DE19537325C1 - Fadenliefergerät mit elektronischer Ansteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fadenliefereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1, insbesondere zum Zuliefern von elastischen und unela­ stischen (harten) Fäden, Bändern, Strängen und derglei­ chen.

Fadenliefergeräte haben bei Wirk- und Strickmaschi­ nen die Aufgabe, den entsprechenden Strickstellen zur jeweils richtigen Zeit Faden mit der erforderlichen Spannung und in der gewünschten Menge zuzuführen. Die Konstanz der Fadenspannung bestimmt dabei wesentlich die Gleichmäßigkeit des erhaltenen Gestrickes Schwankungen der Spannung des zugeführten Fadens können, insbesondere wenn sie Maschenreihe für Maschenreihe systematisch wiederkehrend auftreten, zu einer deutlichen Beeinträch­ tigung der Qualität des erzeugten Gestrickes führen. Fadenspannungsschwankungen können bei sich zeitlich abrupt änderndem Fadenbedarf auftreten. Dies ist bspw. bei Flachstrickmaschinen der Fall, wenn bei der Rich­ tungsumkehr des Fadenführers kurzzeitig kein Fadenver­ brauch vorliegt. Wenn die Fadenspannung hier schwankt, ergeben sich an Rändern des erzeugten Gestrickes andere Maschenweiten als in der Mitte.

Insbesondere bei harten Garnen hängt die Fadenspan­ nung wegen der nicht vorhandenen Dehnbarkeit des Fadens von der Fadenliefermenge ab, die zum jeweiligen aktuellen Zeitpunkt möglichst mit dem Fadenverbrauch übereinstimmen soll.

Für Anwendungsfälle mit zeitlich schwankendem Faden­ verbrauch ist die aus der DE 36 27 731 C1 bekannte Faden­ liefervorrichtung entwickelt worden, die ein durch einen Schrittmotor angetriebenes Fadenrad aufweist. Dieses führt den über eine Fadenbremse von einer Garnspule abgezogenen Faden den betreffenden Strickstellen zu. Der von dem Fadenrad gelieferte Faden läuft dabei durch eine endseitige Öse eines anderenends schwenkbar gelagerten Hebels. Die Öse stellt einen Umlenkpunkt dar, an dem der Faden im spitzen Winkel umgeleitet ist. Zur Einstellung einer konstanten Fadenspannung ist der Schwenkhebel mittels eines Gleichstrommotores mit einem konstanten Drehmoment beaufschlagt. Außerdem ist der Schwenkhebel mit einem Stellungsgeber verbunden, der seine Schwenkstellung erfaßt und den Schrittmotor entsprechend nachsteuert. Der Schwenkhebel dient im Zusammenwirken mit der Sensoreinrichtung zum Erfassen der vorhandenen Faden­ spannung.

Ein Regler vergleicht die Stellung des Schwenkhebels mit einem Sollwert und beschleunigt bzw. verzögert den Motor, wenn der Sollwert über- oder unterschritten wird. Zum Ausgleichen von plötzlich auftretenden Bedarfsände­ rungen, denen der Motor aufgrund seines Trägheitsmomentes nicht augenblicklich folgen kann, bildet der Schwenkheber einen Fadenspeicher, der eine beschränkte Fadenlänge zwischenspeichern kann.

Bei plötzlichen Änderungen des Fadenbedarfs muß der Schwenkhebel beschleunigt werden. Das Masseträgheits­ moment des Schwenkhebels wirkt dabei auf die Garnspannung zurück und beeinträchtigt deren Konstanz.

Aus der DE 38 20 618 C2 ist eine Fadenliefervor­ richtung für Kräusel- und andere Effektgarne bekannt, die zwei gegensinnig rotierende, drehend angetriebene Garnrä­ der aufweist, um die das zu liefernde Garn mehrfach achtförmig geschlungen ist. Als Fadenspeicher zum Zwi­ schenspeichern zeitweilig von den Strickstellen nicht abgenommenen Garnes dient ein endseitig eine Öse tragen­ der Arm, der in einer vorbestimmten Drehrichtung drehmo­ mentbeaufschlagt ist. Das Garn läuft in spitzem Winkel durch seine endseitige Öse und wird zum Zwischenspeichern auf entlang eines Umkreises des Armes angeordneten Bolzen oder Pfosten abgelegt.

An dem einen Zwischenspeicher bildenden Bolzen oder Pfosten sowie an der spitzwinklig durchlaufenden Öse des Armes treten den Garnlauf beeinflussende Reibungseffekte auf.

Aus der DE 42 06 607 A1 ist ein Fadenliefergerät zum gleichzeitigen Zuführen von zwei Fäden zu einer Strickma­ schine bekannt, bei der ein Fadenlieferrad von einem Scheibenläufermotor angetrieben wird. Wenigstens ein Faden läuft von dem Fadenlieferrad durch die Längsöffnung einer konisch oder trompetenförmig gewickelten Schrauben­ feder. An einer die Schraubenfeder an einem Ende schwenk­ bar haltenden Lagerung sind ein Dauermagnet und ein Hall- Sensor vorgesehen, um Auslenkungen der Schraubenfeder erfassen zu können. Anhand dieser wird der Scheibenläu­ fermotor nachgesteuert, so daß sich in stationärem Zu­ stand die Soll-Lage der Schraubenfeder einstellt. In dieser läuft der Faden seitlich an der Innenwandung der Schraubenfeder anliegend durch deren Öffnung. Die Schrau­ benfeder dient als Feder- und Dämpfungselement, das eine gewisse Zwischenspeicherung von geliefertem Faden gestat­ tet.

