DE102013113195A1

DE102013113195A1 - Changiereinheit and method for controlling a traversing unit

Info

Publication number: DE102013113195A1
Application number: DE102013113195.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Rüter
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Changiereinheit zum Changieren von Fäden und insbesondere eine Steuerung für einen Schritt- oder Servomotor in einer solchen Changiereinheit, der einen Fadenführer über einen Riemenantrieb bewegt. Zur Verbesserung der Präzision der Motorsteuerung werden die Drehbewegungen einer Antriebswelle des Motors mittels eines Inkrementalgebers erfasst und an die Steuerung signalisiert. Die Steuerung ermittelt aus den Signalen die Position sowie die Bewegungen des Fadenführers und nutzt diese bei der Generierung der Steuerung des Motors.The invention relates to a traversing unit for traversing yarns, and more particularly to a controller for a stepper or servomotor in such a traversing unit which moves a yarn feeder via a belt drive. To improve the precision of the motor control, the rotational movements of a drive shaft of the motor are detected by means of an incremental encoder and signaled to the controller. The controller uses the signals to determine the position and movements of the thread guide and uses these when generating the control of the motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Changiereinheit und ein Verfahren zur Steuerung einer Changiereinheit eines Fadens zum Wickeln einer kreuzgewickelten Spule. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuerung für eine Fadenführung, bei der ein auf einem Zahnriemen angebrachter Fadenführer einen Faden exakt changiert.The invention relates to a traversing unit and a method for controlling a traversing unit of a yarn for winding a cross-wound spool. In particular, the invention relates to a control for a thread guide, in which a thread guide attached to a toothed belt exactly changes a thread.

Fäden oder Garne oder auch Fasern und Filamente werden nach dem Erzeugen und nach Bearbeitungsschritten auf Spulen gewickelt. Dabei wird in der Literatur auch unter dem Begriff Spulgut jedes faden- oder bandförmige Material verstanden, welches sich beispielsweise im Kreuzspulverfahren auf eine Spule oder einen Wickel aufspulen lässt. Nachfolgend wird hierfür der Begriff Faden verwendet.Threads or yarns or even fibers and filaments are wound on spools after production and after processing steps. In the literature, the term winding material is understood to mean any thread-like or band-shaped material which, for example, can be spooled onto a spool or a wound in the spooling process. Subsequently, the term thread is used for this purpose.

Der Faden wird dabei mit seinem Anfang auf einem Spulenkern festgelegt, sodass der Faden bei Rotation des Spulenkerns auf diesen gezogen und damit der Faden auf dem Spulenkern aufgespult oder -gewickelt wird und so Fadenwicklungen entstehen. Wird der Faden bei einem solchen Aufspulvorgang nicht geführt, so liegen die Fadenwicklungen typischerweise nicht geordnet nebeneinander. Solche Spulen sind für die maschinelle Weiterverarbeitung nahezu unbrauchbar, da der Faden nicht gleichmäßig abgewickelt werden kann und entsprechend schnell reißt. Dementsprechend ist eine geordnete Wicklung notwendig, bei der die einzelnen Fadenwicklungen definiert nebeneinander liegen. In an sich bekannter Weise wird der aufzuspulende Faden dazu mittels einer Fadenführungseinrichtung so geführt, d.h. changiert, dass die Fadenwicklungen nebeneinander auf die Spule gezogen werden. Der Faden wird dabei gleichmäßig über die gesamte Breite der entstehenden Spule geführt, d.h. über den Changierhub, wobei die Fadenführungseinrichtung typischerweise parallel zur Spulenachse in einer transversalen Bewegung geführt wird.The thread is thereby fixed with its beginning on a spool core, so that the thread is pulled during rotation of the spool core on this and thus the thread is wound or wound on the spool core and thus thread windings. If the thread is not guided in such a winding operation, the thread windings are typically not arranged next to each other. Such coils are almost unusable for machine further processing, since the thread can not be unwound uniformly and breaks accordingly fast. Accordingly, an orderly winding is necessary, in which the individual thread windings are defined next to each other. In known manner, the aufzuspulende yarn is guided by means of a yarn guide means so, i. changes that the thread windings are pulled side by side on the spool. The thread is guided uniformly over the entire width of the resulting coil, i. over the traverse stroke, wherein the thread guide device is typically guided parallel to the coil axis in a transverse movement.

Bei der Wicklung der Spule soll der Faden möglichst präzise geführt werden, sodass die einzelnen Wicklungen des Fadens möglichst präzise auf der Spule abgelegt werden und somit der Faden entsprechend präzise und gleichmäßig von der Spule abgespult werden kann. Dabei soll die Changiervorrichtung zum einen den Faden möglichst präzise führen, gleichzeitig soll die Fadenführung jedoch ausreichend schnell sein, sodass der Faden mit möglichst großer Geschwindigkeit auf der Spule abgelegt werden kann.During the winding of the coil, the thread should be guided as precisely as possible so that the individual windings of the thread are deposited as precisely as possible on the bobbin, and thus the thread can be correspondingly accurately and evenly unwound from the bobbin. The traversing device is intended to guide the thread as precisely as possible, but at the same time the thread guide should be sufficiently fast, so that the thread can be stored on the spool with the greatest possible speed.

Die Changiervorrichtung kann dabei einen Fadenführungsschlitten, einen sogenannten Fadenführer, mit einer den Faden führenden Öse aufweisen, wobei der Fadenführer an einem Riemen, beispielsweise einem Zahnriemen festgelegt ist. Der Fadenführer kann in einer Führungsschiene geführt und von einem motorisch angetriebenen Rad, beispielsweise einem Zahnriemenrad, angetrieben werden. Damit bestimmt der Antriebsmotor über das Antriebsrad und den Riemen die Bewegung des Fadenführers. Entsprechend muss für eine möglichst präzise Positionierung des Fadenführers und eine entsprechend präzise Ablage des Fadens auf der Spule der Motor so angesteuert werden, dass der Fadenführer schnell und exakt positioniert wird.The traversing device can have a thread guiding slide, a so-called thread guide, with a loop leading the thread, wherein the thread guide is fixed to a belt, for example a toothed belt. The yarn guide can be guided in a guide rail and driven by a motor-driven wheel, such as a toothed belt. Thus, the drive motor via the drive wheel and the belt determines the movement of the thread guide. Accordingly, for the most accurate possible positioning of the thread guide and a correspondingly precise filing of the thread on the spool of the motor must be controlled so that the thread guide is positioned quickly and accurately.

Eine derartige Changiereinheit sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer Changiereinheit sind beispielsweise aus der DE 103 22 533 A1 bekannt. Bei der bekannten Changiereinheit wird der motorisch angetriebene Fadenführer innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt. Dabei wird der Motor in Abhängigkeit von einer Istposition einer Rotorwelle des Motors gesteuert, wobei der Rotorwelle eine zusätzliche Voreilung um einen Voreilungswinkel aufgeprägt ist. Derartige Steuerungen können jedoch insbesondere in den Umkehrbereichen des Fadenführers zu erheblichen Abweichungen der gewünschten Sollpositionen und Sollgeschwindigkeiten führen.Such a traversing unit and a generic method for controlling a traversing unit are, for example, from DE 103 22 533 A1 known. In the known traversing unit, the motor-driven thread guide is guided back and forth within a traverse stroke. In this case, the motor is controlled as a function of an actual position of a rotor shaft of the motor, wherein the rotor shaft is impressed with an additional lead by an advance angle. However, such controls can lead to significant deviations of the desired target positions and target speeds, especially in the reverse areas of the thread guide.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Changiereinheit und ein Verfahren zur Steuerung einer Changiereinheit zu schaffen, bei welcher bzw. welchem der Motor den Fadenführer insbesondere an den Enden des Changierhubes zur Ablage des Fadens an einer Spulenoberfläche mit hoher Präzision führt.It is therefore an object of the invention to provide a traversing unit and a method for controlling a traversing unit, in which or which the motor guides the yarn guide, in particular at the ends of the traverse stroke for depositing the yarn on a bobbin surface with high precision.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die nachfolgend beschriebene Changiereinheit sowie das entsprechende Verfahren zur Steuerung der Changiereinheit. This object is achieved by the traversing unit described below and the corresponding method for controlling the traversing unit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert. Dabei zeigenThe invention will be described in more detail with reference to figures and explained. Show

1: ein Schema einer Changiereinheit zur Führung eines Fadens beim Aufwickeln; 1 a scheme of a traversing unit for guiding a thread during winding;

2: eine schematische Darstellung der Signale des Inkrementalgebers; 2 : a schematic representation of the signals of the incremental encoder;

3: eine schematische Anordnung der Changiereinheit; 3 a schematic arrangement of the traversing unit;

4: ein Diagramm zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit; 4 : a diagram for determining the angular velocity;

5: Diagramme der auszuwertenden Signale und entsprechende Hilfsdiagramme; 5 : Diagrams of the signals to be evaluated and corresponding auxiliary diagrams;

6, 7: Diagramme der zeitlichen Abfolge von Abtastwerten und Positionen; 6 . 7 : Diagrams of the temporal sequence of samples and positions;

8: ein Flußdiagramm zur Ermittlung einer Winkel- bzw. Lageposition. 8th : a flow chart for determining an angular or positional position.

