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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Beschleunigung einer Spulenantriebswalze an einer Arbeitsstelle einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine, bei der die Spulenantriebswalze eine Auflaufspule reibschlüssig antreibt.
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Kreuzspulen herstellende Textilmaschinen sind seit langem bekannt; sie bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von in Reihe nebeneinander angeordneten, gleichartigen Arbeitsstellen. Auf den Arbeitsstellen beispielsweise eines Spulautomaten werden Spinnkopse, die relativ wenig Fadenmaterial aufweisen, zu großvolumigen Kreuzspulen umgespult, die auf im Produktionsprozess nachgeschalteten Textilmaschinen, beispielsweise Webmaschinen, benötigt werden. Derartige Spulstellen sind aber auch bei anderen Textilmaschinen, beispielsweise bei Rotorspinnmaschinen, Friktionsspinnmaschinen oder Luftspinnmaschinen in Verbindung mit Spinnstellen vorhanden, um das Wickeln von Kreuzspulen zu ermöglichen. Fadenlieferant ist dann statt eines Spinnkopses oder einer Vorlagespule die entsprechende Spinnstelle.
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Die Kreuzspule, in diesem Zusammenhang auch als Auflaufspule bezeichnet, einer Arbeitsstelle wird am Umfang durch eine Spulenantriebswalze angetrieben. Die Spulenantriebswalze kann beispielsweise als eine Fadenführungstrommel ausgebildet sein und führt den Faden während des Spulvorganges vor dem Auflaufen auf die Kreuzspule changierend hin und her. Alternativ wird der Faden mittels eines gesonderten Fadenführers vor der Kreuzspule changiert, wobei die Spulenantriebswalze dann nicht mit Fadenführungsnuten versehen ist.
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Während des Spulprozesses auf einem Spulautomaten wird die Fadenqualität der Vorlagespule durch Ausreinigung von Fadenfehlern, zum Beispiel von Dick- und Dünnstellen, verbessert. Der laufende Faden wird dazu durch einen so genannten Fadenreiniger überwacht, der beim Entdecken eines Fadenfehlers einen Reinigerschritt sowie ein Ausreinigen des Fadenfehlers initiiert.
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Wenn der Faden während der Spulenreise reißt, sei es dadurch, dass die Lieferung unterbrochen wird, oder, dass der Faden der Spulspannung nicht standhält, oder, dass der Reiniger den Faden trennt, muss dieses Ereignis detektiert werden, um Vorgänge einzuleiten, die notwendig sind, um den Fadenbruch zu beheben. Dazu wird die betreffende Spulstelle stillgesetzt, das bedeutet, die Auflaufspule wird von der Spulenantriebswalze abgehoben und sowohl Auflaufspule als auch Spulenantriebswalze werden bis zum Stillstand abgebremst. Der Faden wird durch einen Fadenendenverbindungsvorgang wiederhergestellt und die Auflaufspule bzw. Spulenantriebswalze muss aus dem Stand bis zur Spulgeschwindigkeit beschleunigt werden. Dieser so genannte Hochlauf gliedert sich in zwei Phasen. Die erste Phase des Hochlaufes wird als Sanftanlauf bezeichnet und umfasst die Beschleunigung der Spulenantriebswalze beispielsweise bis zur Fadengeschwindigkeit von 100 m·min–1. Die weitere Beschleunigung, bis zum Erreichen der Spulgeschwindigkeit, wird Hochlauf genannt und ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Ein derartiges Verfahren zum Steuern der Spulgeschwindigkeit bzw. der Beschleunigung bis zur Spulgeschwindigkeit ist der
DE 42 30 984 C2 entnehmbar. In dieser Patentanmeldung wird offenbart, dass mehrere Anlaufbeschleunigungsbefehle mit verschiedenen Kennlinien der Anlaufgeschwindigkeiten, deren Steilheiten unterhalb eines Grenzwertes liegen, in einem zentralen Steuergerät hinterlegt werden. Vor Spulbeginn wird der Anlaufbeschleunigungsbefehl mit dem steilsten Geschwindigkeitsanstieg ausgewählt, bei dem Nachteile, wie zu hoher Schlupf oder Fadenbrüche noch vermieden werden.
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Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, dass durch den Bediener aus vorgegebenen Kennlinien eine ausgewählt werden muss und diese Kennlinie eine Beschleunigung vorgibt, die nicht individuell für die jeweilige Auflaufspule ermittelt wurde. Derart vorgegebene Kennlinien können allerdings nur Bereiche abdecken, denen die Auflaufspulen dann zugeordnet werden und sind dementsprechend nicht immer optimal. Zudem birgt eine manuelle Eingabe auch immer die Gefahr, dass Fehler gemacht werden und eine falsche Kennlinie ausgewählt wird.