Aufgrund des Trägheitsmomentes des Scheibenläufermo­ tors gelieferter Faden wird unter Änderung der Faden­ spannung von dem Zwischenspeicher aufgenommen.

Schließlich ist aus der US-PS 38 58 416 ein Faden­ liefergerät bekannt, das für Strickmaschinen mit im wesentlichen konstantem Fadenverbrauch und zur Zuführung von harten Garnen vorgesehen ist. Das Fadenliefergerät weist einen in seiner Drehzahl über die angelegte Span­ nung steuerbaren Elektromotor auf, der mittels eines entsprechenden Fadenrades Garn von einer Spule abzieht und über einen Fadenspannungssensor der jeweiligen Strickstelle zuführt. Außerdem ist ein Sollwertgeber vorhanden, der über einen Umschalter und wahlweise ein­ schaltbare Einstelleinrichtungen mit einem Sollwertein­ gang eines Reglers verbunden ist. Dieser erhält über den Umschalter ein die Fadenspannung kennzeichnendes Signal an seinen Istwert-Eingang und steuert den Motor entspre­ chend nach. Außerdem sind an dem Elektromotor und an der Strickmaschine Drehzahlsensoren vorhanden, die bei einer entsprechenden anderen Schalterstellung des Umschalters an den Sollwert- und Istwert-Eingang des Reglers ange­ schlossen werden können. Der Umschalter erlaubt die Umschaltung von einer Betriebsart mit konstant geregelter Fadenspannung in eine Betriebsart mit definierter Faden­ liefermenge. Jeder Strickstelle der Rundstrickmaschine ist eine entsprechende Fadenliefervorrichtung zugeordnet, so daß die zu liefernde Fadenmenge lediglich dem Faden­ verbrauch einer Strickstelle entspricht. Die Fadenlaufge­ schwindigkeit ist entsprechend gering.

Maßnahmen zum Zwischenspeichern eventuell vorhande­ ner überschüssiger, aufgrund von Motorträgheit oder -charakteristik gelieferter oder zum Abgeben plötzlich benötigter Fadenlängen sind nicht getroffen. Plötzlich auftretende Änderungen des Fadenbedarfs erzeugen deshalb wegen der Reaktionszeit des Reglers und des angeschlosse­ nen Motors Fadenspannungspitzen, die im Extremfall zum Fadenbruch führen können.

Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fadenliefereinrichtung zu schaffen, mittels derer Strickmaschinen Garne mit hohen Geschwindigkeiten, die sich abrupt ändern können, unter Vermeidung von Span­ nungsspitzen mit einer gewünschten Fadenspannung zuführ­ bar sind.

Diese Aufgabe wird mit einer Fadenliefereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Fadenliefereinrichtung ist als Fournisseur ausgebildet. Dieser weist ein mittels eines Elektromotors angetriebenes Fadenrad auf, das in dem Fadenweg angeord­ net und von dem Faden mehrfach umschlungen ist. Der Elektromotor, vorzugsweise ein Scheibenläufer-Schritt­ motor, wird von einer Regeleinrichtung angesteuert, die auf konstante Fadenspannung ausregelt. Zur Erfassung der Fadenspannung ist ein an die Regeleinrichtung angeschlos­ sener Spannungssensor vorgesehen, der vorzugsweise einen geringen Meßweg aufweist. Dieser liegt im Millimeterbe­ reich. Damit wird erreicht, daß die Messung der Faden­ spannung im wesentlichen rückwirkungsfrei und mit hoher Dynamik vorgenommen werden kann. Der Fadenspannungssensor bildet somit keinen Fadenspeicher.

Die Regeleinrichtung ist derart ausgelegt, daß sie neben dem Istwert der Fadenspannung und dem Sollwert für die Fadenspannung weitere Information verarbeiten kann, die mit dem zukünftigen Fadenbedarf zusammenhängt. Damit ist es möglich, zeitlich vor dem plötzlichen Auftreten einer Bedarfsspitze den Antriebsmotor des Fadenlieferra­ des zu beschleunigen und Faden gewissermaßen im voraus zu liefern. Die nachfolgende Bedarfsspitze zehrt diesen vorgelieferten Fadenvorrat auf, während der Antriebsmotor weiter auf seine erforderliche Drehzahl beschleunigt. Auf diese Weise wird die für den Strickvorgang gewünschte Fadenspannung ohne Auftreten gefährlich hoher Fadenspan­ nungen erreicht. Die Gefahr für Fadenriß oder -bruch kann auf diese Weise erheblich reduziert werden und gleichzei­ tig wird die Qualität des erzeugten Gestricks im Hinblick auf die Einheitlichkeit der Maschengröße erhöht.

Für die Erzeugung und Verarbeitung des Signales, das Information über den zukünftigen Fadenbedarf enthält, gibt es mehrere Möglichkeiten. Das Signal kann bspw. der im Reglereingang erzeugten Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Fadenspannung aufgeschaltet werden. Die Aufschaltung kann je nach Vorzeichen durch Addition oder Subtraktion von der erzeugten Differenz oder auch durch andere Operationen vorgenommen werden. Eine andere Mög­ lichkeit liegt darin, das Signal vor der Differenzbildung von Soll- und Istwert entweder mit dem Sollwert oder mit dem Istwert zu verknüpfen. In allen Fällen wird erreicht, daß an dem Eingang des eigentlichen Reglers eine Größe ansteht, die aus Sollwert, Istwert und dem zusätzlichen Signal erzeugt ist.