1 zeigt eine schematische Abbildung einer Changiereinheit 100, die an einem Montageblech 101 angeordnet ist, und bei der ein Faden 110 durch eine Öse eines Fadenführers 120 geführt ist. Der Fadenführer ist mit einem Riemen 130, hier einem Zahnriemen, gekoppelt, d.h. in der hier beschriebenen Ausführungsform ist der Fadenführer 120 fest auf den Zahnriemen 130 aufgesteckt. Der Riemen 130 läuft über ein Antriebsrad 140, hier ein Zahnrad für den Zahnriemen, und über zwei Umlenkrollen 150-1 und 150-2. Zwischen den beiden Umlenkrollen ist der Riemen durch eine Führungsschiene 160 geführt. Der Fadenführer 120 ist dabei so an dem Riemen 130 angebracht, dass dieser in der Führungsschiene 160 zwischen den Umlenkrollen 150-1 und 150-2 läuft. Das Antriebsrad 140 ist mit einer Antriebswelle 171 eines elektrischen Motors 170 verbunden, der über das Antriebsrad 140 den Riemen 130 und damit den Fadenführer 120 bewegt, sodass dieser zwischen beiden Umlenkrollen 150-1 und 150-2 hin- und herbewegt wird. Dabei ist in der hier beschriebenen Ausführungsform die Antriebswelle 171 des Motors 170 gleichzeitig die Drehachse des Antriebsrads 140, sodass jede Drehbewegung des Motors 170 exakt auf das Antriebsrad 140 übertragen wird. Alternativ zu dieser direkten Kopplung zwischen Antriebsrad und Motor können der Motor und das Antriebsrad beispielsweise auch über ein Getriebe oder ähnliches zur Übertragung der Drehbewegung miteinander verbunden sein. 1 shows a schematic illustration of a traversing unit 100 on a mounting plate 101 is arranged, and in which a thread 110 through an eyelet of a thread guide 120 is guided. The thread guide is with a strap 130 , here a toothed belt, coupled, ie in the embodiment described here is the yarn guide 120 firmly on the timing belt 130 attached. The belt 130 runs over a drive wheel 140 , here a gear for the timing belt, and two pulleys 150-1 and 150-2 , Between the two pulleys, the belt is through a guide rail 160 guided. The thread guide 120 is so on the belt 130 attached that in the guide rail 160 between the pulleys 150-1 and 150-2 running. The drive wheel 140 is with a drive shaft 171 an electric motor 170 connected via the drive wheel 140 the belt 130 and thus the yarn guide 120 moves, so that this between two pulleys 150-1 and 150-2 is moved back and forth. In this case, in the embodiment described here, the drive shaft 171 of the motor 170 at the same time the axis of rotation of the drive wheel 140 , so every rotational movement of the engine 170 exactly on the drive wheel 140 is transmitted. As an alternative to this direct coupling between the drive wheel and the motor, the motor and the drive wheel can also be connected to one another, for example, via a gear or the like for transmitting the rotational movement.

Der Motor 170 kann dabei ein Schritt- oder Servomotor sein, der mit einer entsprechenden Leistungs- und Steuerungselektronik verbunden ist.The motor 170 may be a step or servo motor, which is connected to a corresponding power and control electronics.

Eine Drehbewegung des Motors 170 führt damit zu einer Drehbewegung des Antriebsrades 140, welches wiederum den Riemen 130 bewegt, sodass der Riemen 130 und damit der mit dem Riemen 130 gekoppelte Fadenführer 120 zwischen den beiden Umlenkrollen 150-1 und 150-2 eine translatorische Bewegung ausführt. Die Strecke dieser Bewegung zwischen den beiden Umkehrpunkten der Bewegung ist damit der Changierhub.A rotary motion of the engine 170 thus leads to a rotational movement of the drive wheel 140 which in turn is the belt 130 moved, so the belt 130 and that with the belt 130 coupled thread guides 120 between the two pulleys 150-1 and 150-2 performs a translatory movement. The distance of this movement between the two reversal points of the movement is thus the traverse stroke.

Die Bewegung des Fadenführers 120 ist insbesondere an den Umkehrpunkten von Bedeutung. Dabei ist der Umkehrpunkt der translatorischen Bewegung des Fadenführers 120 exakt einzuhalten, sodass der Faden auf der Spule ebenso exakt seine Ablagerichtung umkehrt und Abschläger vermieden werden. Ein sogenannter Abschläger ist dabei eine Fadenwicklung, die neben die bisherigen Spulenwicklungen direkt auf die Spulenachse fällt. Solche Abschläger bewirken, dass der Faden beim Abspulen bei Erreichen des Abschlägers reißen würde. Spulen mit derartigen Abschlägern sind für viele maschinelle Anwendungen unbrauchbar.The movement of the thread guide 120 is especially important at the reversal points. In this case, the reversal point of the translational movement of the thread guide 120 To ensure that the thread on the bobbin reverses its direction exactly and beaters are avoided. A so-called Abschläger is a thread winding, which falls next to the previous coil windings directly on the coil axis. Such beaters cause the thread would tear during unwinding on reaching the Abschlagägers. Bobbins with such beaters are unusable for many machine applications.

Zur exakten Positionierung und Bewegung des Fadenführers 120 weist die Changiereinheit 100 einen Dreh- oder Inkrementalgeber 180 auf, der die Rotation der Antriebswelle 171 ermittelt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Inkrementalgeber 180 direkt auf die Antriebswelle 171 des Motors 170 aufgesetzt und ermittelt damit direkt die Rotation der Antriebswelle 171. Alternativ kann der Inkrementalgeber beispielsweise über ein Getriebe oder eine ähnliche mechanische Verbindung mit der Antriebswelle des Motors gekoppelt sein, um die Rotation der Antriebswelle zu ermitteln. For exact positioning and movement of the thread guide 120 has the traversing unit 100 a rotary or incremental encoder 180 on, the rotation of the drive shaft 171 determined. In the embodiment shown here is the incremental encoder 180 directly on the drive shaft 171 of the motor 170 mounted and thus determined directly the rotation of the drive shaft 171 , Alternatively, the incremental encoder may, for example, be coupled to the drive shaft of the motor via a gearbox or similar mechanical connection to determine the rotation of the drive shaft.

Im Betrieb gibt der Inkrementalgeber 180 ein Signal aus, welches eine Rotation der Antriebswelle 171 des Motors 170 wiedergibt. Das Signal selbst kann dabei beliebig sein, d.h. es kann ein Lichtsignal oder ein elektrisches Signal sein. In der hier beschriebenen Ausführungsform gibt der Inkrementalgeber 180 ein elektrisches Signal aus. In einer Ausführungsform kann dies ein an sich bekannter Inkrementalgeber vom Typ US-Digital E6-2000 sein. Dieser liefert pro Umdrehung der Antriebswelle und bei Auswertung aller Signalflanken 8000 Winkelinformationen, wobei bei diesem Inkrementalgeber die Information über zwei Auswertespuren ausgegeben werden.During operation, the incremental encoder is available 180 a signal indicating a rotation of the drive shaft 171 of the motor 170 reproduces. The signal itself can be arbitrary, ie it can be a light signal or an electrical signal. In the embodiment described here, the incremental encoder gives 180 an electrical signal. In one embodiment, this may be a conventional US-E6-2000 incremental encoder. This provides per revolution of the drive shaft and when evaluating all signal edges 8000 angle information, which in this incremental encoder information about two evaluation tracks are output.

2 zeigt eine schematische Darstellung 200 der elektrischen Signale der Spuren A und B, siehe 210 bzw. 220, wie diese bei Rotation der Antriebswelle 171 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit vom Inkrementalgeber 180 ausgegeben werden. Die in 210 und 220 schematisch dargestellten Signalverläufe zeigen, dass bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 171 zeitlich äquidistante Impulse ausgegeben werden, wobei die Impulse A und B um eine Viertelperiodendauer versetzt sind. Betrachtet man die Flanken der Signalspuren A und B, so ergibt sich eine Information wie in 230 dargestellt, wobei jede Flanke eine Information über eine Änderung der Lage der Antriebswelle ist, eine sog. Lage-Iständerung. 2 shows a schematic representation 200 the electrical signals of the tracks A and B, see 210 respectively. 220 like this when the drive shaft is rotating 171 with constant angular velocity from the incremental encoder 180 be issued. In the 210 and 220 schematically illustrated waveforms show that at constant rotational speed of the drive shaft 171 temporally equidistant pulses are output, wherein the pulses A and B are offset by a quarter of a period. Looking at the flanks the signal tracks A and B, this results in information as in 230 shown, wherein each edge is an information about a change in the position of the drive shaft, a so-called. Lage actual change.

Aus diesen von dem Inkrementalgeber gelieferten Signalen lassen sich sowohl die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 171, die Rotationsrichtung und auch die relative Position des Fadenführers 120 ermitteln. Ordnet man beispielsweise einer ersten Lage der Antriebswelle die Inkrementposition 5 zu, so ist zu erkennen, dass mit jeder Flanke eines Signals die Antriebswelle in das nächste Winkelinkrement gedreht hat, siehe 240.From these signals supplied by the incremental encoder can be both the rotational speed of the drive shaft 171 , the direction of rotation and also the relative position of the thread guide 120 determine. If, for example, one assigns the incremental position 5 to a first position of the drive shaft, then it can be seen that with each edge of a signal the drive shaft has rotated into the next angular increment, see 240 ,

Die Drehzahl, also die Winkelgeschwindigkeit oder Rotationsgeschwindigkeit, der Antriebswelle kann in bekannter Weise aus der zeitlichen Änderung des Winkels φ ermittelt werden, wobei φ über die Anzahl der zurückgelegten Winkelinkremente ermittelbar ist: φ = Winkelinkremente·^2π/_{Inkrementzahl} The rotational speed, that is to say the angular velocity or rotational speed, of the drive shaft can be determined in a known manner from the time change of the angle φ, where φ can be determined via the number of angular increments traveled: φ = angle _increments · ^2π / _{increment number}

Damit ergibt sich die Rotationsgeschwindigkeit ω als zeitliche Ableitung des Winkels φ ω = dφ/dt This results in the rotational speed ω as a time derivative of the angle φ ω = dφ / dt

Werden nun während eines festen Abtastzeitintervalls T_Abtast die eingehenden Winkelinkrementinformationen aufaddiert zu ΔWinkelinkremente, so ergibt sich für die Rotationsgeschwindigkeit ω

Are now during a fixed sampling time interval T _scan incoming Winkelinkrementinformationen added to ΔWinkelinkremente, we obtain ω for the rotation speed

Alternativ kann die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle mittels der Zeit T_Ereignis zwischen dem Auftreten zweier festgelegter Ereignisse, also einer Anzahl von überstrichenen Winkelinkrementen, ermittelt werden. Dementsprechend ergibt sich dann die Rotationsgeschwindigkeit zu

Alternatively, the rotational speed of the drive shaft can be determined by means of the time T _event between the occurrence of two defined events, that is, a number of swept angle increments. Accordingly, the rotational speed then increases

Hierzu ist anzumerken, dass beide der oben beschriebenen Bestimmungsmethoden verwendet werden können.It should be noted that both of the determination methods described above can be used.