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Ein weiterer Nachteil ist, dass ein kontinuierlicher Hochlauf, so wie in diesem Dokument beschrieben, einen gleichmäßigen Schlupf zur Folge haben würde, was wiederum Wicklungsbilder verursacht. Dabei legen sich die Fäden auf der Auflaufspule teilweise übereinander und auf dem Spulenmantel entstehen Wülste, die auch an den Spulenflanken zu sehen sind. Bei der Weiterverarbeitung kommt es durch die dicht beieinander liegenden Fadenlagen zu Verhakungen oder es werden beim späteren Abziehen mehrere Lagen mitgenommen und es kommt zum Fadenbruch.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Spulprozess weiter zu optimieren, insbesondere die Beschleunigung der Auflaufspule bis zur Spulgeschwindigkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch 1 wird die Spulenantriebswalze nacheinander auf vorgebbare Beschleunigungsstufen beschleunigt, wobei die Winkelgeschwindigkeiten sowohl der Spulenantriebswalze als auch der Auflaufspule erfasst und miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs die Beschleunigung auf die nächste Beschleunigungsstufe gestartet wird und im letzten Drittel des Hochlaufs innerhalb einer Beschleunigungsstufe die Zeit gemessen wird, bis ein von der Auflaufspule und der Spulenantriebswalze den Gleichlauf der Umfangsgeschwindigkeiten repräsentierender Wert oder ein einstellbarer Wert darunter erreicht wird, und dass bei einer vorgebbaren Abweichung von einer Sollzeitspanne der Start der Beschleunigungsstufen, das heißt ein Grenzwert für die Umfangsgeschwindigkeit oder Umfangsbeschleunigung für die folgenden Hochlaufvorgänge verändert wird.
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Diese Art der Beschleunigung der Spulenantriebswalze mit sich ständig änderndem Schlupf ist hervorragend geeignet, um auch während des Hochlaufs Wicklungsbilder zu vermeiden. Der Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten der Auflaufspule und der Spulenantriebswalze, die mit den Umfangsgeschwindigkeiten korrelieren, ist Grundlage für die Initiierung der nächsten Beschleunigungsstufe und gewährleistet, dass erst dann die nächste Beschleunigungsstufe eingeleitet wird, wenn entweder die Auflaufspule einen Beschleunigungswert oder eine Geschwindigkeitsdifferenz zur Spulenantriebswalze unterschreitet.
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Der auf diese Weise ermittelte, so genannte Hochlaufzeitwert ist ein Indikator dafür, wie viel Schlupf sich gegen Ende des Hochlaufs eingestellt hat und lässt Rückschlüsse auf die ohne Qualitätseinbuße mögliche Beschleunigung zu. Der Vergleich der Zeitdauer, bis ein von der Auflaufspule und der Spulenantriebswalze den Gleichlauf der Umfangsgeschwindigkeiten repräsentierender Wert oder ein einstellbarer Wert darunter erreicht wird, mit einem Sollwert kann im Rahmen eines Regelkreises genutzt werden. Dabei erfolgt eine Änderung, wenn durch den Spulfortschritt die Trägheit der Spule so zugenommen hat, dass sich der Schlupf an ein schädliches Maß annähert oder auch durch spulstellenspezifische Ereignisse (z. B. Ausfall oder Schwankung des Paraffinauftrags) der Schlupf beeinflusst wird.
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Vorteilhafterweise wird gemäß Anspruch 2 die Zeit, die für das Erreichen eines den Gleichlauf der Umfangsgeschwindigkeiten der Spulenantriebswalze durch die Auflaufspule repräsentierenden Wertes oder eines einstellbareren Wertes darunter notwendig ist, erst in der letzten Beschleunigungsstufe ermittelt, in der die Spulenantriebswalze die endgültige Spulgeschwindigkeit erreicht, da am Ende des Hochlaufs der sicherste Wert ermittelt werden kann und bei notwendiger Korrektur der geringste Produktionsverlust zu erwarten ist. In dieser Beschleunigungsstufe erfolgt kein Eingriff in den Hochlauf, zum Beispiel durch unnötiges Ausfahren einer Zwischenstufe für die Hochlaufzeitermittlung, da diese ohnehin bis zur endgültigen Produktionsgeschwindigkeit ausgefahren wird. Des Weiteren werden abgebrochene Hochläufe, die das Ergebnis verfälschen würden, dadurch nicht erfasst und fließen somit in die Regelung der Beschleunigung nicht mit ein.
