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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Verstrecken von mindestens einem Faserband mittels einer regulierten
Spinnereimaschine, insbesondere Karde oder Strecke, welche hintereinander
angeordnete Walzenpaare aufweisen, wobei der Massenquerschnitt des
mindestens einen Faserbandes stromaufwärts der Walzenpaare gemessen
wird. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verstrecken
von mindestens einem Faserband mit mindestens einem stromaufwärtigen und
einem stromabwärtigen
Walzenpaar, mit mindestens einer stromaufwärts dieser Walzenpaare angeordneten Bandquerschnittsmesseinrichtung
zum Erfassen des Massenquerschnitts des mindestens ein Faserbandes.
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Spinnereimaschinen wie Karden oder
Strecken dienen dem Zweck, aus dem vorgelegten Textilmaterial ein
möglichst
gleichmäßiges Textilmaterial zu
bilden. Zu diesem Zweck weisen die Spinnereimaschinen oftmals ein
reguliertes Streckwerk auf, um anhand von vor dem Streckwerk gemessenen
Bandquerschnittsschwankungen in Bandlaufrichtung hintereinander
angeordnete Verzugsorgane entsprechend den ermittelten Schwankungen
anzusteuern. Bei Strecken werden diese Verzugsorgane beispielsweise
von mehreren hintereinander angeordneten Walzenpaaren gebildet,
zwischen denen das oder die Faserbänder entlang der jeweiligen
sog. Klemmlinie in Bandquerrichtung geklemmt werden. Da die Walzenpaare
unterschiedliche, in Bandlaufrichtung zunehmende Umfangsgeschwindigkeiten
aufweisen, wird der aus einem oder mehreren Faserbändern bestehende
Faserverbund verstreckt und vergleichmäßigt. Zur Bildung einer Rückmeldung
im geschlosse nen Regelkreis oder zur Kontrolle der Vergleichmäßigung und
ggf. zur Auslösung
eines Maschinenstopps bei zu großen Bandnummernschwankungen
ist zudem in den meisten Fällen
eine zweite Bandquerschnittsmesseinrichtung am Ausgang des Streckwerks
vorgesehen.
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Zur Abtastung haben sich mechanische
Abtastvorrichtungen weitestgehend durchgesetzt. Beispielsweise weist
die Rieter-Strecke RSB D30 vor dem Streckwerk ein Paar von Abtastscheiben
mit zueinander parallelen Achsen auf, wobei die eine Abtastscheibe
ortsfest angeordnet und die andere Abtastscheibe ortsbeweglich ausgebildet
ist. Das oder die Faserbänder
werden in einem Spalt zwischen einer Umfangsnut der ersten Abtastscheibe
und einem umfangseitigen Ring der zweiten Abtastscheibe hindurchgeführt, wobei
die ortsbewegliche Abtastscheibe entsprechend den Masseschwankungen
des oder der Faserbänder
ausgelenkt wird. Die Auslenkbewegungen werden von einem Signalwandler
in elektrische Spannungswerte umgewandelt und an einen Regulierprozessor
zur Ansteuerung der Walzenpaare des Streckwerks weitergegeben.
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Insbesondere bei Spinnereimaschinen,
bei denen das Abtastgetriebe und die Walzenpaare über beispielsweise
ein Differentialgetriebe miteinander verbunden sind, ist der ausregulierbare
Frequenzbereich bezüglich
der Bandquerschnittsschwankungen relativ eingeschränkt. Aufgrund
der großen
Massenträgheit
einer solchen Anordnung ist eine gewünschte Ausregulierung über einen
großen
Frequenzbereich von längerwelligen
Schwankungen (sog. A%-Werte) bis zu Regulierlängen von wenigen Zentimeter
bei hohen Liefergeschwindigkeiten nicht möglich. Zudem sind der Maschinenteileverschleiß, hervorgerufen
durch die große
Bandbreite der Signalinhalte und der damit verbundenen Beschleunigung großer Massen,
sowie der Energieverbrauch relativ hoch.
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In 1 ist
ein reguliertes Streckwerk dargestellt, bei dem ein Faserband FB
eine mechanische Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 durchläuft und anschließend in
ein von drei Streckwerkswalzenpaaren 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b gebildetes
Streckwerk geführt
wird. Die Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 wird von zwei
Abtastscheiben gebildet, die schon zuvor beschrieben wurden.
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Eine der beiden Abtastscheiben ist
mit einem Taktgeber 11 gekoppelt, der eine bestimmte Anzahl von
Takten bzw. Impulsen pro Umdrehung dieser Tastscheibe erzeugt. Weiterhin
ist die bewegliche Abtastscheibe mit einem Signalwandler 10 verbunden, der
ihre Auslenkbewegungen in elektrische Spannungswerte umwandelt.