In einfachen Fällen kann es genügen, die Information über den zukünftigen Fadenbedarf lediglich auf den un­ mittelbar bevorstehenden Fadenbedarf zu beschränken. Dazu kann die Fadenspannung für eine festgelegte Zeit- und/oder Wegspanne vorausbestimmt werden.

Eine weitere Variante liegt in der zeitweiligen Ausblendung des Fadenspannungssignals und der Steuerung der Antriebseinrichtung anhand des zusätzlichen Signales. Der Regler arbeitet dann zeitweilig als Steuerung.

Das zusätzliche Signal kann in einer einfachen Variante ein Signal sein, das lediglich Aussagen über den unmittelbar bevorstehenden Fadenbedarf enthält. Solches kann mit einem Binärsignal erreicht werden, das in einem festgelegten zeitlichen Abstand vor dem Auftreten von Fadenbedarf seinen Wert ändert. Anhand dieses Signales kann der Antriebsmotor für das Fadenrad vorzeitig gestar­ tet bzw. gestoppt werden.

Die Verknüpfung des Binärsignales oder eines ander­ weitigen Signales, das Information über den zukünftigen Fadenbedarf enthält, kann sowohl mit dem Sollwert als auch mit dem Istwert erfolgen. In allen Fällen wird ein Überhöhen der Fadenspannung (Fadenspannungsspitze) und ein zu starkes Nachlassen der Fadenspannung (Fadenspan­ nungsabfall) unterbunden.

Zum Ausgleich der erforderlichen Reaktionszeit des Motors infolge seines Trägheitsmomentes und infolge seiner anderweitig beschränkten Maximalbeschleunigung kann der Regeleinrichtung von vornherein anstelle eines konstanten Sollwertes für die Fadenspannung ein Sollwert­ profil vorgegeben werden, das sich mit den zu erwartenden Regelabweichungen zu der jeweils gewünschten Fadenspan­ nung überlagert. In einem einfachsten Fall wird das Sollwertprofil durch einen Fadenspannungssollwert gebil­ det, der bei Flachstrickmaschinen für den Hin- und den Rücklauf des Fadenführers unterschiedliche Werte annimmt. Das Sollwertprofil kann von der Maschinenlaufgeschwindig­ keit abhängig sein, so daß Spannungsspitzen und Span­ nungsabfälle auch bei unterschiedlichen Maschinenlaufge­ schwindigkeiten weitgehend unterdrückt werden.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform bestimmt der Regler die erforderliche Fadenlieferung lernend. Zu diesem Zweck speichert er bspw. die erfaßte Fadenspannung ab. In einem nächsten Arbeitszyklus, dessen Beginn durch ein von der Strickmaschine geliefertes Signal angezeigt werden kann, wird die Fadenlieferung von vornherein so eingestellt, daß im Vorzyklus vorhandene Spannungsspitzen nun reduziert oder nicht erzeugt werden. Diese Vorgehens­ weise ist insbesondere für Strickmaschinen geeignet, auf denen ungemusterte Ware oder Ware mit einfachen, sich ständig wiederholenden Mustern gestrickt wird.

Der Regler kann die erforderliche Fadenliefermenge auch anhand anderer Parameter, wie bspw. anhand der an den Antriebsmotor gelieferten Impulse, erlernen.

Darüber hinaus ist es möglich, die Regelcharakteri­ stik des Reglers lernend zu bestimmen und an Arbeits­ bedingungen zu adaptieren. Die vorstehend genannten Lösungen eignen sich für Fadenliefergeräte, die auch nachträglich an Strickmaschinen angebaut werden können, ohne daß dazu größere Eingriffe an den Strickmaschinen erforderlich wären. Bei einer auch für komplizierte Fadenlieferbedingungen geeigneten Lösung ist der Regler der Fadenliefereinrichtung an den an der Strickmaschine vorhandenen Musterspeicher angeschlossen. Aus dem zu strickenden Muster wird so die aktuell und zukünftig benötigte Fadenliefermenge bestimmt und dem Regler als zusätzliche Information zu der Fadenspannung zugeführt. Zukünftige Bedarfsspitzen oder plötzlichen zukünftigen Nichtbedarf vorwegnehmend, kann der Regler dadurch die trägheitsmomentbehaftete Antriebseinrichtung und das Fadenrad rechtzeitig beschleunigen bzw. verzögern.

Wenn der Fadenweg zwischen dem Fadenrad und der Strickmaschine ungefedert ausgebildet ist, können bei harten Fäden Fadenspeichereffekte und Trägheitseinflüsse reduziert werden, die ansonsten auf den Regler zurückwir­ ken würden. Es ist deshalb auch vorteilhaft, wenn der Meßweg des Fadenspannungssensors sehr gering ist und vorzugsweise im Bereich von etwa einem Millimeter liegt. Die Messung der Fadenspannung erfolgt somit im wesentli­ chen ohne Beeinflussung derselben, also rückwirkungsfrei.

Zur Zwischenpufferung von Fadenlängen, die eine temporäre Regelabweichung darstellen, kann ein Faden­ speicher vorgesehen werden. Bei der Verwendung des Faden­ liefergerätes für elastische Garne kann ein Wegabschnitt zwischen dem Fadenrad und der Strickmaschine als Faden­ speicher ausgebildet sein. Durch die Dehnbarkeit des Fadens tritt eine gewisse Pufferwirkung auf.

Eine hohe Antriebsdynamik wird erreicht, wenn die Antriebseinrichtung als Schrittmotor ausgebildet ist. Scheibenläufermotoren und insbesondere Scheibenläufer- Schrittmotoren ermöglichen einen schnellen Hochlauf und schnelles Abbremsen des Fadenrades.