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Gemäß Anspruch 3 wird bei einer Überschreitung der Sollzeitspanne der Start der Beschleunigungsstufen um einen vorgebbaren Wert verzögert, so dass sich der Schlupf vermindert. Analog dazu offenbart Anspruch 4, dass bei einer Unterschreitung der Sollzeitspanne hingegen der Start der Beschleunigungsstufen um einen vorgebbaren Wert vorgezogen wird, so dass die Hochlaufzeit verkürzt wird.
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In vorteilhafter Ausführungsform wird, wie im Anspruch 5 dargelegt, die Sollzeitspanne wiederholt gemessen, bevor eine Anpassung unter Berücksichtigung der momentanen Spulbedingungen erfolgt. Dieses Vorgehen gewährleistet, dass nicht auf Grund so genannter Ausreißer zwischen verschiedenen Einstellungen häufig hin- und hergeschaltet wird. Es werden also nur gesicherte Abweichungen berücksichtigt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematisiert dargestellten Arbeitsstelle eines Spulautomaten erläutert.
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Es zeigen
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1: schematisch dargestellte Arbeitsstelle eines Spulautomaten
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2: Diagramm des Verlaufs des Hochlauf-Wertes in Abhängigkeit vom Auflaufspulendurchmesser.
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1 zeigt, dass an jeder Arbeitsstelle von einer Vorlagespule 1, insbesondere einem auf einer Ringspinnmaschine erzeugten Spinnkops, ein Faden 2 abgezogen wird, der auf eine Kreuzspule 3, beispielsweise eine konische Kreuzspule aufgewickelt wird.
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Die Kreuzspule 3, die mittels eines nicht dargestellten, schwenkbaren Spulenrahmens gehalten ist, liegt auf einer Spulenantriebswalze 4 auf, insbesondere auf einer so genannten Fadenführungstrommel, mittels der die Kreuzspule 3 rotiert und der Faden 2 in axialer Richtung changierend der Kreuzspule 3 zugeführt wird. Denkbar im Rahmen der vorliegenden Erfindung wäre aber auch eine andere Art von Fadenchangiereinrichtung, beispielsweise ein so genannter Fingerfadenführer.
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Auf dem Weg von der Vorlagespule 1 zu der Kreuzspule 3 durchläuft der Faden 2, der in der Regel ein auf einer Ringspinnmaschine gebildetes Garn ist, einen Fadenführer 5, einen geregelten Fadenspanner 6, einen Fadenspannungssensor 9 und einen Sensor in Form eines Reinigers 8. Der Fadenspanner 6 beaufschlagt den laufenden Faden 2 mit einer vorgebbaren Klemmkraft. Der Reiniger 8 überwacht den laufenden Faden 2 auf Fehler, insbesondere auf Dick- oder Dünnstellen.
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Im Fadenlaufweg nach dem Fadenspannungssensor 9 sind ein Paraffineur 14 und gegebenenfalls ein weiterer Fadenführer 10 angeordnet. Mittels des Paraffineurs 14 werden auf das Garn Paraffinpartikel aufgetragenen, die die Lauf- und Gleiteigenschaften des Garnes verbessern, was insbesondere bei nachfolgenden Verarbeitungsprozessen, beispielsweise beim Wirken und Stricken von erheblicher Bedeutung ist.
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Der Fadenspanner 6, der Fadenspannungssensor 9, der Reiniger 8 und eine Spleißvorrichtung 7 zum Verbinden der Fadenenden vor dem nächsten Hochlauf sind an eine Steuer- und Regeleinheit 11, einen so genannten Arbeitsstellenrechner, angeschlossen.
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Die Spulenantriebswalze 4 jeder Arbeitsstelle ist mittels eines eigenen Antriebsmotors 12 angetrieben, der mit einer Drehzahlregelung ausgerüstet ist, insbesondere einer Trommelmotorendstufe 13. Die Steuerung der Trommelmotorendstufe 13 erfolgt durch den Arbeitsstellenrechner 11 in Abhängigkeit von arbeitsstellenspezifischen Parametern wie beispielsweise der Fadenspannung. Ein nicht dargestellter Zentralrechner des Spulautomaten ist beispielsweise über eine Busleitung mit den Arbeitsstellenrechnern 11 der zahlreichen Arbeitsstellen verbunden.