Diese Spannungswerte werden dann an eine Meßwertverzögerungseinheit 12 weitergegeben,
die zudem vom Taktgeber 11 eine Anzahl von Takten erhält, die
ein Maß für die Geschwindigkeit
des durch die Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 laufenden
Faserbandes FB darstellen. Entsprechend dieser Takte vom Taktgeber 11 werden die
Spannungswerte in der Meßwertverzögerungseinheit 12,
die einen elektronischen Speicher in Form eines FIFO (First-In-First-Out)
darstellt, entsprechend des von dem Faserband zurückgelegten
Weges zwischen der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 und
dem Streckwerk zurückgehalten.
Wenn das Faserband mit dem auszuregulierenden Bandstück den fiktiven
Verzugspunkt im Verzugsfeld des Streckwerks erreicht, wird der entsprechende
Meßwert durch
die Meßwertverzögerungseinheit 12 freigegeben
und eine entsprechende Stellhandlung in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Meßwert
vorgenommen. Der Abstand zwischen Meßort des Abtastwalzenpaares
und dem Verzugsort wird Regeleinsatzpunkt genannt. Hierzu gibt die
Meßwertverzögerungseinheit 12 die
Meßwerte
an eine Algorithmuseinheit 13 weiter, die anhand der gewünschten
Verzugseinstellung und der eingestellten Maschinenparameter die
Drehzahl der betroffenen Streckwerkswalzen berechnet und die entsprechenden
Informationen an einen Regelantrieb 22 weitergibt. Dieser
Regelantrieb 22 treibt in ein Differentialgetriebe 23,
welches die ortsfeste Abtastscheibe der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8,
die untere Walze 2a des Eingangswalzenpaares sowie die
untere Walze 3a des Mittelwalzenpaares antreibt. Das Differentialgetriebe 23 erhält von einem Hauptmotor 14 eine
Grunddrehzahl, die über
eine zwischen dem Hauptmotor 14 und dem Differentialgetriebe 23 zwischengeschaltete
Drehzahleinstelleinheit 15 einstellbar ist.
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Der Hauptmotor 14 seinerseits
treibt direkt die untere Walze 4a des Aus gangswalzenpaares
an, wodurch eine konstante Bandauslaufgeschwindigkeit erhalten wird.
Demnach werden lediglich das Eingangswalzenpaar und das Mittelwalzenpaar
für die Regulierung
herangezogen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das
Verfahren bzw. die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart
weiterzubilden, daß ein
präziserer Verzug
eines oder mehrerer Faserbänder
erhalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf Grundlage der Meßsignale
mindestens eine Walze eines ersten Walzenpaares über einen ersten Regulierkreis
und mindestens eine Walze eines zweiten Walzenpaares über einen
zweiten Regulierkreis angesteuert werden.
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Diese Aufgabe wird weiterhin bei
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch mindestens zwei Regulierkreise,
wobei auf Grundlage der Meßsignale über den
ersten Regulierkreis mindestens eine Walze eines ersten Walzenpaares und über den
zweiten Regulierkreis mindestens eine Walze eines zweiten Walzenpaares
ansteuerbar sind.
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Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin
zu sehen, daß die
Abtastsignale vor dem Streckwerk in mindestens zwei Regulierkreisen
verarbeitet werden, um somit die Flexibilität und die Genauigkeit bei der
Ansteuerung der Verzugsorgane bzw. Walzen zu erhöhen. Die mindestens zwei Regulierkreise
können
hierbei auf verschiedene Signalinhalte reagieren und somit eine
Verteilung der Ansteuerungsaufgaben übernehmen. Auf diese Weise
lassen sich mindestens eine Walze eines ersten Walzenpaares und
minde stens eine Walze eines zweiten Walzenpaares, die zumindest
teilweise bezüglich
ihrer Massenträgheitsansteuerung
entkoppelt sind, antreiben.
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Besonders bevorzugt werden die Meßsignalanteile
der mindestens einen Bandquerschnittsmesseinrichtung hinsichtlich
ihrer Frequenz in mindestens zwei Frequenzbereiche unterteilt. Auf
Grundlage der Zugehörigkeit
von Meßsignalanteilen
zu verschiedenen Frequenzbereichen können dann die Walzen unterschiedlicher
Walzenpaare angesteuert werden. Auf diese Weise wird auch die Regulierung im
Frequenzbereich geteilt. Somit kann jedes Frequenzband seinem Energiebedarf
entsprechend auf angepaßte
Maschinenelemente verteilt werden.