Die Rotationsrichtung der Antriebswelle kann in an sich bekannter Weise aus der zeitlichen Abfolge der Signale der Spuren A und B ermittelt werden. Sind die Pegel der beiden Spuren A und B, siehe in 2 Signal 210 bzw. 220, des Signalgebers beispielsweise auf logisch Null, so kann die Drehrichtung darüber ermittelt werden, ob als nächstes Signal eine logische Eins zuerst bei Spur A oder bei Spur B gemeldet wird. Durch Auswertung der jeweiligen Zustände der Signale der Spuren A und B kann somit jeweils die Drehrichtung eindeutig ermittelt werden.The direction of rotation of the drive shaft can be determined in a conventional manner from the time sequence of the signals of the tracks A and B. Are the levels of the two tracks A and B, see in 2 signal 210 respectively. 220 , the signal generator, for example, to logic zero, so the direction of rotation can be determined by whether the next signal is a logical one first at track A or track B is reported. By evaluating the respective states of the signals of the tracks A and B, the direction of rotation can thus be unambiguously determined in each case.

Die Bestimmung der absoluten Position der Antriebswelle kann zum einen über eine sogenannte Einrichtfahrt stattfinden, bei der der Fadenführer eine bestimmte Position anfährt und diese als Referenzposition für die nachfolgenden relativen Positionsbestimmungen dient. Eine solche Referenzposition kann in einer Ausführungsform ein Umkehrpunkt des Fadenführers sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Inkrementalgeber bei einer bestimmten Position ein Referenzsignal liefern, sodass über dieses eine Referenzposition festgelegt werden kann. Sobald die absolute Position des Fadenführers ermittelt ist, kann über die oben angegebenen Methoden die Position in Relation zur Referenzposition ermittelt werden.The determination of the absolute position of the drive shaft can take place on the one hand via a so-called Einrichtfahrt, in which the yarn guide anfährt a certain position and this serves as a reference position for the subsequent relative position determinations. Such a reference position may in one embodiment be a reversal point of the thread guide. In an alternative embodiment, the incremental encoder can deliver a reference signal at a specific position, so that a reference position can be determined via this. As soon as the absolute position of the thread guide has been determined, the position in relation to the reference position can be determined using the methods described above.

Der maximale Winkelfehler einer damit ermittelten Position, die auf ein Winkelinkrement bestimmt werden kann, ist damit die Winkelbreite eines Winkelinkrements φ = ^2π/_{Inkrementzahl}· The maximum angular error of a position determined therewith, which can be determined on an angle increment, is thus the angular width of an angle increment φ = ^2π / _{increment number} ·

Dieser Winkelfehler ist damit umgekehrt proportional zur Anzahl der von dem Inkrementalgeber pro Achsumdrehung ausgegebenen Inkremente. Über die Geometrie der mechanischen Kopplung zu dem Fadenführer, d.h. in der hier beschriebenen Ausführungsform über den Radius des Antriebsrades, bestimmt dieser Winkelfehler damit direkt den Positionsfehler des Fadenführers. This angle error is therefore inversely proportional to the number of increments issued by the incremental encoder per axis revolution. About the geometry of the mechanical coupling to the thread guide, i. in the embodiment described here over the radius of the drive wheel, this angle error thus directly determines the position error of the thread guide.

Dieser Fehler ist jedoch in der Praxis nicht erreichbar, sondern ist tatsächlich größer, da zu diesem prinzipbedingten Fehler weitere Fehler hinzukommen. Dies können unter anderem mechanische Ungenauigkeiten des Inkrementalgebers sein, beispielsweise mechanische Ungenauigkeiten, oder Signallaufzeiten, die der zeitnahen Verarbeitung entgegenstehen. Diese Ungenauigkeiten können dazu führen, dass sich bei der Bestimmung der Ereigniszeit T_Ereignis eine Schwankung um den theoretischen Wert einstellt. Weiterhin ergibt sich in der Praxis ein weiteres Problem, falls die Abtastzeit für die von dem Inkrementalgeber bereit gestellten Signale größer als die Taktzeit ist, mit der die Inkrementsignale tatsächlich bereitgestellt werden. Findet beispielsweise das Abtasten der Inkrementalwerte mit einer Abtastrate von 20kHz statt, so dass sich ein Abtastintervall von T_Abtast = 50μs ergibt, während der Motor mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit, oder Drehzahl, von 17 Hz dreht und der Inkrementalgeber pro Umdrehung die oben erwähnten 8000 Inkrementinformationen bereitstellt, so ergibt sich eine Ereigniszeit zwischen zwei Inkrementen von T_Ereignis = 1/(8000·17Hz) = 7,35μs. However, this error is not achievable in practice, but is actually greater, since more errors are added to this principle-based error. These may include mechanical inaccuracies of the incremental encoder, such as mechanical inaccuracies, or signal delays that preclude the timely processing. These inaccuracies can lead to a fluctuation around the theoretical value when determining the event time T _event . Furthermore, there is a further problem in practice if the sampling time for the signals provided by the incremental encoder is greater than the clock time at which the incremental signals are actually provided. For example, if the incremental values are sampled at a sampling rate of 20kHz, resulting in a sampling interval of T _sampling = 50μs while the motor is rotating at a maximum rotational speed, or speed, of 17Hz and the incremental encoder rotating per revolution the above 8000 increment information provides an event time between two increments of T _event = 1 / (8000 × 17Hz) = 7.35μs.

Demzufolge liegen mehrere Inkrementinformationen (Signalflanken) innerhalb eines Abtastintervalls. Diese werden zwar von der QEP-Auswerteeinheit eingelesen, jedoch hält die QEP-Auswerteeinheit nur die jeweils letzte Ereigniszeit in ihrem Speicher, sodass eine von der QEP-Auswerteeinheit neu ermittelte Ereigniszeit die jeweils zuletzt ermittelte und gespeicherte Ereigniszeit überschreibt. Ist da Abtastintervall größer als die Ereigniszeit, so liest die Steuerung nur die zuletzt von der QEP-Auswerteeinheit gespeicherte Ereigniszeit aus. Bei einer hohen Drehzahl des Motors werden damit nicht alle Ereigniszeiten von der Steuerung aus der QEP-Auswerteeinheit ausgelesen. Wählt man hingegen die Anzahl der auszuwertenden Inkremente größer, so dass das Zeitintervall zwischen zwei Inkrementsignalen bei gleicher Drehgeschwindigkeit größer wird, dann wird der erreichbare Winkel- bzw. Positionsfehler größer. Eine solche Auswertung über mehrere Winkelinkremente ist jedoch nachteilig im Reversiervorgang, da hier die Rotationsgeschwindigkeit gering ist, sodass eine höhere Auflösung möglich ist. Die höhere Auflösung ist beim Reversiervorgang gewünscht, da hier eine exaktere Steuerung erforderlich ist.As a result, multiple increment information (signal edges) are within one sample interval. Although these are read in by the QEP evaluation unit, the QEP evaluation unit only holds the last event time in its memory, so that an event time newly determined by the QEP evaluation unit overwrites the last event time determined and stored. If the sampling interval is greater than the event time, the controller reads only the event time last saved by the QEP evaluation unit. At a high speed of the engine so that not all event times are read by the controller from the QEP evaluation unit. If, on the other hand, the number of increments to be evaluated is selected to be greater, so that the time interval between two incremental signals increases at the same rotational speed, then the achievable angle or position error becomes greater. However, such an evaluation over several angular increments is disadvantageous in the reversing process, since in this case the rotational speed is low, so that a higher resolution is possible. The higher resolution is desired during the reversing process, since a more exact control is required here.

3 zeigt ein Schema 300 einer Anordnung zur Lösung dieses Problems. Dabei ist der Motor 170 mit dem Inkrementalgeber 180 verbunden, welcher die Inkrementsignale in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors erzeugt. Die von dem Inkrementalgeber ausgegebenen Signale werden in einer Signalaufbereitung 310 aufbereitet und anschließend einer ersten sogenannte QEP-Auswerteeinheit 320-1 (QEP=Quadratur Encoder Pulse) QEP1 und einer zweiten QEP-Auswerteeinheit 320-2 QEP2 zugeleitet. Die QEP-Auswerteeinheiten 320-1 und 320-2 verarbeiten die von dem Inkrementalgeber 180 zugeleiteten Signale und leiten die Verarbeitungssignale an eine Steuerung 330 weiter. Die QEP-Auswerteeinheiten können dabei als separate Funktionsblöcke implementiert oder integraler Bestandteil der Steuerung 330 sein. Sofern notwendig kann das von dem Inkrementalgeber 180 erzeugte Signal, bzw. das daraus gewandelte elektrische Signal dupliziert werden, bevor es den QEP-Auswerteeinheiten zugeleitet wird. 3 shows a scheme 300 an arrangement for solving this problem. This is the engine 170 with the incremental encoder 180 connected, which generates the incremental signals in dependence on the rotational speed of the motor. The signals output by the incremental encoder are processed in a signal 310 processed and then a first so-called QEP evaluation 320-1 (QEP = Quadrature Encoder Pulse) QEP1 and a second QEP evaluation unit 320-2 QEP2 forwarded. The QEP evaluation units 320-1 and 320-2 process those from the incremental encoder 180 fed signals and pass the processing signals to a controller 330 further. The QEP evaluation units can be implemented as separate function blocks or as an integral part of the controller 330 be. If necessary, this can be done by the incremental encoder 180 generated signal or the converted electrical signal are duplicated before it is fed to the QEP evaluation units.

Die QEP-Auswerteeinheiten können dabei so eingerichtet werden, dass diese die Zeit T_Ereignis zwischen zwei oder einer beliebigen Anzahl von Inkrementen als Signal ausgeben und/oder die aktuelle Winkelposition ausgeben, beispielsweise als Winkelinkrement, und/oder die Drehrichtung ausgeben. Dazu wird eine QEP-Auswerteeinheit typischerweise einmal programmiert und stellt dann die Signale entsprechend der Programmierung bereit, die während des Betriebs dann von der Steuerung auszulesen, d.h. abzutasten, sind.The QEP evaluation units can be set up so that they output the time T _event between two or any number of increments as a signal and / or output the current angular position, for example as an angle increment, and / or output the direction of rotation. For this purpose, a QEP evaluation unit is typically programmed once and then provides the signals according to the programming, which are then read out by the controller during operation, ie, to be sampled.

Die von den QEP-Auswerteeinheiten 320-1 und 320-2 bereitgestellten Signale werden dann von einer Steuerung 330, die typischerweise ein Digitalrechnersystem ist, ausgelesen und – wie nachfolgend beschrieben – weiter verarbeitet. Dabei werden die von dem Inkrementalgeber 180 erzeugten Signale jeweils an die QEP-Auswerteeinheiten 320-1 und 320-2 übertragen.Those of the QEP evaluation units 320-1 and 320-2 provided signals are then from a controller 330 , which is typically a digital computer system, read out and processed further as described below. In doing so, those of the incremental encoder 180 generated signals to the QEP evaluation units 320-1 and 320-2 transfer.