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Bei Auftreten nicht tolerierbarer Garnfehler wird der laufende Faden 2 durch einen Reinigerschnitt unterbrochen und das fehlerhafte Garnstück herausgetrennt. Dazu wird die Auflaufspule 3 von der Spulenantriebswalze 4 abgehoben und sowohl Auflaufspule 3 als auch Spulenantriebswalze 4 werden bis zum Stillstand abgebremst. Die nunmehr vorhandenen zwei Fadenenden werden mittels einer bekannten Spleißvorrichtung 7 miteinander verbunden. Danach wird die Auflaufspule 3 wieder auf die Spulenantriebswalze 4 abgesenkt und die Spulenantriebswalze 4 beschleunigt. Bis zu einer Fadengeschwindigkeit von beispielsweise 100 m·min–1 findet dann der so genannte Sanftanlauf statt, danach folgt der erfindungsgemäße Hochlauf. Innerhalb einer Beschleunigungsstufe wird die Spulenantriebswalze 4 auf ein vorgegebenes Niveau beschleunigt und verharrt dort. Währenddessen wird die Umfangsgeschwindigkeit oder die Umfangsbeschleunigung der Auflaufspule 3 erfasst. Unterschreitet zum Beispiel die Beschleunigung der Auflaufspule 3 einen Grenzwert, startet die nächste Beschleunigungsstufe. Sobald die Spulenantriebswalze 4 die endgültige Spulgeschwindigkeit erreicht hat, wird nicht mehr beschleunigt und es wird die Zeit erfasst, die die Auflaufspule 3 benötigt, um ebenfalls ihre endgültige Spulgeschwindigkeit zu erreichen. Diese Hochlaufzeit wird mit einem so genannten Hochlaufzeitgrenzwert verglichen. Ist der Hochlaufzeitgrenzwert beispielsweise mit 900 ms angegeben und die Hochlaufzeit der Auflaufspule 3 nahm 1000 ms in Anspruch, so wird die Beschleunigung für die nachfolgenden Hochläufe verringert, das heißt, der Start der Beschleunigungsstufen verzögert. Die Erfassung des Hochlaufzeitwertes erfolgt nach jedem vollendeten Hochlauf.
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Damit nicht nach jedem einzelnen Hochlauf die Grenzwerte der Beschleunigungsstufen verändert werden und so eventuell ständig zwischen verschiedenen Einstellungen der Beschleunigungsstufen hin- und hergeschaltet wird, werden die ermittelten Hochlaufzeiten mehrerer Hochläufe zusammengefasst. So können die Grenzwerte der Beschleunigungsstufen zuverlässig gewählt werden, ohne dass einzelne Ausreißer die Grenzwerte ungünstig beeinflussen.
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2 verdeutlicht beispielhaft eine Veränderung der Grenzwerte der Beschleunigung der Auflaufspule 3, die die nächste Beschleunigungsstufe der Spulenantriebswalze 4 initiieren, die sich im Wesentlichen in Abhängigkeit vom Auflaufspulendurchmesser auf Grund der erfindungsgemäßen Regelung auf Basis der Hochlaufzeitwerte einstellt. Auf der Ordinate sind die Beschleunigungsgrenzwerte der Auflaufspule 3 dargestellt. Die Abszisse skaliert den Auflaufspulendurchmesser, beginnend mit dem Durchmesser der leeren Hülse.
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Zu Beginn der Spulenreise, wenn noch kein Hochlauf stattgefunden hat, wird die Beschleunigung der Spulenantriebswalze anhand gespeicherter, partiebezogener Vorgaben durchgeführt. In der Regel entspricht das der maximalen Beschleunigung des Motors. Nach einer geringen Anzahl vollendeter Hochläufe mit dementsprechender Zeiterfassung und Vergleich mit einer Sollzeitspanne findet dann eine Regelung der Beschleunigungsstufen auf Basis der ermittelten Ergebnisse für die nächsten Hochläufe statt.
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Zunächst gibt es eine Phase, in der schon bei einer noch relativ hohen Beschleunigung der Auflaufspule 3 die nächste Beschleunigungsstufe der Spulenantriebswalze 4 initiiert wird. Da die Trägheit der Auflaufspule 3 über einen bestimmten Zeitraum relativ niedrig ist, wird hier bis circa 110 mm Durchmesser der hohe Anfangsgrenzwert für die Umfangsbeschleunigung beibehalten, ohne dass es zu einem solchen Schlupf kommt, dass der Hochlaufzeitwert die vorgegebene Toleranzgrenze überschreitet. Dabei ist zu beachten, dass bei einem frühen Umschalten auf die nächste Beschleunigungsstufe von Stufe zu Stufe der Abstand zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Rotationskörper zunimmt, was sich letztlich in der Hochlaufzeit der letzten Stufe niederschlägt.
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Mit zunehmendem Durchmesser der Auflaufspule 3 sinkt der Beschleunigungswert. Am Ende der Spulenreise stellt sich eine Phase gleichbleibender Grenzwerte ein, wenn die Beschleunigungsgrenzwerte ein unteres Niveau erreicht haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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