Zwischen dem Fadenspannungssensor und dem ange­ schlossenen Regler kann ein Filter vorgesehen sein, das Störungen unterdrückt. Dies kann durch Sperren von Stör­ frequenzbereichen erfolgen. Außerdem kann der Spannungs­ sensor mit Kompensationsmitteln zur Unterdrückung von Störsignalen versehen sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Flachstrickmaschine mit einer Fadenliefer­ einrichtung, die von einem Regler anhand der Fadenspannung sowie anhand eines weiteren Si­ gnales geführt ist, das von einer richtungs­ erfassenden Sensoreinrichtung abgegeben wird, die zur Überwachung eines Maschinenelementes an der Strickmaschine vorgesehen ist, in schemati­ scher Darstellung,

Fig. 2 eine Flachstrickmaschine mit Fadenliefergerät nach Fig. 1 und einem abgewandelten Regler, der von der Fadenspannung und einem Bewegungszu­ stand eines Maschinenelementes der Flachstrick­ maschine geführt ist, in schematischer Darstel­ lung,

Fig. 3 eine Strickmaschine mit einer Fadenlieferein­ richtung, die von einem lernenden Regler ange­ steuert ist, in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine Flachstrickmaschine mit einer Fadenliefer­ einrichtung, deren Regler die Fadenspannung überwacht sowie Zusatzinformationen über die gegenwärtig sowie zukünftig benötigte Fadenmen­ ge aus einem Musterspeicher der Flachstrickma­ schine erhält, in schematischer Darstellung; und

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der Fadenspannung bei Hin- und Rückhub des Fadenführers einer Flach­ strickmaschine bei der Fadenliefereinrichtung nach Fig. 1 im Vergleich zu dem zeitlichen Verlauf der Fadenspannung bei unterschiedlichen aus dem Stand der Technik bekannten Fadenlie­ fergeräten und Garnen.

In Fig. 1 ist eine mit einer Fadenliefereinrichtung 1 versehene Flachstrickmaschine 2 schematisch darge­ stellt. Die Flachstrickmaschine 2 weist wenigstens eine in einer Linie angeordnete Reihe 4 von Zungennadeln 5 auf, die im Maschinentakt nach Art einer durchlaufenden Welle ausgetrieben und eingezogen werden. Der Zuführung eines harten, d. h. unelastischen Fadens 6 zu den Nadeln 5 dient ein Fadenführer 7, der in Richtung des Pfeiles 8 hin und hergehend angetrieben ist. Zum Antrieb des Faden­ führers 7 dient ein Schlitten 9, der entlang der Reihe 4 hin und hergehend läuft. Der Schlitten 9 läßt während seines Laufes den Fadenführer 7 am Ende der Reihe 4 stehen, kehrt seine Bewegungsrichtung um und nimmt danach den Fadenführer wieder mit. Dies erfolgt in beiden Bewe­ gungsrichtungen und Umkehrpunkten.

Zum Fördern und Zuliefern des Fadens 6 zu dem Faden­ führer 7 weist die Fadenliefereinrichtung 1 ein Fadenrad 13 mit geringem Massenträgheitsmoment auf, das in dem Fadenweg angeordnet ist und von dem Faden 6 einige wenige Male umschlungen ist. Das Fadenrad 13 wird durch bspw. sechs sich von einer Nabe in radialer Richtung weg er­ streckende Drahtbügel gebildet. Diese weisen in axialer Richtung ausgerichtete Fadenauflageabschnitte auf, die an den Ecken eines regelmäßigen Sechseckes angeordnet sind. Die Nabe des Fadenrades 13 ist mit dem Läufer eines Scheibenläufer-Schrittmotors 14 fest verbunden, der von einer Regeleinrichtung 15 angesteuert wird und eine trägheitsmomentsarme Antriebseinrichtung bildet.

Die Regeleinrichtung 15 ist dabei so ausgelegt, daß sie den Scheibenläufer-Schrittmotor 14 bedarfsweise voll beschleunigen kann, wobei sie ihn jedoch mit Sicherheit in sicheren Betriebsbereichen hält, so daß der Scheiben­ läufer-Schrittmotor 14 nicht außer Tritt fallen und unerwünschterweise stehenbleiben kann.

Der Regeleinrichtung 15 ist ein Prozessor 16 zur Bestimmung der Regelabweichung vorgeschaltet, der sowohl als Analog- als auch als Digital- oder Rechnerschaltung ausgebildet sein kann. Der Prozessor 16 weist einen Sollwerteingang 17, einen Istwerteingang 18 und einen Zusatzeingang 19 auf. Der Istwerteingang 18 kann bedarfs­ weise mit einem Filter 20 versehen sein, das der Aus­ siebung von Störfrequenzen dient und als Bandfilter, Bandsperre, Hoch- oder Tiefpaß ausgebildet ist.

