufgezehrt wird. Zumindest einige volle Fadenwindungen 6 sollten
nach Verstreichen der Verzögerungszeit
noch auf dem Speicherkörper 3 vorhanden
sein, um die nachfolgende Reparatur bequem durchführen zu
können.
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Hierbei
sind zwei Vorgangsweisen zweckmäßig, ohne
dass die Erfindung darauf beschränkt sein
sollte.
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Sobald
der Blockierzustand detektiert worden ist, beispielsweise dadurch,
dass das Aufwickelelement 2 stehen geblieben ist, obwohl
der Elektromotor M angesteuert ist, wird ein sogenanntes Stopp-Motion-Signal
generiert, das für
ein sogenanntes Stopp-Motion-Relais
zum Abschalten des Systems bestimmt ist. Das Stopp-Motion-Signal
wird jedoch nicht sofort an das Stopp-Motion-Relais übertragen,
sondern unter Verwendung des Timers T solange unterdrückt, bis
die berechnete Verzögerungszeit
verstrichen ist.
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Im
anderen Fall wird das Stopp-Motion-Signal erst nach der durch den
Timer überwachten
Verzögerungszeit
generiert und sofort an das Stopp-Motion-Relais weitergeleitet.
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Wird
hingegen der Blockierzustand selbsttätig innerhalb der berechneten
Verzögerungszeit
aufgehoben, dann wird das Stopp-Motion-Signal entweder gar nicht
generiert oder nicht weiter geleitet.
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Bei
der Quotientenberechnung wird zweckmäßig ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt,
beispielsweise ein Multiplikator kleiner 1, um eine bestimmte Restmenge
des Fadenvorrats S sicherzustellen, und ggfs. auch um nicht vorhersehbare Änderungen
der Fadenliefergeschwindigkeit indirekt zu berücksichtigen.
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Ferner
ist es möglich,
die Geschwindigkeits-Steuervorrichtung CU vorab im Hinblick auf
die jeweils verarbeitete Fadenqualität, oder das Arbeitsverhalten
im System, oder bestimmte Eigenschaften des Fadenliefergeräts F zu
programmieren, damit bei der Quotientenberechnung ein fadenliefergerätabhängiger konstanter
Faktor und/oder ein fadenqualitätsabhängiger konstanter
Faktor oder dgl. berücksichtigt
wird bzw. werden.
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2 stellt
symbolisch in einem Diagramm die Quotientenberechnung zur adaptiven
Ermittlung der Verzögerungszeit
D dar. Auf der vertikalen Achse ist die Größe des Fadenvorrats S beispielsweise
in Zentimeter aufgetragen, während
auf der horizontalen Achse die Fadenliefergeschwindigkeit V beispielsweise
in cm/s aufgetragen ist. Die vertikale Achse repräsentiert
auch die Zeit t beispielsweise in Sekunden, während die horizontale Achse
auch die Aufwickelgeschwindigkeit n beispielsweise in rpm repräsentiert.
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Auf
der horizontalen Achse ist eine vorbestimmte maximale Aufwickelgeschwindigkeit
nmax angedeutet. Die links davon gesetzte
gestrichelte vertikale Linie begrenzt beispielweise den Bereich,
innerhalb dessen die Quotientenberechnung durchgeführt wird.
D repräsentiert
die sich ergebende Kurve bzw. die Verzögerungszeit.
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Die
Kurve zeigt, dass die Verzögerungszeit
D um so länger
ist, desto größer der
Fadenvorrat S und desto kleiner die Fadenliefergeschwindigkeit V
ist, und umgekehrt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
soll anhand eines Beispiels deutlicher erklärt werden:
Vorausgesetzt
wird eine momentane Liefergeschwindigkeit von 667 cm/s (4,00 m/mind),
eine Größe des momentanen
Fadenvorrats S von ca. 560 cm, und ein Sicherheitsfaktor von 0,9.
Aus der Quotientenberechnung resultiert dann eine Verzögerungszeit
D von etwa 0,76 s. Beim Abschalten des Systems ist noch eine Restlänge von
53 cm auf dem Speicherkörper 3 vorhanden,
d.h. z.B. etwa drei Windungen 6.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist besonders zweckmäßig für Rundstrickmaschinen,
weil dort die Fadenliefergeschwindigkeit nur moderat schwankt und
deshalb die Berücksichtigung
der Größe des momentanen
Fadenvorrats bei der Quotientenberechnung zur höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit
der selbsttätigen
Behebung des Blockierzustandes führt.
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Für den Fall,
dass das fadenverarbeitende System mit einem schnellen Kommunikationssystem ausgestattet
ist, könnte
die Berechnung und Berücksichtigung
der Verzögerungszeit
für das
jeweils blockierte Fadenliefergerät auch zentral in einem Hauptcomputer
oder der Hauptsteuervorrichtung des Systems durchgeführt werden.
Der Hauptcomputer oder die Hauptsteuervorrichtung wird über die
momentane Fadenliefergeschwindigkeit des Fadenliefergeräts informiert
und braucht nur zusätzlich
die Information zur Größe des momentanen
Fadenvorrats.