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Es bietet sich an, niederfrequente
Meßsignalanteile,
d.h. längenwellige
Bandquerschnittsschwankungen, zur Steuerung von Maschinenelementen
bzw. Antriebselementen mit höherem
Massenträgheitsmoment
heranzuziehen. Entsprechend können
höherfrequente
Meßsignalanteile
zur Steuerung von Antriebselementen mit niedrigem Massenträgheitsmoment
verwendet werden. Aufgrund der niedrigen Massenträgheit lassen
sich diese Maschinenelemente schneller beschleunigen bzw. abbremsen,
so daß diese
Maschinenelemente auch den höherfrequenten
Meßsignalanteilen
folgen können.
Insgesamt wird hiermit eine exaktere Regulierung erhalten, wobei
sowohl längerwellige
als auch kürzerwellige
Bandquerschnittsschwankungen optimal ausreguliert werden können.
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Einer. definierten Signalverarbeitung
kommt es zugute, wenn die Meßsignalanteile
der dem Streckwerk vorgeschalteten Bandquerschnittsmesseinrichtung
mindestens einem unteren und einem oberen Frequenzbereich zugeteilt
werden. Um möglichst
alle Frequenzanteile der Bandquerschnittsschwankungen verwerten
zu können,
liegen der untere und der obere Frequenzbereich hierbei vorzugsweise
nahe beieinander, besonders bevorzugt im wesentlich lückenlos,
oder überlappen
sich.
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Bevorzugt wird der obere Frequenzbereich derart
gewählt,
daß eine
im wesentlichen verlustlose Verarbeitung von den Maschinenelementen
mit höherem
Massenträgheitsmoment
möglich
ist. Ebenso wird bevorzugt der untere Frequenzbereich derart gewählt, daß eine im
wesentlichen verlustlose Verarbeitung von den Maschinenelementen
mit niedrigerem Massenträgheitsmoment
möglich
ist.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn der untere Frequenzbereich Frequenzen im Bereich von ca. 0 – 3 Hz und
der obere Frequenzbereich Frequenzen im Bereich von ca. 3 – 100 Hz
umfaßt.
Diese Frequenzbereiche sind jedoch nicht als fix zu betrachten,
sondern können
je nach Regulierstrecke und/oder zu verziehendem Material oder anderen Parametern
vorteilhafterweise gewählt
bzw. eingestellt werden. Auch ist die genannte Maximalfrequenz von
100 Hz ist keine technisch bedingte Größe. Je nach Ausführung des
Streckwerks bzw. der beteiligten zu beschleunigenden Massen sind
auch niedrigere oder höhere
Grenzwerte möglich.
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Zur Zuordnung verschiedener Meßsignalanteile
zu verschiedenen Frequenzbereichen sind verschiedenen Möglichkeiten
gegeben. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
werden hierfür
hardware- und/oder softwaremäßig realisierte
Frequenzfilter eingesetzt.
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Bevorzugt wird im ersten Regulierkreis
jeweils eine Walze des Eingangswalzenpaares und des Mittelwalzenpaares
angesteuert, während
im zweiten Regulierkreis eine Walze des Lieferwalzenpaares angesteuert
wird. Entgegen dem oben beschriebenen Stand der Technik wird demnach
hierbei auch das Lieferwalzenpaar zur Regulierung herangezogen.
Entsprechend seiner geringen Massenträgheit ist es somit möglich, höherfrequente
Bandquerschnittsschwankungen durch Ansteuerung des Lieferwalzenpaares
auszuregulieren. Da diese Auslaufregulierung im Mittel keinen Zusatzverzug
produziert, entfallen die bekannten Nachteile von Auslaufregulierungen,
die insbesondere darin bestehen, daß die Bandablagegeschwindigkeit
variiert und somit bei diesen bekannten Maschinen Probleme hinsichtlich einer
sauberen Ablage des verzogenen Faserbandes in einer Spinnkanne auftreten.
Die beschriebene bevorzugte Erfindungsvariante bildet hingegen im
Prinzip eine Einlaufregulierung mit überlagerter Auslaufregulierung.
Der Grundverzug und die Ausregulierung niederfrequenter Bandschwankungen
bis beispielsweise 3 Hz werden mit Hilfe der niederfrequenten Regulierung
vorgenommen, die prinzipiell der bekannten Regulierung beispielsweise
bei der Rieter-Strecke RSB D30 entspricht. Auf diesen Verzug wird
dann das Oberfrequenzband durch die höherfrequente Regulierung im
Streckwerk aufmoduliert. Diese höherfrequente
Regulierung entspricht einer präzisen
CV%-Regulierung, wobei der CV%-Wert definiert ist als CV% = s/x · 100.