Der Sollwerteingang 17 ist an einen Sollwertgenera­ tor 21 angeschlossen, der einen festen Wert für die Fadenspannung des Fadens 6 vorgibt. Der Istwerteingang 18 ist an einen vibrationsarm und gedämpft aufgehängten Fadenspannungssensor 22 angeschlossen, der die Faden­ spannung über ein Fühlelement 23 abtastet. Der Zusatzein­ gang 19 ist an eine an der Flachstrickmaschine 2 vor­ gesehene, richtungsabhängige Sensoreinrichtung 24 ange­ schlossen, die mittels einer Lichtschranke die Bewegung des Schlittens 9 insbesondere im Umkehrbereich erfaßt. Die Sensoreinrichtung 24 gibt dabei ein Signal ab, wenn der Schlitten 9 einen vorgegebenen Bereich in Richtung des Pfeiles 25, d. h. auf den Fadenführer 7 zu, durch­ läuft. Dieses Signal wird von dem Prozessor 16 als zu­ sätzliches Kriterium zur Ansteuerung der Regeleinrichtung 15 herangezogen. Außerdem erzeugt die Sensoreinrichtung 24 ein die Geschwindigkeit des vorbei laufenden Schlittens 9 kennzeichnendes Signal und liefert dieses an den Pro­ zessor 16. Bedarfsweise kann auf der gegenüberliegenden Seite bei dem entsprechenden Umkehrpunkt eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung der Schlittenbewegung vorgesehen sein, die ebenfalls mit dem Prozessor 16 ver­ bunden ist.

Der Prozessor 16 bildet zur Bestimmung der an die Regeleinrichtung 15 zu sendenden Regelabweichung die Differenz zwischen den an dem Sollwerteingang 17 und an dem Istwerteingang 18 anliegenden Signalen. Im stationä­ ren Zustand des Reglers bildet diese Differenz die Regel­ abweichung. Der Zusatzeingang 19 dient nun dazu, eine Regelabweichung gewissermaßen vorzutäuschen, obwohl die Fadenspannung des Fadens 6 ihren vorgesehenen Wert hat oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt. Somit kann, wie sich aus der nachfolgenden Funk­ tionsbeschreibung ergibt, die Fadenliefereinrichtung 1 eine zukünftige plötzliche Änderung des Fadenverbrauchs vorwegnehmend ausregeln. Die Sensoreinrichtung 24 liefert ein Signal, das Information über den bevorstehenden Fadenverbrauch enthält. Sie tut dies, indem sie den Vor­ beigang des Schlittens 9 in Richtung auf den Fadenführer 8 zu registriert und meldet. Der Fadenverbrauch steigt kurz nach dieser Meldung, wenn der Schlitten 9 an dem Fadenführer 7 anschlägt und diesen abrupt in vorgegebener Richtung beschleunigt, von dem Wert Null sprunghaft auf einen etwa konstanten Wert. Das Signal der Sensoreinrich­ tung 24 zeigt nun an, daß dieses Ereignis unmittelbar bevorsteht.

Die solchermaßen angepaßte Fadenlieferung kann auch bei harten Garnen einen Fadenspeicher erübrigen und der gesamte Fadenweg kann bis auf das Fühlelement 23 durch starr gelagerte Elemente 27, 28 sowie weitere nicht dargestellte Elemente definiert werden.

Im einzelnen arbeitet die insoweit beschriebene Fadenliefereinrichtung 1 wie folgt:
So lange die Sensoreinrichtung 24 kein Signal ab­ gibt, liefert der Prozessor 16 an seinem Ausgang die Regelabweichung, die der Differenz zwischen der von dem Fadenspannungssensor 22 ermittelten Fadenspannung und dem von dem Sollwertgenerator 21 gelieferten Sollwert ent­ spricht. Die Regelabweichung wird von der Regeleinrich­ tung nach P-, PI- oder PID-Charakteristik umgesetzt und von einer in der Regeleinrichtung 15 enthaltenen Ansteu­ erschaltung als Impulsfolge an den Scheibenläufer- Schrittmotor 14 geliefert. Der Regler kann sowohl als stetiger als auch als unstetiger Regler ausgebildet sein. Dieser fördert mittels des Fadenrades 13 gerade die Garnmenge, die erforderlich ist, um die gewünschte Faden­ spannung aufrechtzuerhalten und die Regelabweichung zu minimieren bzw. zu Null zu machen. Allmähliche und/oder geringere Änderungen des Fadenverbrauches werden anhand der Fadenspannung erfaßt und ausgeregelt.

Eine schlagartige Zunahme des Fadenverbrauches von Null auf den Maximalwert steht jedoch bevor, wenn der Schlitten 9 an der Sensoreinrichtung 24 in Richtung des Pfeiles 25 vorbeiläuft. Dabei hängt die Zeitspanne zwi­ schen dem Auftreten des von der Sensoreinrichtung 24 erzeugten Signales und der sprungartigen Änderung des Fadenverbrauches von dem Abstand des Schaltpunktes der Sensoreinrichtung 24 von dem Fadenführer 7 und der Ge­ schwindigkeit des Schlittens 9 ab. Der Prozessor 16 startet deshalb den Scheibenläufer-Schrittmotor 14, sobald oder kurz nachdem er das Signal von der Sensor­ einrichtung 24 erhält, und läßt den Scheibenläufer- Schrittmotor 14 mit einer solchen Geschwindigkeit an­ laufen, daß die Fadenspannung zunächst absinkt und in dem Bereich zwischen dem Fadenrad 13 und dem Fadenführer 7 eine gewisse Fadenreserve vorhanden ist, die ein Auf­ treten einer übermäßigen Fadenspannung verhindert.

Dieser Vorgang ist im einzelnen in Fig. 5 darge­ stellt. Die mit kleinen Kreisen markierte Kurve I kenn­ zeichnet dabei den Verlauf der Fadenspannung über der Zeit. Während der Schlitten 9 den Fadenführer 7 zu einem Eingriffszeitpunkt E trifft, wird der Scheibenläufer- Schrittmotor 14 anhand des Signales der Sensoreinrichtung 24 bereits vorher, zu einem Startzeitpunkt S, gestartet. Er läuft dabei nach einem vorgegebenen Profil zunächst langsam an und erreicht zu dem Eingriffszeitpunkt E eine Drehzahl, die geringer ist als die zur Lieferung des Fadens 6 erforderliche Drehzahl. Von dem Startzeitpunkt S bis zu dem Eingriffszeitpunkt E fällt die Fadenspannung deshalb zunächst ab, denn es erfolgt bereits Fadenliefe­ rung, ohne daß ein entsprechender Verbrauch vorhanden wäre.