Die Steuerung 330 ist mit dem Motor 170 über die Leitung 340 elektrisch verbunden und steuert diesen. Zum einen steuert damit die Steuerung 330 den Motor 170, zum anderen erhält die Steuerung 330 über den Inkrementalgeber 180, die Signalaufbereitung 310 und die beiden QEP-Auswerteeinheiten 320-1, 320-2 Informationen über den angesteuerten Motor 170. Die Steuerung selbst kann dabei als digitale Schaltung ausgebildet sein, also eine sogenannte CPU (Central Processing Unit) und entsprechende periphere Beschaltungselemente, wie beispielsweise D/A- und/oder A/D für die Signalwandlung, sowie Leistungshalbleiter zur Erzeugung der Steuersignale für den Motor aufweisen.The control 330 is with the engine 170 over the line 340 electrically connected and controls this. For one, it controls the control system 330 the engine 170 , to the other, get the control 330 via the incremental encoder 180 , the signal conditioning 310 and the two QEP evaluation units 320-1 . 320-2 Information about the controlled motor 170 , The controller itself can be designed as a digital circuit, ie a so-called CPU (Central Processing Unit) and corresponding peripheral wiring elements, such as D / A and / or A / D for signal conversion, and power semiconductors for generating the control signals for the motor exhibit.

Die erste QEP-Auswerteeinheit, also 320-1, ist dabei so eingerichtet, dass diese den zeitlichen Abstand zwischen einem Nullten und einem N-ten Inkrement ermittelt und an die Steuerung 330 signalisiert, wobei N größer gleich 2 ist, sodass die QEP-Auswerteeinheit die Zeitdauer für das Überstreichen von einer Anzahl N Inkrementen ermittelt, mit N ≥ 2. Damit signalisiert die erste QEP-Auswerteeinheit nicht den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden, also benachbarten, Inkrementen, sondern den Abstand zwischen N ≥ 2 nacheinander folgenden Inkrementen.The first QEP evaluation unit, ie 320-1 , is set up so that it determines the time interval between a zeroth and an Nth increment and to the controller 330 where N is greater than or equal to 2, so that the QEP evaluator times the time to sweep N Incremental determined, with N ≥ 2. Thus, the first QEP evaluation does not signal the time interval between two consecutive, so adjacent increments, but the distance between N ≥ 2 consecutive increments.

Die zweite QEP-Auswerteeinheit, also 320-2, kann so eingerichtet sein, dass diese der Steuerung 330 den zeitlichen Abstand zwischen jeweils zwei direkt aufeinander folgenden Inkrementen signalisiert, also den zeitlichen Abstand zwischen zwei Signalflanken der Spuren A und B signalisiert. Die zweite QEP-Auswerteeinheit überträgt somit die ermittelten Informationen in kürzeren zeitlichen Abständen an die Steuerung als die erste QEP-Auswerteeinheit.The second QEP evaluation unit, ie 320-2 , can be set up to control this 330 signals the time interval between each two directly successive increments, ie the time interval between two signal edges of the tracks A and B signals. The second QEP evaluation unit thus transmits the determined information to the controller in shorter time intervals than the first QEP evaluation unit.

Alternativ dazu können die QEP-Auswerteeinheiten jeweils die zeitlichen Abstände zweier unterschiedlicher Anzahlen von Inkrementen signalisieren, wobei die Anzahlen N jeweils größer als 2 sein können.Alternatively, the QEP evaluation units can respectively signal the time intervals of two different numbers of increments, wherein the numbers N can each be greater than 2.

Alternativ zu dieser Realisierung mit zwei separaten QEP-Auswerteeinheiten kann die Funktionalität beider QEP-Auswerteeinheiten in einer einzigen Einheit realisiert sein, welche dann die entsprechenden Signale erzeugt und an die Steuerung überträgt.As an alternative to this implementation with two separate QEP evaluation units, the functionality of both QEP evaluation units can be realized in a single unit, which then generates the corresponding signals and transmits them to the controller.

Während des Betriebs der Changiereinheit ermittelt die Steuerung 330 die Drehzahl bzw. die Rotationsgeschwindigkeit ω gemäß einer der oben beschriebenen Gleichungen. Weiterhin ermittelt die Steuerung 330 die Position des Fadenführers 120 wie oben beschrieben aus der Anzahl der überstrichenen Inkremente mit Bezug auf eine Referenzposition. Dabei werden für die Berechnung dieser Werte die Informationen der ersten QEP-Auswerteeinheit zugrunde gelegt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors einen Schwellwert überschreitet. Mit anderen Worten verarbeitet die Steuerung die Signale der ersten QEP-Auswerteeinheit 320-1 nur dann, wenn die von der ersten QEP-Auswerteeinheit übertragenen Zeitabstände einen ersten vorbestimmten Schwellwert unterschreiten, der Fadenführer also schnell bewegt wird. Damit kann zum einen sichergestellt werden, dass für die Verarbeitung dieser Werte ausreichend Zeit verbleibt, bevor der nächste Wert zur Verarbeitung ansteht. Zum anderen ist der relative Fehler für Zeitabstände, die über mehrere Winkelinkremente ermittelt werden, kleiner als für Zeitabstände, die über ein einzelnes bzw. wenige Winkelinkremente ermittelt werden. Die von der zweiten QEP-Auswerteeinheit bereitgestellten Signale werden während der Zeit, in der die Signale der ersten QEP-Auswerteeinheit verarbeitet werden, ignoriert.During operation of the traversing unit, the controller determines 330 the rotational speed ω according to one of the equations described above. The controller also determines 330 the position of the thread guide 120 as described above, from the number of swept increments with respect to a reference position. The information from the first QEP evaluation unit is used as the basis for the calculation of these values when the rotational speed of the motor exceeds a threshold value. In other words, the controller processes the signals of the first QEP evaluation unit 320-1 only if the time intervals transmitted by the first QEP evaluation unit fall short of a first predetermined threshold value, ie if the yarn guide is moved quickly. On the one hand, this ensures that sufficient time remains for the processing of these values before the next value has to be processed. On the other hand, the relative error for time intervals which are determined over several angle increments is smaller than for time intervals which are determined via a single or a few angle increments. The signals provided by the second QEP evaluation unit are ignored during the time in which the signals of the first QEP evaluation unit are processed.

Obwohl moderne Schritt- oder Servomotoren sehr schnell auf Steuersignale reagieren, benötigt der Motor für einen Richtungswechsel, ein sog. Reversiervorgang, am Ende der Changierbewegung, wenn also der Fadenführer ein Ende seiner Laufstrecke erreicht, die Bewegungsrichtung wechselt und anschließend in die entgegengesetzte Richtung läuft, eine endliche Zeit.Although modern stepper motors or servomotors react very quickly to control signals, the motor requires a direction change, a so-called reversing process, at the end of the traversing movement, ie when the thread guide reaches one end of its running distance, changes direction of movement and then runs in the opposite direction, a finite time.

Dementsprechend steuert die Steuerung 330 den Motor 170 am Ende der Changierbewegung so, dass die Drehgeschwindigkeit des Motors 170 bis zur Drehrichtungsumkehr verringert wird. Der Fadenführer 120 wird dementsprechend am Ende des Changierhubs abgebremst und anschließend in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dementsprechend werden während des Verringerns der Motordrehbewegung die zeitlichen Abstände zwischen den Datenlieferungen der QEP-Auswerteeinheiten größer. Die Steuerung prüft die von der QEP-Auswerteeinheit ausgelesenen/abgetasteten Signale, d.h. die Ereigniszeiten, ob diese einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Gegebenenfalls, d.h. wenn die Ereigniszeit einen Schwellwert überschreitet, so liest die Steuerung fortan die höher aufgelösten Signale der QEP-Auswerteeinheit 320-2 aus und verarbeitet diese. Zwar weisen diese einen größeren relativen Fehler auf, jedoch ist die Aktualisierungsrate größer, da die zweite QEP-Auswerteeinheit höher aufgelöste Signale bereitstellt. Mit weiter abnehmender Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle werden die Werte der Ereigniszeiten größer und der relative Fehler nimmt damit ab.Accordingly, the controller controls 330 the engine 170 at the end of the traversing motion so that the rotational speed of the motor 170 is reduced until the direction of rotation. The thread guide 120 is decelerated accordingly at the end of the traverse stroke and then moved in the opposite direction. Accordingly, as the engine rotational motion is reduced, the time intervals between the data supplies of the QEP evaluators become larger. The controller checks the signals read out / sampled by the QEP evaluation unit, ie the event times, whether these exceed a predetermined threshold value. If necessary, ie if the event time exceeds a threshold value, then the controller reads from the higher-resolution signals of the QEP evaluation unit 320-2 from and processed this. While these have a larger relative error, the update rate is greater because the second QEP evaluator provides higher resolution signals. As the rotational speed of the drive shaft decreases further, the values of the event times increase and the relative error decreases.

Nachdem die Drehrichtung der Antriebswelle 171 umgekehrt wurde, also auch der Fadenführer 120 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, steuert die Steuerung den Motor 170 so an, dass dieser seine Drehbewegung möglichst schnell wieder bis zu einem Maximalwert beschleunigt. Entsprechend werden die von den QEP-Auswerteeinheiten signalisierten Zeitabstände sowie die zeitlichen Abstände der Signalisierung selbst kleiner. Dabei ignoriert die Steuerung die Signalwerte der ersten QEP-Auswerteeinheit 320-1, sondern verarbeitet die von der zweiten QEP-Auswerteeinheit 320-2 gelieferten Werte, solange die von der zweiten QEP-Auswerteeinheit 320-2 gelieferten Signale einen zweiten vorbestimmten Schwellwert nicht überschreiten. Sobald die Steuerung diese Überschreitung feststellt, ignoriert die Steuerung die Werte der zweiten QEP-Auswerteeinheit 320-2 und verarbeitet die von der ersten QEP-Auswerteeinheit 302-1 bereitgestellten Signale.After the direction of rotation of the drive shaft 171 was reversed, including the yarn guide 120 is moved in the opposite direction, the controller controls the motor 170 so that it accelerates its rotation as quickly as possible up to a maximum value. Accordingly, the time intervals signaled by the QEP evaluation units and the time intervals of the signaling itself become smaller. The controller ignores the signal values of the first QEP evaluation unit 320-1 but processes those from the second QEP evaluation unit 320-2 delivered values as long as those of the second QEP evaluation unit 320-2 supplied signals do not exceed a second predetermined threshold. As soon as the controller detects this overrun, the controller ignores the values of the second QEP evaluation unit 320-2 and processes those from the first QEP evaluation unit 302-1 provided signals.