Hierbei ist CV% der Variationskoeffizient (prozentuale Bandungleichmäßigkeit),
s die Standardabweichung und x der Mittelwert von allen Proben.
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Die zuvor beschriebene, besonders
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich daher durch die überlagerte Regulierung über das Auslaufstreckwerks-
bzw. Lieferwalzenpaar aus.
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Die Ansteuerung im ersten und zweiten
Regulierkreis erfolgt bevorzugt derart, daß der Regeleinsatzpunkt bzw.
Verzugspunkt in dem vom Mittelwalzenpaar und Lieferwalzenpaar gebildeten
Verzugsfeld für
beide Regulierkreise identisch ist. Dies bedeutet, daß der Verzugspunkt
für beide
Regulierkreise identisch ist und keine Meßwertverzögerung der beiden Regulierkreise
zueinander – mit
Hilfe eines FIFO-Speichers o.ä. – benötigt wird.
Mit anderen Worten werden die verschiedenen Frequenzbereiche am
Verzugspunkt bzw. Regeleinsatzpunkt zusammengeführt.
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Alternativ oder zusätzlich zur
Ansteuerung einer Walze des Lieferwalzenpaares ist im zweiten Regulierkreis
oder auch in einem dritten Regulierkreis mindestens eine Walze eines
stromabwärts
des Streckwerks angeordneten Kalanderwalzenpaares vorsehbar. Es
ist beispielsweise hierdurch möglich, die
Umlaufgeschwindigkeiten des Lieferwalzenpaares und des Kalanderwalzen paares
zur Schaffung eines Synchronlaufes derart aufeinander abzustimmen,
daß kein
Verzug zwischen diesen beiden Walzenpaaren auftritt. Es ist mittels
einer solchen Konstruktion daher nicht unbedingt notwendig, daß das verstreckte
Faserband mit einer konstanten Auslaufgeschwindigkeit das Streckwerk
verläßt.
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Besonders bevorzugt ist in dem ersten
Regulierkreis mindestens ein Tiefpaß einer ersten Sollwertstufe
vorgeschaltet. Die vorzugsweise von der Meßwertverzögerungseinheit freigegebenen
Spannungssignale durchlaufen demnach zunächst diesen mindestens einen
Tiefpaß,
bevor sie auf eine Sollwertstufe im ersten Regulierkreis aufgeschaltet
werden (Istwerte). Diese Sollwertstufe erhält zudem vorzugsweise die über einen
Tachogenerator ermittelte Drehzahl eines Hauptmotors (Sollwerte),
um aus diesen aufgeschalteten Signalen einen Sollwert für einen
ersten Regelantrieb zu ermitteln. Dieser erste Regelantrieb treibt
dann – wie
im Stand der Technik – in
ein Differentialgetriebe, das in bekannter Weise das mechanische
Abtastgetriebe sowie die Unterwalzen des Eingangs- und Mittelwalzenpaares
antreibt.
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Im zweiten Regulierkreis ist besonders
bevorzugt mindestens ein Hochpaß einer
zweiten Sollwertstufe vorgeschaltet. Neben den hochfrequenten Spannungssignalen
von der Bandquerschnittsmesseinrichtung (Istwerte) werden der zweiten
Sollwertstufe bevorzugt ebenfalls die den Drehzahlen des Hauptmotors
entsprechenden Spannungssignale aufgeschaltet (Sollwerte).
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Dem Ausgang der zweiten Sollwertstufe nachgeschaltet
ist bevorzugt ein zweiter Regelantrieb, der zum Antreiben von Maschinenelementen mit
geringer Trägheitsmasse
dient. Ein solches Maschinenelement ist bevorzugt eine Walze des
Lieferwalzenpaares.
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Vorteilhafterweise treibt der zweite
Regelantrieb in ein zweites Differentialgetriebe, das seine Grunddrehzahl
vorteilhafterweise ebenfalls von dem Hauptmotor erhält. Der
zweite Regelantrieb pendelt damit symmetrisch, ent sprechend den
Dick- und Dünnstellen
des mindestens einen Faserbandes, um die Drehzahl 0.
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Alternativ kann der zweite Regelantrieb,
der in dem zweiten Regulierkreis zur Ausregulierung der hochfrequenten
Meßsignalanteile
vorgesehen ist, zur direkten Ansteuerung mindestens einer Walze
des entsprechenden Walzenpaares – bevorzugt Lieferwalzenpaar
und/oder Kalanderwalzenpaar – ausgebildet
sein. Bei dieser Ausführungsform
ist demnach kein Differentialgetriebe im zweiten Regulierkreis notwendig.