Bei dem Eingriffszeitpunkt E springt der Fadenver­ brauch von Null auf seinen Maximalwert. Während dessen wird der Scheibenläufer-Schrittmotor 14 mit vorzugsweise maximal möglicher Beschleunigung auf seine erwartete Zieldrehzahl beschleunigt, die zu einem Zeitpunkt B erreicht ist. Die Zieldrehzahl liegt dabei etwas unter der Drehzahl, die nachfolgend zur Lieferung des Fadens 6 erforderlich ist. Die niedrigere Festlegung der Ziel­ drehzahl wird vorgenommen, um während der Beschleuni­ gungsphase des Scheibenläufer-Schrittmotors 14 zwischen den Zeitpunkten S und B die Fadenspannung möglichst schnell auf den Sollwert ansteigen zu lassen. Durch die Vorlieferung des Fadens 6 zwischen dem Startzeitpunkt S und dem Eingriffszeitpunkt E wird jedoch ein Überhöhen der Fadenspannung über den gewünschten Wert hinaus ver­ mieden. Die gleichzeitige Überwachung der Fadenspannung durch den Fadenspannungssensor 22 dient dazu, ein Ab­ sinken der Fadenspannung durch zu reichliche Fadenvorlieferung zu unterbinden.

Jedoch können der Prozessor 16 und die Regeleinrich­ tung 15 zwischen den Zeitpunkten S und B auch als Steue­ rung ohne Rücksicht auf die wirkliche Fadenspannung arbeiten. Wenn der Scheibenläufer-Schrittmotor 14 zu dem Zeitpunkt B seine Zieldrehzahl erreicht, geht der Regler jedoch in seinen Regelbetrieb über und stellt die ge­ wünschte Fadenspannung genau ein. Das bislang gewisserma­ ßen ausgeblendete Signal des Fadenspannungssensores 22 führt nun den Prozessor und die Regeleinrichtung 15.

Das Absinken der Fadenspannung vor Strickbeginn um einen gewissen geringen Wert führt zu keiner Beeinträch­ tigung der Qualität des Gestrickes, denn der Strickvor­ gang hat noch nicht eingesetzt. Im Gegenteil, durch die Vermeidung einer Spannungsspitze bei Strickbeginn wird das Gestrick gleichmäßiger und in seiner Qualität somit verbessert.

Bei Erreichen des Taktendes T, d. h. wenn der Faden­ führer 7 an dem von der Fadenliefereinrichtung 1 fernlie­ genden Ende der Reihe 4 stehen bleibt, endet der Faden­ verbrauch abrupt. Durch das Auslaufen (Trägheitsmoment) des Scheibenläufer-Schrittmotors 14 wird noch eine gewis­ se Garnmenge nachgeliefert, die zu einem gewissen Ab­ sinken der Fadenspannung führt. Weil in diesem Zustand jedoch keine Maschen gestrickt werden, ist dies unschäd­ lich. Bei wieder auftretendem Fadenverbrauch bei Rücklauf R des Fadenführers 7 baut sich die Fadenspannung sofort wieder auf. Nachdem der Fadenverbrauch bei dem Rücklauf relativ gering ist, ist die auftretende Änderung von dem Regler ohne weiteres zu verkraften, so daß kein Über­ schwingen der Fadenspannung auftritt.

Wie in Fig. 5 bei 40 mit kleinen Dreiecken angedeu­ tet ist, kann die Fadenspannung in der Phase zwischen dem Taktende T und dem Rücklauf R auch durch Rückwärtsdrehung des Scheibenläufer-Motors 14 wieder aufgebaut werden. Ein ähnlicher Effekt, wie mit kurzzeitigem Rücklauf, ist durch vorzeitiges Stoppen des Scheibenläufer-Schritt­ motors 14 erreichbar. Zur Vermeidung von Spannungsspitzen ist dem jedoch die vorstehend geschilderte Variante vorzuziehen.

Fig. 5 zeigt darüber hinaus den Verlauf der Faden­ spannung bei aus dem Stand der Technik bekannten Faden­ liefereinrichtungen. Die gestrichelt dargestellte Kur­ ve II gibt den zeitlichen Verlauf der Fadenspannung bei einer Fadenliefereinrichtung wieder, wie sie aus der DE 36 27 731 C1 bekannt ist. Diese Fadenliefereinrichtung weist einen Fadenspeicher auf, der von einem schwenkbaren Hebel mit einer endseitigen Öse gebildet ist. Der Faden läuft im spitzen Winkel durch diese Öse, so daß durch mehr oder weniger große Verschwenkung des Hebels eine Fadenreserve aufgenommen bzw. abgegeben werden kann. Die Beschleunigung des Hebels bei der Abgabe der Fadenreserve verursacht Spannungsspitzen 41, 42, die zum Fadenriß führen können. Selbst bei Verwendung elastischer Fäden treten, wie es die Kurve III zeigt, erhebliche Spannungs­ spitzen 43, 44 auf.