Auf diese Weise verarbeitet die Steuerung der Changiereinheit nur die Signale der ersten QEP-Auswerteeinheit 302-1 dann, wenn der Motor 170 schnell dreht. Erkennt die Steuerung 330 jedoch, dass der Motor 170 mit niedriger Rotationsgeschwindigkeit dreht, die zeitlichen Abstände zwischen Inkrementen also groß sind, so verarbeitet die Steuerung 330 die Signale der zweiten QEP-Auswerteeinheit 302-1, welche die Rotationsinkremente in kleineren Zeitabständen bereitstellt. In this way, the control of the traversing unit processes only the signals of the first QEP evaluation unit 302-1 then, if the engine 170 spinning fast. Detects the controller 330 however, that the engine 170 rotates at low rotational speed, the time intervals between increments are so large, so processed the controller 330 the signals of the second QEP evaluation unit 302-1 , which provides the Rotationsinkremente in smaller time intervals.

Der erste vorbestimmte Schwellwert kann dabei gleich dem zweiten vorbestimmten Schwellwert sein. Alternativ dazu können die beiden Schwellwerte ungleich groß sein. Insbesondere kann der erste vorbestimmte Schwellwert kleiner als der zweite vorbestimmte Schwellwert sein, sodass eine Hysteresekurve durchlaufen wird.The first predetermined threshold value can be equal to the second predetermined threshold value. Alternatively, the two thresholds can be unequal in size. In particular, the first predetermined threshold value may be smaller than the second predetermined threshold value, so that a hysteresis curve is run through.

Die Auswertung der von der zweiten QEP-Auswerteeinheit 320-2 bereitgestellten Signale, also der zeitlich feiner abgestuften Signale, bewirkt, dass rund um den Reversierpunkt, wenn also der Motor die Drehrichtung wechselt, feiner abgestufte Signale mit höherer Aktualisierungsrate zur Auswertung durch die Steuerung bereitgestellt werden. Demgegenüber werden bei hoher Drehgeschwindigkeit des Motors grober aufgelöste Signale verarbeitet, sodass damit sichergestellt ist, dass für die Verarbeitung aller zur Verarbeitung vorgesehenen Signale auch ausreichend Zeit bzw. Rechenleistung zur Verfügung steht und Signale mit kleinem relativen Fehler verarbeitet werden.The evaluation of the second QEP evaluation unit 320-2 provided signals, ie the finely graduated signals, causes around the reversing point, so when the motor changes direction, finely graduated signals are provided with higher refresh rate for evaluation by the controller. By contrast, at high rotational speeds of the motor, coarsely resolved signals are processed, thus ensuring that sufficient time or computing power is available for processing all the signals intended for processing and that signals with a small relative error are processed.

Die auf diese Weise erreichbare Genauigkeit der Ansteuerung des Motors 170, die von der Steuerung 330 basierend auf der Auswertung der von den QEP-Auswerteeinheiten 320-1 und 320-2 bereit gestellten Informationen, können durch Berücksichtigung von Beschleunigungen noch weiter verbessert werden, denn die oben beschriebenen Verfahrensschritte berücksichtigen die gelieferten Signale immer erst dann, nachdem diese eine Zeitverzögerung durch die Verarbeitungskette erfahren haben. Eine weitere Fehlerquelle beispielsweise bei der Ermittlung der Rotations- oder Drehgeschwindigkeit ergibt sich daraus, dass diese als Differenzquotient, nicht aber als zeitliche Ableitung, also als Differentialquotient, ermittelt wird, sodass die Drehgeschwindigkeit ω ermittelt wird als ω = dφ/dt ≈ Δφ/Δt. The achievable in this way accuracy of the control of the motor 170 that from the controller 330 based on the evaluation of the QEP evaluation units 320-1 and 320-2 provided information can be further improved by considering accelerations, because the process steps described above always take into account the signals supplied only after they have experienced a time delay through the processing chain. Another source of error, for example in the determination of the rotational or rotational speed results from the fact that this is determined as a difference quotient, but not as a time derivative, ie as a differential quotient, so that the rotational speed ω is determined as ω = dφ / dt ≈ Δφ / Δt.

Diese Näherung gilt jedoch nur für eine konstante Drehgeschwindigkeit, nicht jedoch für beschleunigte Vorgänge, d.h. wenn die Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt oder verringert wird, also insbesondere im Bereich der Reversiervorgänge (Drehrichtungswechsel). Insbesondere für stark beschleunigte Vorgänge, wie beispielsweise bei einem Reversiervorgang, ergibt sich jedoch ein signifikanter Unterschied zwischen Differenz- und Differentialquotient. However, this approximation applies only to a constant rotational speed, but not to accelerated operations, i. When the rotational speed is accelerated or reduced, ie in particular in the field of reversing operations (change of direction). In particular, for strongly accelerated processes, such as in a reversing process, however, there is a significant difference between differential and differential quotient.

Für eine positiv beschleunigte Rotation nimmt zum einen die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Inkrementsignalen ab, während sich während dieser Zeit die Rotationsgeschwindigkeit weiter erhöht. Dies hat zur Folge, dass zum Zeitpunkt der Auswertung die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit größer als die rechnerisch ermittelte Rotationsgeschwindigkeit ist. Dieser systematische Fehler bei der Ermittlung der Rotationsgeschwindigkeit ist insbesondere von Bedeutung im Bereich von Reversiervorgängen, da hier die Beschleunigungswerte groß sind, gleichzeitig die Steuerung des Umkehrpunktes des Fadenführers für ein exaktes Einhalten der Fadenablage auf der Spule von Bedeutung ist. For a positively accelerated rotation, on the one hand, the time duration between two consecutive increment signals decreases, while during this time the rotational speed increases further. This has the consequence that, at the time of the evaluation, the actual rotational speed is greater than the calculated rotational speed. This systematic error in the determination of the rotational speed is particularly important in the area of reversing operations, since here the acceleration values are large, while at the same time the control of the reversal point of the thread guide for an exact compliance of the thread tray on the spool is of importance.

Nimmt man eine lineare Beschleunigung α der Drehung des Motors an, also eine Winkelbeschleunigung, so ergibt sich für die Rotations- oder Winkelgeschwindigkeit ω = α·t. If one assumes a linear acceleration α of the rotation of the motor, that is to say an angular acceleration, the result is for the rotational or angular speed ω = α · t.

Damit kann der Winkel φ zum Zeitpunkt t_x bestimmt werden zu

Thus, the angle φ can be determined at time t _x

Der Winkelweg Δφ mit der zugehörigen Zeit Δt kann bestimmt werden zu

The angular displacement Δφ with the associated time Δt can be determined

Die Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t_x – Δt sei ω_x-1 und zum Zeitpunkt t_x sei diese ω_x, so dass für den Winkelweg folgt

The angular velocity at time t _x - .DELTA.t is ω _x-1 and the time t _x ω _x this is so follows the angular

Die über den Differenzquotienten und wie oben beschrieben anhand der Messwerte ermittelte Winkelgeschwindigkeit ω_Mess ist

The angular velocity ω _measurement determined by means of the difference quotient and as described above on the basis of the measured values

Damit beträgt der Messfehler Δω_Fehler bezogen auf die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit ω_x und unter Anwendung der Beziehung ω_x-1 + α·Δt = ω_x ⇔ ω_x-1 = ω_x – α·Δt:

Thus, the measurement error Δω is _error related to the actual angular velocity ω _x and using the relationship

ω _x-1 + α · Δt = ω _x ⇔ ω _x-1 = ω _x - α · Δt:

Daraus folgt, dass die über den Differenzquotienten bestimmte Winkelgeschwindigkeit bei Beschleunigung der Winkelgeschwindigkeit um den Summanden –α·Δt/2 geringer ist als die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Messung. Wie oben bereits erwähnt, ist der Fehler von der Winkelbeschleunigung α ebenso wie von der Zeit Δt abhängig. Dabei ist zu beachten, dass Δt hier die Messintervallzeit ist, also der von den QEP-Auswerteeinheiten ausgegebenen Zeitabstand. Um die gemessene Winkelgeschwindigkeit zu korrigieren muß dieser Summand nun für positiv beschleunigte Winkelgeschwindigkeiten wegen des Vorzeichens abgezogen, dem Betrag nach also der gemessenen Winkelgeschwindigkeit ω_Mess hinzuaddiert werden, sodass die korrigierte Winkelgeschwindigkeit bei linearer Beschleunigung bestimmt werden kann zu ω_{Mess-korrigiert} = ω_Mess + α·Δt / 2, wobei die Winkelbeschleunigung α für positive Beschleunigung Werte größer Null und für eine negative Beschleunigung Werte kleiner Null annehmen kann.It follows that the angular velocity determined by the difference quotient when the angular velocity is accelerated by the addend -α · Δt / 2 is less than the actual angular velocity at the time of the measurement. As mentioned above, the error is dependent on the angular acceleration α as well as on the time Δt. It should be noted that here Δt is the measuring interval time, ie the time interval output by the QEP evaluation units. In order to correct the measured angular velocity, this summand must now be deducted for positively accelerated angular velocities due to the sign, the amount after which the measured angular velocity ω _{measurement be} added, so that the corrected angular velocity can be determined at linear acceleration ω _{measured corrected} = ω _measurement + α · Δt / 2, where the angular acceleration α for positive acceleration values can be greater than zero and for negative acceleration can assume values less than zero.