Selbstverständlich
ist hierbei eine präzise Ansteuerung
des Regelantriebs notwendig, der in diesem Fall nicht um die Drehzahl
0 pendelt.
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Bei einer vorteilhaften alternativen
Ausführungsform
der Erfindung ist der untere Frequenzbereich im ersten Regulierkreis
durch einen Tiefpaß mindestens
erster Ordnung begrenzt, wobei die Signale im oberen Frequenzbereich
durch Subtraktion des Tiefpaßsignalausgangs
vom Ursprungsmeßsignal
gebildet werden. Bevorzugt werden hierbei im oberen Frequenzbereich
bzw. im zweiten Regulierkreis Amplituden- und Phasenfehler der ursprünglichen
Meßsignale
berücksichtigt,
die vom Tiefpaßfilter gesperrt
bzw. nur fehlerhaft durchgelassen wurden.
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In einer alternativen Ausführungsform
wird der obere Frequenzbereich durch einen Hochpaß mindestens
erster Ordnung nach unten hin begrenzt, wobei die Signale im unteren
Frequenzbereich durch Subtraktion des Hochpaßsignalausgangs vom Ursprungsmeßsignal
gebildet werden. Dadurch werden automatisch mögliche Amplituden- und Phasenfehler kompensiert,
d.h. es treten keine Amplituden- bzw. Phasensprünge auf.
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In einer vorteilhaften Erfindungsvariante
werden Maschinenelemente, die Streckwerkswalzen umfassen und ein
insgesamt höheres
Massenträgheitsmoment
aufweisen als Maschinenelemente mit einem insgesamt niedrigeren
Massenträgheitsmoment,
als Tiefpaß eingesetzt.
Teile der Maschine mit re lativ hohem Massenträgheitsmoment werden somit selbst
als frequenztrennender Tiefpaß genutzt.
Die Meßsignale
durchlaufen hierbei den ersten Regulierkreis und werden zudem in
den zweiten Regulierkreis abgezweigt. Zur Kontrolle der Tiefpaßfilterwirkung kann
zweckmäßigerweise
ein Tachogenerator vorgesehen sein, der die Drehzahlen mindestens
einer der Antriebselemente, insbesondere einer der Walzen, misst,
wobei diese Walze Teil der Maschinenelemente mit hohem Massenträgheitsmoment
ist.
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In einer speziellen Ausführungsform
gemäß der zuvor
beschrieben Variante ist der Ausgang einer ersten Sollwertstufe
im ersten Regulierkreis mit dem Eingang einer Sollwertstufe im zweiten
Regulierkreis verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird nicht notwendigerweise
eine Aufspaltung des Meßsignals im
Anschluß an
die Meßverzögerungseinheit
mittels eines Tief- und Hochpasses vorgenommen. Vielmehr kann das
Meßsignal
der Bandquerschnittsmesseinrichtung nach Umwandlung im Signalwandler
direkt auf die Sollwertstufe im ersten Regulierkreis aufgeschaltet
werden. Das Ausgangssignal dieser Sollwertstufe dient dann einerseits
zur Erzeugung eines Steuersignals für die Antriebselemente im ersten
Regulierkreis – insbesondere
bevorzugt mit Hilfe eines ersten Regelantriebs und einem Differentialgetriebe – und andererseits
in Form eines Sollwerts als Eingangssignal für eine Sollwertstufe im zweiten
Regulierkreis. Der Istwert für
die zweite Sollwertstufe wird hierbei bevorzugt durch Messung der
von der Maschine im ersten Regulierkreis in Amplitude und Phase
umgesetzten Frequenzanteile bereitgestellt, indem beispielsweise
an einer der Mittelwalzen ein Tachogenerator angeschlossen wird,
der die genannten Istwerte für
die zweite Sollwertstufe produziert. Der Hochpaß für den zweiten Regulierkreis
wird somit prinzipiell von der Maschine selbst realisiert, ohne daß sonstige
Filter vonnöten
wären,
wobei die von der Maschine im ersten Regulierkreis verwertbaren Frequenzanteile
niedrigerer Frequenzen gemessen und von dem alle Frequenzen umfassenden,
insgesamt zu verarbeitenden Meßsignal
in der zweiten Sollwertstufe subtrahiert werden.
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Auf den Eingang der Sollwertstufe
des zweiten Regulierkreises können
vorteilhafterweise die durch einen Tachogenerator erzeugten Spannungssignale
entsprechend der Drehzahlen beispielsweise einer Mittelwalze oder
einer Eingangswalze aufgeschaltet werden. Diese Spannungswerte des
Tachogenerators können
mit einem Taktgeber, der mit der Bandquerschnittsmesseinrichtung
verbunden ist, synchronisiert werden, bevor sie auf den Eingang
der Sollwertstufe des zweiten Regulierkreises geschaltet werden.