Wird bei einem Fadenliefergerät mit herkömmlicher Regelung eine Fadenreserve zwischen Fadenrad und Strick­ maschine aufgebaut, die ohne mechanisch bewegte Elemente allein auf der Eigenelastizität eines verwendeten hoch­ elastischen Garnes beruht, kann ein Fadenspannungsverlauf gemäß der in Fig. 5 mit IV bezeichneten Kurve erreicht werden. Unmittelbar auf den Eingriffszeitpunkt E folgend tritt eine Fadenspannungsüberhöhung auf, die bei der Fadenliefereinrichtung 1 nach Fig. 1 trotz Verwendung eines harten Fadens 6 weitgehend unterdrückt ist.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Fadenliefer­ einrichtung 1 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Bei dieser ist anstelle der Sensoreinrichtung 24 an der Flachstrickma­ schine 2 ein Sensor 51 angeordnet, der an den Zusatzein­ gang 19 des Prozessors 16 angeschlossen ist. Der Zusatz­ eingang 19 ist bei dieser Ausführungsform so ausgelegt, daß über diesen zu der Differenz, die aus den Signalen an dem Sollwerteingang 18 und dem Istwerteingang 17 gebildet worden ist, wenigstens zeitweilig ein Summand hinzuge­ fügt werden kann. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn der von dem Sollwertgenerator 21 erzeugte Sollwert bei von der Fadenliefereinrichtung 1 weglaufender Bewegung des Fadenführers 7 etwas abgesenkt und/oder bei hinlau­ fender Bewegung etwas angehoben wird (Störgrößenaufschal­ tung). Dies dient dem Ausgleich von unterschiedlichen Reibungskräften, die sich in beiden Arbeitsphasen auf­ grund unterschiedlicher Fadengeschwindigkeitsverhältnisse einstellen, und bewirkt bei richtiger Bemessung der Spannungsanhebung eine identische Fadenspannung bei Vor- und bei Rücklauf. Dadurch verschwindet die in Fig. 5 mit D bezeichnete Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauf­ spannung.

Eine zeitliche Begrenzung der Störgrößenaufschaltung kann dazu benutzt werden, einen frühen Start des Schei­ benläufer-Schrittmotors 14 herbeizuführen, der dadurch eine Vorlieferung von Garn durchführt.

Eine abgewandelte, in Fig. 3 dargestellte Ausfüh­ rungsform der Fadenliefereinrichtung 1 kommt ohne Ein­ griff in die Flachstrickmaschine 2 bzw. Sensoren an dieser aus. Die Fadenliefereinrichtung 1 ist mit einem Modul 52 versehen, der den zeitlichen Verlauf des Faden­ spannungssignales untersucht, das von dem Fadenspannungs­ sensor 22 abgegeben wird. Treten in dem Zeitverlauf dieses Signales wiederkehrende Strukturen auf, bestimmt der Modul 52 die Periode und trifft unter der Annahme, daß sich erkannte Perioden wiederholen werden, eine Voraussage über die zu erwartende Fadenspannung innerhalb eines festgelegten Vorhersagezeitraumes. Nachdem auf­ tretende Spannungsspitzen oder -abfälle mit entsprechen­ den Änderungen des Fadenverbrauches korreliert sind, erzeugt der Modul 52 ein dem wirklichen Fadenverbrauch voreilendes Fadenverbrauchssignal, das anstelle der von der Sensoreinrichtung 24 oder dem Sensor 51 (Fig. 1 und 2) abgegebenen Signale verwendet werden kann.

Bei einer verfeinerten Ausführungsform überlagert das Ausgangssignal des Modules 52 das Sollwertsignal des Sollwertgenerators 21, so daß ein Sollwertprofil ent­ steht. Dies ist entgegengesetzt zu den bislang aufgetre­ tenen Regelabweichungen, so daß insgesamt durch Über­ lagerung eine konstante Fadenspannung erhalten wird.

Anstelle des Moduls 52 kann der Prozessor 16 auch ein Simulationsmodell enthalten, anhand dessen der zu erwartende Fadenverbrauch bestimmt und für die weitere Regelung berücksichtigbar gemacht wird. Das Simulations­ modell ist eine Nachbildung der Regelstrecke mit allen wesentlichen Einflußfaktoren.

Alternativ kann, wie in Fig. 3 durch eine gestrichel­ te Verbindung 53 angedeutet ist, der Modul 52 auch Cha­ rakteristika der Regeleinrichtung 15 steuern, so daß schnellere Einschwingvorgänge erreicht werden.

Eine für den jeweiligen Strickvorgang bestangepaßte Garnlieferung wird mit einer Fadenliefereinrichtung 1 erreicht, die, wie in Fig. 4 angedeutet ist, an eine in der Strickmaschine 2 vorhandene Verarbeitungseinheit 54 angeschlossen ist. Diese kommuniziert mit einem Muster­ speicher 55, aus dessen Daten sich der aktuelle und zukünftige Garnbedarf berechnen läßt. Entweder steht die Verarbeitungseinheit 54 über nicht weiter dargestellte Sensoren mit Maschinenelementen in Verbindung, so daß sie die aktuelle Arbeitsposition des Fadenführers 7 und der Nadeln 4 erfaßt, oder die Arbeitsposition ergibt sich direkt aus Positionswerten der Maschinensteuerung. An einem gesonderten, dafür vorgesehenen Ausgang 56 gibt die Verarbeitungseinheit 54 Signale an den Zusatzeingang 19 ab, die von dem Prozessor 16 in einer der vorstehend beschriebenen Weisen verarbeitet werden. Sie können sowohl im Rahmen einer Störgrößenaufschaltung, einer adaptiven Regelung oder als zusätzlicher Parameter ver­ arbeitet werden, wobei der Regler dann versucht, die Fadenlieferung so einzustellen, daß, sowohl die Faden­ spannung konstant als auch bevorstehenden Fadenbedarf vorwegnehmend, ausreichend Faden geliefert wird. Das Ergebnis ist ein Kompromiß, der bspw. dadurch erreicht werden kann, daß der Prozessor 16 das von dem Fadenspan­ nungssensor 22 gelieferte Signal und/oder das Signal des Sollwertgenerators 21 mit dem Signal der Verarbeitungs­ einheit 54 verknüpft. Der Regler kann dabei derart ausge­ bildet sein, daß er die anliegenden Signale im Rahmen einer Fuzzy-Logik verarbeitet.