Weiterhin sollte zur Regelung der Winkelgeschwindigkeit zu jedem Abtastzeitpunkt der Steuerung die aktuelle Information vorliegen. Jedoch ergibt es sich aufgrund der geringen Winkelgeschwindigkeiten in der Nähe von Reversiervorgängen, dass gerade dort pro Zeiteinheit nur wenige Winkelinformationen vorliegen, da typischerweise die Winkelinformationen von den QEP-Auswerteeinheiten nicht synchron zum Abtastzeitpunkt der Steuerung bereitgestellt werden. Dies kann im Bereich eines Reversiervorgangs, d.h. wenn die Winkelgeschwindigkeit gering ist und demzufolge die Zeitabstände zwischen zwei Inkrementen groß ist, dazu führen, dass die Steuerung beim Abtasten oder Auslesen der Signale der QEP-Auswerteeinheiten gar keinen oder, falls die Werte der QEP-Auswerteeinheiten von einem Halteglied gehalten werden, keinen seit dem letzten Abtasten/Auslesen aktualisierten Wert erhält, obwohl sich die tatsächliche Position und Winkelgeschwindigkeit seit dem letzten Abtasten/Auslesen geändert haben. Dies kann dazu führen, dass die Steuerung fälschlicherweise mehrfach denselben, veralteten Wert ausliest und verarbeitet. Da der Fadenführer im Bereich des Reversiervorgangs immer beschleunigt wird, können die von den QEP-Auswerteeinheiten bereitgestellten Zeitabstandswerte nicht konstant sein.Furthermore, should be present for controlling the angular velocity at each sampling time of the controller, the current information. However, due to the low angular velocities in the vicinity of reversing operations, there is only a small amount of angular information per unit of time, since typically the angle information from the QEP evaluation units is not provided synchronously with the sampling time of the controller. This can be done in the area of a reversing operation, i. If the angular velocity is low and therefore the time intervals between two increments is large, cause the controller during scanning or reading the signals of the QEP evaluation units no or, if the values of the QEP evaluation units are held by a holding member, since updated value is received from the last sample / read even though the actual position and angular velocity have changed since the last sample / read. This can cause the controller to falsely read and process the same obsolete value several times. Since the thread guide is always accelerated in the area of the reversing process, the time interval values provided by the QEP evaluation units can not be constant.

Die Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit kann dadurch verbessert und korrigiert werden, dass zur Ermittlung nicht nur der für das Überschreiten der Winkelinkremente gemeldete Zeitabstand herangezogen wird, sondern zusätzlich auch die seit dem Eingang der letzten Lageänderungsinformation verstrichene Zeit Δt_x berücksichtigt wird, sodass zum Zeitpunkt t_x die korrigierte Winkelgeschwindigkeit ω_x ausgehend von der zuletzt ermittelten, oben beschriebenen, und als korrekt angenommenen Winkelgeschwindigkeit ω_{Mess-korrigiert} und unter Einbeziehung der vorher ermittelten Winkelbeschleunigung α ermittelt wird zu

The determination of the angular velocity can be improved and corrected by not only taking into account the time interval reported for exceeding the angle increments, but also taking into account the time Δt _x that has elapsed since the last position change information was input, so that at time t _x corrected angular velocity ω _x starting from the last determined, described above, and assumed to be correct angular velocity ω _{measurement-corrected} and determined using the previously determined angular acceleration α is to

Durch die Addition des letzten Terms α·Δt_x können somit Zwischenwerte von Winkelgeschwindigkeiten, also Winkelgeschwindigkeitszwischenwerte, für Zeitpunkte ermittelt werden, die zwischen den Abtastzeitpunkten liegen, d.h. für die keine Lageänderungsinformation vorliegt. Ausgehend von dem zuletzt gemessenen oder zuletzt rechnerisch ermittelten Winkelgeschwindigkeitswert und unter Einbeziehung der Abtastzeit T_{Abtast x+1} und der Winkelbeschleunigung α kann für einen Zeitpunkt t_x+1 ein Winkelgeschwindigkeitszwischenwert ω_x+1 = ω_x + α·T_{Abtast x+1} ermittelt werden.By the addition of the last term α · _x .DELTA.t can thus intermediate values of angular velocities, thus angular velocity intermediate values are calculated for time points that lie between the sampling, ie, for which no location change information is available. Starting from the last measured or last computationally determined angular velocity value and including the sampling time T scan _{x + 1} and the angular acceleration α, an angular velocity intermediate value ω _{x + 1} = ω _x + α * T _{scan x + 1} can be determined for a time t _{x + 1} become.

Um zu verhindern, dass die von der Steuerung berechneten Werte zu stark von den tatsächlichen Messwerten abweichen, kann in einer Ausführungsform für die Berechnung korrigierter Werte nur der jeweils zuletzt signalisierte Messwert verwendet werden.In order to prevent the values calculated by the controller from deviating too much from the actual measured values, in one embodiment only the respectively last-indicated measured value can be used for the calculation of corrected values.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit ω_x mit Winkelgeschwindigkeitszwischenwerten noch anhand des in 4 gezeigten Flussdiagramms beschrieben, wobei die Verfahrensschritte in der Steuerung durchgeführt werden. Das Verfahren 400 beginnt im Schritt 401 mit der Abfrage, ob an der gerade abzufragenden QEP-Auswerteeinheit eine neue Lageänderungsinformation vorliegt, d.h. ob ein neuer Zeitabstandswert für die Steuerung bereitgestellt wurde. Für große Winkelgeschwindigkeiten sind dabei die Signale der QEP-Auswerteeinheit 320-1 und für kleine Winkelgeschwindigkeiten die Signale der QEP-Auswerteeinheit 320-2 auszuwerten.Hereinafter, the method for determining the angular velocity ω _x with angular velocity intermediate values is still based on the in 4 shown flowchart, wherein the method steps are performed in the control. The procedure 400 starts in step 401 with the query as to whether a new position change information is present at the QEP evaluation unit to be queried, ie whether a new time interval value has been provided for the control. For high angular velocities, the signals of the QEP evaluation unit are 320-1 and for small angular velocities, the signals of the QEP evaluation unit 320-2 evaluate.

Falls in 402 ein aktualisierter Zeitabstandswert bereit gestellt ist, also die Abfrage in Block 402 mit ja zu beantworten ist, wird in Block 403 die Ereigniszeit T_{Ereignis x} ermittelt. Anschließend wird in Block 404 die Winkelgeschwindigkeit ω_Mess als Differenzquotient aus dem bekannten Winkel und dem Zeitwert bestimmt. Weiterhin wird in Block 405 die Drehrichtung des Motors ausgelesen, und es wird in Block 406 die Winkelbeschleunigung α ermittelt, wie oben beschrieben. Wird in der Abfrage 407 eine Winkelbeschleunigung von Null ermittelt, also keine Winkelbeschleunigung und dementsprechend α = 0, so wird die gemessene Winkelgeschwindigkeit ω_Mess als Winkelgeschwindigkeit verwendet, sodass in Block 415 ω_x = ω_Mess zugeordnet wird.If in 402 an updated timeout value is provided, so the query in block 402 with yes to answer is in block 403 the event time T _{event x is} determined. Subsequently, in block 404 the angular velocity ω _{measurement is determined} as the difference quotient of the known angle and the time value. Furthermore, in block 405 The direction of rotation of the motor is read out and it is in block 406 the angular acceleration α is determined as described above. Will in the query 407 determined an angular acceleration of zero, so no angular acceleration and accordingly α = 0, the measured angular velocity ω _{measurement is used} as the angular velocity, so in block 415 ω _x = ω _{measurement is} assigned.

Wird jedoch in Block 407 ermittelt, dass die Winkelbeschleunigung einen Wert ungleich Null aufweist, also α ≠ 0, so wird im nächsten Verfahrensschritt 408 die Zeit Δt_x ermittelt. Dabei ist Δt_x die Zeitspanne, die seit dem Bereitstellen des vorherigen Zeitmesswerts verstrichen ist. However, in block 407 determines that the angular acceleration has a value not equal to zero, ie α ≠ 0, then in the next step 408 the time .DELTA.t _x determined. Here, Δt _{x is} the time elapsed since the provision of the previous time measurement value.

Anschließend wird in Schritt 409 der Winkelgeschwindigkeitszwischenwert ω_x ermittelt als ω_x = ω_Mess +(α·T_{Ereignis x})/2 + α·Δt_x. Subsequently, in step 409 the angular velocity intermediate value ω _{x is} determined as ω _x = ω _measurement + (α · T _{event x} ) / 2 + α · Δt _x .

Falls die Steuerung in Block 402 feststellt, dass keine neue Lageänderungsinformation bereitgestellt wurde, so wird in Block 410 die Winkelbeschleunigung α ermittelt. Falls diese einen Wert ungleich Null hat, Block 411, so wird der zuvor bestimmte, d.h. der Altwert, Winkelgeschwindigkeitswert ω_x-1 aufgerufen, Block 412, der in der Steuerung gespeichert ist. Ausgehend von diesem Altwert wird in Block 413 die Winkelgeschwindigkeit bestimmt zu ω_x = ω_x-1 + α·T_Abtast. If the control in block 402 determines that no new attitude change information has been provided, then in block 410 the angular acceleration α determined. If it has a nonzero value, block 411 , the previously determined, ie the old value, angular velocity value ω _{x-1 is} called, block 412 which is stored in the controller. Starting from this old value is in block 413 the angular velocity determines too ω _x = ω _x-1 + α * T _sampling .

Falls in Block 411 eine Winkelbeschleunigung α gleich Null ermittelt wird, so wird der zuvor bestimmte Wert ω_x-1 der Winkelgeschwindigkeit als aktueller Wert ω_x verwendet, also in Block 414 ω_x = ω_x-1 zugeordnet.If in block 411 An angular acceleration α equal to zero is determined, then the previously determined value ω _{x-1 of} the angular velocity is used as the current value ω _x , ie in block 414 ω _x = ω _x-1 assigned.

Weiterhin kann die Genauigkeit der Steuerung in einer weiteren Ausführungsform oder gleichzeitig in der oben beschriebenen Ausführungsform durch rechnerische Korrektur der ermittelten Lageposition verbessert werden. Dabei ist die Lageposition die Winkelposition der Antriebswelle 171 des Motors 170. Da die Antriebswelle 171 des Motors 170 über das Antriebsrad 140 sowie den Zahnriemen 130 mit dem Fadenführer 120 gekoppelt ist, bestimmt die Winkelposition der Antriebswelle 171 die Lageposition des Fadenführers 120.Furthermore, the accuracy of the control can be improved in a further embodiment or simultaneously in the embodiment described above by arithmetic correction of the determined position position. The position position is the angular position of the drive shaft 171 of the motor 170 , Because the drive shaft 171 of the motor 170 over the drive wheel 140 as well as the toothed belt 130 with the thread guide 120 is coupled, determines the angular position of the drive shaft 171 the position of the thread guide 120 ,

Zur Verbesserung der Genauigkeit soll zu jeder Winkelposition eine genauere Ist-Position der Antriebswelle ermittelt werden, da die Winkelposition der Antriebswelle in der Steuerung für die Ermittlung der Motoransteuersignale ausgewertet wird. Dabei ist zu beachten, dass die exakte Winkelposition nicht notwendigerweise für jeden beliebigen Zeitpunkt, sondern nur zum Zeitpunkt der Abtastung der Signale der QEP-Auswerteeinheiten verfügbar sein muss, da nur zu diesen Zeitpunkten eine Auswertung in der Steuerung durchgeführt wird.To improve the accuracy of a more accurate actual position of the drive shaft is to be determined for each angular position, since the angular position of the drive shaft is evaluated in the controller for the determination of Motoransteuersignale. It should be noted that the exact angular position does not necessarily have to be available for any arbitrary point in time, but only at the time of sampling the signals of the QEP evaluation units, since an evaluation in the control is performed only at these times.