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Statt lediglich einer Bandquerschnittsmeßeinrichtung
können
auch mehrere derartige Meßeinrichtungen
vor dem Streckwerk eingesetzt werden.
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Die mindestens eine Bandquerschnittsmeßeinrichtung
kann beispielsweise als mechanische Abtastvorrichtung ausgebildet
sein. Alternativ oder zusätzlich
kann ein Mikrowellensensor mit einem Resonator verwendet werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im folgenden werden verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform,
und
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5 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Die im folgenden zu besprechenden
verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung gehen von dem in 1 dargestellten
Stand der Technik aus. Andere Antriebskonzepte sowie Schaltungsanordnungen
sind jedoch auch vom Erfindungsgedanken umfaßt.
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Gemäß der 2 werden über eine Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 die
Bandquerschnittsschwankungen mechanisch ermittelt. Unter den Begriff „Bandquerschnittsschwankungen"
sind im Rahmen dieser Erfindung auch Bandmasseschwankungen, Banddickenschwankungen,
Bandvolumenschwankungen oder ähnliche
Begriffe zu fassen. Die Meßwerte
zu den Bandquerschnittsschwankungen werden in einem Signalwandler 10 in
digitale Spannungssignale umgewandelt und an eine Meßwertverzögerungseinheit 12 gegeben,
die beispielsweise als Hardware- oder Software-realisierter FIFO-Speicher (First-In-First-Out)
ausgebildet ist. An die Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 ist
weiterhin ein Taktgeber 11 angeschlossen, der entsprechend
einer bestimmten Faserbandabschnittslänge, beispielsweise 1,5 mm,
einen Impuls erzeugt und die Impulszahl ebenfalls an die Meßwertverzögerungseinheit 12 weitergibt.
Entsprechend der Laufzeit des Faserbandes FB von der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 zum
gewünschten
Verzugspunkt bzw. Regeleinsatzpunkt im von den Streckwerkswalzenpaaren 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b gebildeten
Streckwerk werden die verzögerten
Spannungssignale von der Meßwertverzögerungseinheit 12 an
einen Tiefpaß 20 in
einem ersten Regulierkreis weitergegeben. Nach Durchlaufen des Tiefpasses,
der beispielsweise Frequenzen in einem Frequenzbereich von ca. 0 – ca. 3
Hz durchläßt, werden
die entsprechend gefilterten Spannungssignale an eine erste Sollwertstufe 21 im
ersten Regulierkreis weitergegeben (Istwerte). Zudem wird ein Spannungswert
von einem Tachogenerator 16 aufgeschaltet, der die Drehzahl
eines Hauptmotors 14 ermittelt und in ein entsprechendes Spannungssignal
umwandelt (Sollwerte). Der Ausgang der Sollwertstufe 21 ist auf
einen ersten Regelantrieb 22 aufgeschaltet, der in ein
erstes Differentialgetriebe 23 treibt. Die Grunddrehzahl
erhält
das erste Differentialgetriebe 23 von dem Hauptmotor 14,
dessen Drehzahl durch eine Drehzahleinstelleinheit 15 einstellbar
ist.
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Der erste Regelantrieb 22 ist
vorzugsweise als Servoantrieb ausgebildet, der eine Steuerdrehzahl
für das
Differentialgetriebe 23, das vorzugsweise als Planetengetriebe
ausgebildet ist, erzeugt. Mit dieser gesteuerten Ausgangsdrehzahl
des Differentialgetriebes 23 werden sowohl eine Abtastruolle
der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8, die untere Walze 2a des
Eingangswalzenpaares als auch die untere Walze 3a des Mittelwalzenpaares
angetrieben. Die Drehzahlen der Walzen 2a und 3a sind
nicht notwendigerweise gleich. Es ist beispielsweise möglich, sie in
einem festen Drehzahlverhältnis
anzutreiben.
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Der erfindungsgemäße zweite Regulierkreis schließt einen
Hochpaß 30 ein,
an dessen Eingang die Spannungswerte der Meßwertverzögerungseinheit 12 gegeben
werden. Der Hochpaß 30 filtert
die Spannungssignale und läßt beispielsweise
Frequenzen von ca. 3 Hz – ca.