Zur eindeutigen Zuordnung eines Winkel-Istwertes wird dem vom Inkrementalgeber 180 ermittelten Inkrementwert ein halber Inkrementwert in Abhängigkeit der Drehrichtung hinzuaddiert oder von diesem subtrahiert. Dies ist in 5 veranschaulicht. Dabei zeigen, siehe auch 1, Grafik 501 die Signale der Spur A und 502 die Signale der Spur B des Inkrementalgebers, 503 zeigt entsprechend die aus den Signalflanken resultierende Winkel- oder Lageänderungsinformation über der Zeit t. Die Graphik 504 zeigt, ebenso wie bereits in 1 dargestellt, die diskrete Zuordnung zu Winkelinkrementen. Wie in 505 veranschaulicht springt der Winkel- oder Lage-Istwert nicht in diskreten Stufen, sondern ist zeitkontinuierlich, wie durch die Linie 504a angedeutet. For an unambiguous assignment of an angle actual value, that of the incremental encoder 180 increment value incremented or subtracted from a half increment value depending on the direction of rotation. This is in 5 illustrated. Show, see also 1 , Graphic 501 the signals of the track A and 502 the signals of track B of the incremental encoder, 503 shows correspondingly from the signal edges resulting angle or position change information over the time t. The graphic 504 shows, as already in 1 shown, the discrete assignment to angle increments. As in 505 illustrated does not jump the angular or position actual value in discrete stages, but is continuous time, as through the line 504a indicated.

Um Fehler beim Reversiervorgang zu vermeiden, wird einem ermittelten Winkelinkrement in Abhängigkeit der Drehrichtung ein halbes Winkelinkrement hinzuaddiert oder subtrahiert. Die Richtungsinformation des Inkrementalgebers kann in einem Ausführungsbeispiel als variable Drehrichtung, angegeben werden, die den Wert 0 und 1 annehmen kann, sodass gilt Drehrichtung = 1∀ω ≥ 0 / 0∀ω < 0 In order to avoid errors during the reversing process, a half angle increment is added or subtracted from a determined angle increment depending on the direction of rotation. The direction information of the incremental encoder can be specified in one embodiment as a variable direction of rotation, which can take the value 0 and 1, so that applies Direction of rotation = 1∀ω ≥ 0 / 0∀ω <0

Damit kann basierend auf einem ursprünglich gemessenen Winkel- oder Lage-Istwert, der hier durch eine Anzahl Weginkremente Winkelinkrement_Ursprung bezogen auf den Ursprung bzw. die Referenzlage der neue Winkel bzw. die Lage angegeben werden zu Winkelinkrement_x = Winkelinkrement_Ursprung + (0,5 – Drehrichtung). This can be based on an originally measured angular or position actual value, which here by a number of Weginkremente angle increment _origin relative to the origin or the reference position of the new angle or the position to be specified Angle increment _x = angle increment _origin + (0.5 - direction of rotation).

Diese Korrektur bewirkt, dass der Lageistwert, also der Ort, beim Übergang von einem in einen anderen Lageistwert, insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr, eindeutig zugeordnet werden kann.This correction has the effect that the actual position value, that is to say the location, can be unambiguously assigned to the transition from one to another actual position value, in particular during a reversal of the direction of rotation.

Weiterhin kann die Ermittlung der Winkelposition bei hohen Winkelgeschwindigkeiten verbessert werden, indem berücksichtigt wird, dass zum Zeitpunkt der Berechnung der Winkel- bzw. Lageposition eine gewisse Zeitspanne seit der Bereitstellung der Information durch die eine QEP-Auswerteeinheit liegt. Eine Winkelgeschwindigkeit soll dabei als groß gelten, wenn die Abtastzeit des Signalprozessors T_Abtast größer ist als die Zeitspanne T_Ereignis zwischen zwei aufeinander folgenden Signalen der QEP-Auswerteeinheit, also zwischen zwei Signaleingängen. Dies ist in der schematischen Darstellung 600 der 6 verdeutlicht.Furthermore, the determination of the angular position at high angular velocities can be improved by taking into account that at the time of calculation of the angular or positional position there is a certain amount of time since the provision of the information by the one QEP evaluation unit. An angular velocity should be considered large if the sampling time of the signal processor T _{scan is} greater than the time T _event between two consecutive signals of the QEP evaluation unit, that is between two signal inputs. This is in the schematic illustration 600 of the 6 clarified.

Abbildung 610 zeigt den zeitlichen Verlauf der bereits korrigierten gemessenen Inkrementsignale, wobei eine unbeschleunigte Winkelgeschwindigkeit angenommen wurde. Zu den Zeiten t = 4,5...t = 11,5... signalisiert die QEP-Auswerteeinheit, dass ein weiteres Winkelinkrement überschritten wurde. Die Zeitspanne T_Ereignis, 620, zwischen zwei Signalbereitstellungen durch die QEP-Auswerteeinheit ist hier konstant und kleiner als die Zeitspanne T_Abtast. Dementsprechend kann eine Zeitspanne T_Abtast 630 mehrere Signalisierungszeitpunkte von Winkel- bzw. Lagewerten umfassen. So umfasst die Zeitspanne T_{Abtast x} die Signalisierungszeitpunkte t = 5,5 und t = 6,5 und die Zeitspanne T_{Abtast x+1} die Signalisierungszeitpunkte t = 7,5, t = 8,5 und t = 9,5.Illustration 610 shows the time course of the already corrected measured increment signals, wherein an unaccelerated angular velocity was assumed. At times t = 4.5 ... t = 11.5 ... the QEP evaluation unit signals that a further angle increment has been exceeded. The time span T _event , 620 , between two signal provisions by the QEP evaluation unit is constant here and smaller than the time period T _scan . Accordingly, a time T _sampling 630 comprise several signaling times of angle or position values. Thus, the time period T _{sample x} comprises the signaling _times t = 5.5 and t = 6.5 and the time period T _{sample x + 1} the signaling _times t = 7.5, t = 8.5 and t = 9.5.

Die Berechnung des Winkel- bzw. Lagewerts findet jedoch nicht genau zu einem der Signalisierungszeitpunkte statt, sondern nach einer Zeitspanne Δt_x später, wobei hier die Signalverarbeitungszeit unbeachtet bleibt, sodass der Berechnungszeitpunkt mit dem Abtastzeitpunkt zusammenfällt. Damit gilt näherungsweise für die Winkelgeschwindigkeit ω bzw. Winkeländerung Δφ dω = ^Δφ/_dt ≈ ^Δφ/_Δt ⇔ Δφ = Δt·ω However, the calculation of the angle or position value does not take place exactly at one of the signaling times, but after a time interval Δt _x later, in which case the signal processing time is ignored, so that the calculation time coincides with the sampling time. Thus, approximately for the angular velocity ω or angle change Δφ dω = ^Δφ / _dt ≈ ^Δφ / _Δt ⇔ Δφ = Δt · ω

Diese berechnete Winkeländerung Δφ wird zu dem gemessenen Winkelbzw. Lage-Istwert addiert, um so eine seit der Bereitstellung des Wertes bis zur tatsächlichen Abtastung/Berechnung verstrichene Zeit zu berücksichtigen. Damit kann der korrigierte Winkel- bzw. Lage-Istwert als Winkelinkrementzwischenwert mit der zuvor ermittelten Winkelgeschwindigkeit ω zum Abtastzeitpunkt x ermittelt werden zu φ_x = Winkelinkrement_x· 2π / Inkrementzahl + Δt_x·ω. This calculated angle change Δφ is added to the measured angle. The actual position value is added so as to take into account a time that has elapsed since the provision of the value up to the actual sampling / calculation. Thus, the corrected angle or position actual value can be determined as an angle increment intermediate value with the previously determined angular velocity ω at the sampling time x φ _x = angle increment _x · 2π / increment number + Δt _x · ω.

Dabei wäre für die Variable Winkelinkrement_x in diesem Fall der Zahlenwert der letzten Signalisierung, also des letzten Ereignisses, d.h. 6,5, einzusetzen; entsprechend wäre zum Zeitpunkt x + 1 wäre der Wert 9,5 einzusetzen.In this case, the numerical value of the last signaling, ie 6.5, should be used for the variable angle increment _x in this case; Accordingly, at time x + 1, the value 9.5 would have to be used.

Weiterhin können die Ermittlung der Winkelposition und damit die Lage des Fadenführers für kleine Winkelgeschwindigkeiten verbessert werden. Die Darstellung 700 der 7 verdeutlicht dies. Eine kleine Winkelgeschwindigkeit liegt dabei dann vor, wenn T_Ereignis 620, also der Zeitabstand zwischen zwei Signalbereitstellungen durch eine der QEP-Auswerteeinheiten, größer ist als der Zeitabstand T_Abtast 630 zwischen zwei Abtast- bzw. Auslesevorgängen der Steuerung.Furthermore, the determination of the angular position and thus the position of the thread guide for small angular velocities can be improved. The representation 700 of the 7 clarifies this. A small Angular velocity is present when T _event 620 , So the time interval between two signal provisions by one of the QEP evaluation units, is greater than the time interval T _scan 630 between two scanning operations of the controller.

Wie in 710 beispielhaft veranschaulicht, stellt der Inkrementalgeber und damit eine der QEP-Auswerteeinheiten zu den korrigierten Zeiten t = 4,5, t = 5,5 und t = 6,5 jeweils eine neue Lage- bzw. Winkelposition bereit. Diese seien hier gleichmäßig beabstandet, d.h. die Winkelgeschwindigkeit sei hier als konstant angenommen. Der zeitliche Abstand zwischen den o.g. Zeiten ist T_Ereignis 620. Damit kann es vorkommen, dass die Steuerung während einer Zeitspanne T_{Abtast x} dieselbe Information von einer der QEP-Auswerteeinheiten liest, die bereits in der vorangegangenen Abtastzeitspanne gelesen wurde.As in 710 By way of example, the incremental encoder and thus one of the QEP evaluation units provide a new position or angular position at the corrected times t = 4.5, t = 5.5 and t = 6.5. These are equally spaced here, ie the angular velocity is assumed to be constant here. The time interval between the above times is T _event 620 , It may therefore happen that the controller reads the same information from one of the QEP evaluation units during a period of time T _{sample x} , which has already been read during the preceding sampling period.

In dieser Konstellation, wenn also T_Ereignis > T_Abtast ist, wird für die Ermittlung des Winkel- oder Lagewerts unterschieden, ob in der laufenden Abtastzeitspanne eine Winkel- oder Lageänderungsinformation bereitgestellt wurde.In this constellation, ie when T _event > T is _sampling , it is discriminated for the determination of the angle or position value whether angular or position change information has been provided in the current sampling period.

Falls seit dem letzten Abtasten der Lage- bzw. Winkelposition keine neue Information zum Auslesen bereitgestellt wurde, d.h. beim Abtasten/Auslesen wurde eine bereits abgetastete Lage- bzw. Winkelposition erkannt, so zum Zeitpunkt x in 7, so wird der neue Lage- bzw. Winkel-Istwert φ_x, d.h. ein Winkelinkrementzwischenwert, basierend auf dem bereits bekannten Lage- bzw. Winkel-Istwert φ_x-1, der Dauer der Abtastperiode T_{Abtast x} und der Winkelgeschwindigkeit ω aktualisiert, indem zu dem letzten bekannten Lage- bzw. Winkel-Istwert φ_x-1 hinzuaddiert wird, wie weit sich in der Zeit T_{Abtast x} die Antriebswelle weitergedreht hat, also φ_x = φ_x-1 + T_{Abtast x}·ω. If no new information for reading has been provided since the last scanning of the position or angular position, ie when scanning / reading an already scanned position or angular position was detected, so at time x in 7 , the new position or angle actual value φ _x , ie an angle increment intermediate value, based on the already known actual position or angle value φ _x-1 , the duration of the sampling period T _{sampling x} and the angular velocity ω is updated by is added to the last known position or angle actual value φ _x-1 , as far as in the time T _{sample x,} the drive shaft has _rotated further, ie φ _x = φ _x-1 + T _{sample x} · ω.

Anderenfalls, wenn beim Abtasten ein neuer Lage- bzw. Winkel-Istwert gelesen wurde, so wird der neue Lage- bzw. Winkel Istwert, hier der Winkelinkrementzwischenwert φ_x+1, basierend auf dem abgetasteten Wert, also dem abgetasteten Weginkrement ermittelt, wobei diesem ebenfalls der Winkel hinzuaddiert wird, um den sich die Antriebswelle in der Zeitspanne seit dem Abtasten des Weginkrements weitergedreht hat, also φ_x+1 = Weginkrement_x+1· 2π / Inkrementzahl + Δt_x+1·ω. Otherwise, if a new position or angle actual value was read during scanning, then the new position or angle actual value, in this case the angle increment intermediate value φ _{x + 1} , is determined based on the sampled value, that is to say the sampled distance increment also added is the angle by which the drive shaft has continued to rotate in the time since the path increment has been sensed, ie φ _{x + 1} = path increment _{x + 1} · 2π / increment number + Δt _{x + 1} · ω.

8 zeigt die Schritte zur Berechnung einer Winkel- bzw. Lageposition mit Winkelinkrementzwischenwerten anhand eines Flussdiagramms 800. Dabei ist x bzw. x + 1, x + 2 ... der Index des aktuellen Arbeitszyklus, wobei x den aktuellen Arbeitszyklus der Steuerung bezeichnet. 8th shows the steps for calculating an angular position position with angle increment intermediate values using a flowchart 800 , Where x and x + 1, x + 2 ... is the index of the current duty cycle, where x is the current duty cycle of the controller.

In Schritt 810 beginnt die Schrittfolge zur Bestimmung der Winkel- bzw. Lageposition im Arbeitszyklus x. In der nachfolgenden Abfrage 820 prüft die Steuerung, ob eine neue Winkel- oder Lageposition abgetastet/gelesen werden konnte.In step 810 begins the sequence of steps for determining the angular or position position in the working cycle x. In the following query 820 the controller checks whether a new angular or positional position could be scanned / read.

Gegebenenfalls, wenn also von der je nach Winkelgeschwindigkeit zuständigen QEP-Auswerteeinheit eine neue Winkel- bzw. Lageposition gelesen wurde, so wird in 830 das Winkelinkrement_x in Abhängigkeit der Drehrichtung des Motors bestimmt. Anschließend wird in 840 die Zeitspanne Δt_x, d.h. die seit dem Lesen der letzten Winkel- bzw. Lageänderung verstrichene Zeit, ermittelt. In Schritt 850 wird schließlich die aktuelle Winkel- bzw. Lageposition als Winkelinkrementzwischenwert φ_x basierend auf dem ermittelten Winkelinkrement_x, der Inkrementzahl sowie der Winkelgeschwindigkeit ω und der ermittelten Zeitspanne Δt_x ermittelt.If necessary, therefore, if a new angular or positional position has been read by the QEP evaluation unit responsible for the angular velocity, then 830 the angle increment _{x determined} as a function of the direction of rotation of the motor. Subsequently, in 840 the period of time .DELTA.t _x, ie since reading the last angle or position change of elapsed time determined. In step 850 Finally, the current angular or position position as angle increment intermediate value φ _x based on the determined angle increment _x , the increment number and the angular velocity ω and the determined period of time .DELTA.t _x determined.

Anderenfalls, d.h. wenn keine neue Winkel- bzw. Lageinformation gelesen werden konnte, d.h. die Abfrage in 820 ist zu verneinen, so wird in 860 der zuvor ermittelte Winkel- bzw. Lagepositionswert φ_x-1, d.h. der Altwert, aus einem in der Steuerung enthaltenen Speicher gelesen. Basierend auf diesem Altwert, der Winkelgeschwindigkeit ω und der ermittelten Zeitspanne Δt_x, wird in 870 die aktuelle Winkel- bzw. Lageposition berechnet.Otherwise, ie if no new angle or position information could be read, ie the query in 820 is to deny, so will in 860 the previously determined angular or positional position value φ _x-1 , ie the old value, read from a memory contained in the control. Based on this old value, the angular velocity ω and the determined time interval Δt _x , is in 870 calculates the current angle or position position.

Die beschriebene Changiereinheit sowie das Verfahren ermöglichen damit eine exaktere Ermittlung der Lageposition des Fadenführers und eine dementsprechend exaktere Steuerung des Fadenführers, die eine genauere Ablage des Fadens auf der Spule ermöglicht.The described traversing unit and the method thus enable a more accurate determination of the position position of the thread guide and a correspondingly more precise control of the thread guide, which allows a more accurate filing of the thread on the spool.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10322533 A1 [0006]

Claims

Traversing unit for guiding a thread by means of a thread guide ( 120 ) comprising - a motor ( 170 ) with a drive shaft ( 171 ) for driving the thread guide ( 120 ), and - one with the engine ( 170 ) coupled control ( 330 ), and - one with the drive shaft ( 171 ) of the motor ( 170 ) coupled incremental encoder ( 180 ) for determining angular increment information of the drive shaft ( 171 ) swept angle increments, the angle increment information being sent to the controller ( 330 ), and - wherein the controller ( 330 ) is arranged, based on the angular increment information, an angular velocity and an angular acceleration of the drive shaft ( 171 ) and based on the determined angular velocity and the determined angular acceleration one or more angle increment intermediate values and one or more angular velocity intermediate values of the drive shaft ( 171 ) and - the engine ( 170 ) based on the angular increment information, the detected angular velocity and acceleration, and the angular increment and angular velocity intermediate values.

A traversing unit according to claim 1, wherein the drive shaft ( 171 ) by means of a drive wheel ( 140 ) a belt ( 130 ), which is connected to the thread guide ( 120 ) is coupled.

A traversing unit according to any one of the preceding claims, wherein the controller ( 330 ) is adapted to the direction of rotation of the drive shaft ( 171 ) based on the angle increment information.

A traversing unit according to claim 3, wherein the controller ( 330 ) is adapted to the position of the thread guide ( 120 ) based on the angle increment information, and wherein half angle increment is added or subtracted depending on the direction of rotation of the angle increment information.

Traversing unit according to one of the preceding claims, comprising - a first QEP evaluation unit ( 320-1 ) for generating a first data stream which provides a date for an interval of a number N, N greater than one, of angle increments, and - a second QEP evaluation unit ( 320-2 ) for simultaneously generating a second data stream providing a datum for each separate angular increment.

A traversing unit according to claim 5, wherein the controller ( 330 ) when a first predefined angular velocity is exceeded, the engine ( 170 ) based on the angular increment information of the first data stream, and wherein the controller ( 330 ) falls below a second predefined angular velocity the engine ( 170 ) based on the angular increment information of the second data stream.

Method for controlling a traversing unit for guiding a thread by means of a thread guide, wherein the traversing unit comprises a motor with a drive shaft for driving the thread guide and a controller coupled to the motor, with the method steps Transferring information about the angular increments swept by the drive shaft of the motor to the controller, - Determining the angular velocity and the angular acceleration of the drive shaft of the motor in the controller, and - Determining angle increment intermediate values and angular velocity intermediate values based on the determined angular velocity and acceleration, and Controlling the motor based on the transmitted angular increment information, the detected angular velocity and angular acceleration and the angular increment and angular velocity intermediate values of the drive shaft.

The method of claim 8, wherein the drive shaft by means of a drive wheel drives a belt which is coupled to the yarn guide.

The method of any preceding claim 8-9, further comprising determining the direction of rotation of the drive shaft based on the angular increment information.

A method according to any one of the preceding claims 8-9, further comprising Determining the position of the thread guide based on the angle increment information, and Adding or subtracting a half angle increment to / from the angular increment information depending on the direction of rotation of the motor.

A method according to any one of the preceding claims 7-10, further comprising the steps of: - generating a first data stream providing a date for an interval of a number N, N greater than one of angular increments, and - simultaneously generating a second data stream containing a date provides for each separate angle increment.

A method according to claim 11, wherein - When a first predefined angular speed is exceeded, the motor based on the first data stream and - Is controlled below the second predefined angular speed of the engine based on the second data stream.