100 Hz durch. Die derart gefilterten Spannungssignale werden auf
eine zweite Sollwertstufe 31 des zweiten Regulierkreises
geschaltet (Istwerte). Die zweite Sollwertstufe 31 erhält zudem
die vom Tachogenerator 16 in Spannungswerte umgewandelten
Drehzahl des Hauptmotors 14 (Sollwerte). Die zweite Sollwertstufe 31 ermittelt
aus diesen Signalen eine Steuerdrehzahl für einen zweiten Regelantrieb,
vorteilhafterweise wiederum ein Servoantrieb. Der zweite Regelantrieb 32 treibt
in ein zweites Differentialgetriebe 33 des zweiten Regulierkreises,
wobei dieses zweite Differentialgetriebe 33 seine Grunddrehzahl
ebenfalls vom Hauptmotor 14 erhält. Mit dieser gesteuerten
Ausgangsdrehzahl des zweiten Differentialgetriebes 33 wird
die untere Walze 4a des Lieferwalzenpaares angetrieben.
Die beiden Regulierkreise realisieren somit eine Einlaufregulierung
mit einer überlagerten
Auslaufregulierung, wobei der zweite Regelan trieb symmetrisch um
die Drehzahl 0 pendelt. Ein Zusatzverzug wird durch die Auslaufregulierung
im Mittel nicht produziert.
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Entsprechend der in 2 dargestellten Ausführungsform können die
längerwelligen
Bandquerschnittsschwankungen durch die masseträgeren Maschinenelemente – mechanisches
Abtastgetriebe der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8, erstes
Differentialgetriebe 23, Walzen 2a, 3a – in genügendem Maße ausgeglichen
werden. Die höherfrequenten Bandquerschnittsschwankungen
sind mittels der Auslaufregulierung durch Ansteuerung der Walze 4a des
Lieferwalzenpaares ausregulierbar. Am Regeleinsatzpunkt werden die
Frequenzbereiche wieder zusammengeführt, so daß ein Verschleiß von beispielsweise
Motorantriebsriemen, hervorgerufen durch die große Bandbreite der Signale,
reduziert werden kann. Auch der Verschleiß durch die Beschleunigung
großer
Massen sowie ein erhöhter
Energieverbrauch zum Antreiben dieser Massen, der im Stand der Technik
aufgrund der Unmöglichkeit
der Ausregulierung von höherfrequenten
Bandquerschnittsschwankungen zum Teil wirkungslos ist, können reduziert
werden.
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Der Regulierprozessor umfaßt bei der
Ausführungsform
der 2 (sowie analog
derjenigen der 3 – 5) die Meßwertverzögerungseinheit 12,
den Tiefpaß 20,
den Hochpaß 30,
die erste Sollwertstufe 21 und die zweite Sollwertstufe 31.
Diese Elemente sind in dem Regulierprozessor in Software abgebildet.
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Die Ausführungsform gemäß der 3 unterscheidet sich von
derjenigen der 2 darin,
daß kein
eigener Hochpaß zum
Herausfiltern der Spannungen entsprechend den niederfrequenten Bandquerschnittsschwankungen
vorgesehen ist. Vielmehr werden einerseits die ungefilterten Spannungssignale
von der Meßwertverzögerungseinheit 12 sowie
die von einem Tiefpaßfilter
20 (entsprechend der 2) gefilterten
Spannungssignale andererseits auf ein Subtrahierglied 135 geschaltet.
Das Subtrahierglied 135 liefert Ausgangswerte, welche nun
noch die hochfrequenten Signalanteile der Banddickenschwankungen
enthalten und gibt diese als Sollwerte auf eine zweite, multiplizierende
Sollwertstufe 131 des zweiten Regulierkreises gibt. Der
zweiten Sollwertstufe 131 ist somit ein Subtrahierglied 135 vorgeschaltet,
in dem vom alle Frequenzen enthaltenden Meßsignal die niederfrequenten
Meßsignale
des ersten Regulierkreises subtrahiert werden. Die Istwerte für diese
zweite Sollwertstufe 131 werden – ähnlich der Ausführungsform
gemäß der 2 – von einem Tachogenerator 16 erhalten,
der die Drehzahl des Hauptmotors 14 in ein entsprechendes
Spannungssignal umwandelt. Ansonsten ist die Funktionsweise bei
der Ausführungsform
gemäß der 3 analog zu derjenigen der 2.
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In der 4 ist
eine dritte Ausführungsform der
Erfindung dargestellt. Der erste Regulierkreis mit einer ersten
Sollwertstufe 221, einem ersten Regelantrieb 22 und
einem ersten Differentialgetriebe 23 sind gegenüber der
Ausführungsform
gemäß der 2 unverändert (es fehlt lediglich der
Tiefpaß 20). Eine
erfindungsgemäße überlagerte
Auslaufregulierung wird bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch realisiert,
daß der
Ausgang der ersten Sollwertstufe 221 nicht nur auf den
ersten Regelantrieb 22 gegeben wird, sondern auch als Sollwerte
auf eine zweite, subtrahierende Sollwertstufe 231 eines
zweiten Regulierkreises. Die Istwerte für diese zweite Sollwertstufe 231 werden
aus Spannungswerten ermittelt, die von einem Tachogenerator 116 erzeugt
werden, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Drehzahl
der oberen Walze 3b des mittleren Walzenpaares ermittelt.
Es könnte
beispielsweise auch die Drehzahl auch von einem der Walzen 2a, 2b, 3a abgegriffen
werden.
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Mit anderen Worten wird in dem zweiten
Regulierkreis ein Hochpaß durch
die Maschine selbst realisiert, wobei der Tachogenerator 116 die
von der Maschine im ersten Regulierkreis in Amplitude und Phase
umgesetzten Frequenzanteile, d.h. Meßsignalanteile relativ niedriger
Frequenz, mißt,
um diese von dem alle Frequenzanteile enthaltenden Gesamtsignal
in der zweiten Sollwertstufe 231 abzuziehen.
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Als Ergebnis des Vergleiches bzw.
der Subtraktion der Soll- und Istwerte ermittelt die zweite Sollwertstufe 231 den
hochfrequenten Meßsignalanteilen
entsprechende Sollwerte für
einen zweiten Regelantrieb 32, der aus diesem Sollwert
eine Steuerdrehzahl für
ein zweites Differential 33 erzeugt. Mit dieser gesteuerten
Ausgangsdrehzahl des zweiten Differentialgetriebes 33 wird
die untere Walze 4a des Lieferwalzenpaares angetrieben.
Hierdurch wird im Hauptverzugsfeld, gebildet vom Mittelwalzenpaar und
Lieferwalzenpaar, die gewünschte
Verzugsänderung
erzielt, so daß die
Bandquerschnittsschwankungen des oder der einlaufenden Bänder FB
ausreguliert werden können.
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Bei der Ausführungsform gemäß der 5 sind – ähnlich derjenigen der 2 – wiederum ein Tiefpaß 20 und
ein Hochpaß 30 vorgesehen,
welche die Meßsignalanteile
der Bandquerschnittsmesseinrichtung 8 in niederfrequente
Signalanteile und hochfrequente Signalanteile aufspalten. Selbstverständlich können auch – wie gleichfalls
bei den entsprechenden, zuvor beschriebenen Ausführungsformen – mehrere
Filter für
den jeweiligen Frequenzbereich vorgesehen sein. Der wesentliche
Unterschied der Ausführungsform
gemäß der 5 gegenüber derjenigen der 2 besteht darin, daß die von
dem zweiten Regelantrieb 32 erzeugte Steuerdrehzahl nicht
in ein Differentialgetriebe gegeben, sondern direkt auf die untere
Walze 4a des Lieferwalzenpaares geschaltet wird. Es sei
bemerkt, daß selbstverständlich bei
dieser als auch bei den vorhergehenden Ausführungsformen auch ein Antrieb
der oberen Walzen der verschiedenen Walzenpaare möglich ist.
Durch die direkte Ansteuerung der Walze 4a kann das zweite Differentialgetriebe
eingespart werden. Allerdings wird bei dieser Ausführungsform
auf die Kopplung der Einlaufregulierung und der Auslaufregulierung verzichtet.
Vielmehr. kann durch die Auslaufregulierung mittels des zweiten
Regelantriebs ein zusätzlicher
Verzug produziert werden, so daß die
Liefergeschwindigkeit nicht unbedingt konstant ist. In diesem Fall
bietet es sich an, wenn der zweite Regelantrieb 32 zusätzlich ein
dem Streckwerk nachgeschaltetes Kalanderwalzenpaar bzw. eine Abzugseinrichtung zum
Abziehen des verstreckten Faserbandes antreibt, damit das Lieferwalzenpaar
und das Kalanderwalzenpaar das Faserband synchron fördern.
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Die Erfindung läßt sich auch bei Spinnereimaschinen
mit Einzelantrieben einsetzen. Wesentlich ist, daß aus vor
dem Streckwerk erhaltenen Signalen Bandquerschnittsschwankungen
in mindestens zwei Regulierkreisen ausreguliert werden, um insbesondere
die unterschiedlichen Trägheitsmomente
von verschiedenen Maschinenteilen in diesen Regulierkreisen berücksichtigen
zu können.
Es kann damit eine Frequenz-Bandbreitenvergrößerung bei der Regulierung
der Verstreckung des mindestens einen Faserbandes erhalten werden.