Zusätzlich kann an jeder der beschriebenen Fadenlie­ fereinrichtungen 1 ein Fadenspeicher vorgesehen sein, der zwischen dem Fadenrad 13 und der Flachstrickmaschine 2 angeordnet ist. Der Fadenspeicher kann als Hebelspeicher oder bei elastischen Garnen als Wegstrecke ausgebildet sein, innerhalb derer der Faden ausreichend federn kann.

Zur Zulieferung von insbesondere harten Garnen ist eine Fadenliefereinrichtung 1 vorgesehen worden, die ins­ besondere für Strickmaschinen 2 mit zeitlich stark schwankendem Fadenbedarf ausgelegt ist. Die Fadenliefer­ einrichtung 1 weist ein motorgetriebenes Fadenrad 13 auf, das im Idealfall ohne Zwischenschaltung von Fadenspei­ chereinrichtungen direkt zu der Strickmaschine 2 bzw. deren Fadenführer 7 liefert. Die Fadenspannung wird mittels eines Fadenspannungssensors 22 überwacht, der die Meßwerterfassung für einen die Lieferung durch das Faden­ rad 13 steuernden Regler 15, 16 bildet. Der Regler 15, 16 ist außerdem so ausgebildet, daß er Signale verarbeiten kann, die Information über den zukünftigen Fadenbedarf enthalten. Damit kann der Regler 15, 16 im Vorfeld von bevorstehenden drastischen Bedarfsänderungen, wie sie bspw. bei Flachstrickmaschinen 2 periodisch an den Ge­ strickkanten (Umkehrpunkte des Fadenführers) auftreten, durch Vorlieferung oder Stop von Fadenlieferung reagie­ ren. Fadenspannungsspitzen und allzu steile Fadenspan­ nungsabfälle können somit ausgeregelt werden. Der Regler 15, 16 kann dabei so ausgelegt sein, daß er als Zustands­ regler und zeitweise als Steuerung arbeitet. Andere Maßnahmen wie Störgrößenaufschaltung, Parameteradaption oder ähnliches sind möglich.

Claims (22)

1. Fadenliefereinrichtung zum Zuliefern eines Fadens an Wirk- und Strickmaschinen, bei zeitlich abrupt schwan­ kendem Fadenverbrauch, insbesondere für Flachstrickma­ schinen (2),
mit einem Fadenrad, das derart in dem Garnweg ange­ ordnet ist, daß es von dem Garn umschlungen werden kann und das zum definierten Fördern des Garnes dient,
mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die mit dem Fadenrad fest gekoppelt ist,
mit einem Sensor zum Erfassen der Fadenspannung, mittels dessen ein Fadenspannungssignal erzeugbar ist, das die Fadenspannung kennzeichnet, mit einem Regler, mittels dessen die Antriebsein­ richtung anhand des Fadenspannungssignales (Ist-Signal) ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler (15, 16) derart ausgebildet ist, daß er neben und/oder anstelle dem Fadenspannungssignal wenigstens ein weiteres Signal verarbeiten kann, das Information über den zukünftigen Fadenbedarf enthält.

2. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über den zukünftigen Fadenbedarf nur Aussagen über den unmittelbar bevorste­ henden Fadenbedarf enthält.

3. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem weiteren Signal ein zeitver­ änderliches Sollwertsignal gebildet wird.

4. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor abrupt einsetzenden Phasen hohen Fadenbedarfs der Sollwert für die Fadenspannung kurzzei­ tig abgesenkt wird.

5. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor abrupt einsetzenden Phasen feh­ lenden Fadenbedarfs der Sollwert für die Fadenspannung kurzzeitig angehoben wird.

6. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (14) zeitlich vor einsetzendem Fadenbedarf gestartet und vor endendem Fadenbedarf gestoppt wird.

7. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Fadenspannung einem Sollwertprofil entspricht, das an den zeitlich schwankenden Fadenbedarf angepaßt ist.

8. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwertprofil von der Maschinen­ laufgeschwindigkeit und/oder sonstigen Maschinenparame­ tern abhängig ist.

9. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwertprofil ein jeweils kon­ stanter, bei Flachstrickmaschinen (2) zwischen Hin- und Rücklauf des Fadenführers umschaltbarer Wert für die Fadenspannung ist.

10. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Fadenlieferung von dem Regler (15, 16, 52, Fig. 3) lernend bestimmt wird.

11. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fadenspannungssignal ein von der tatsächlichen Fadenspannung abweichendes Signal verwendet wird, das anhand des zurückliegenden Verlaufs der Faden­ spannung abgewandelt worden ist.

12. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Maschinenelementen (9) der Strickmaschine Start- und/oder Stopp-Zeitpunkte für die Antriebseinrichtung (14) vorgegeben werden.

13. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelcharakteristik des Reglers (14, 15, 52, Fig. 2) lernend bestimmt und/oder laufend an den aktuellen Betriebszustand der Strickmaschine (2) angepaßt wird.

14. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Fadenliefermenge anhand von Daten bestimmt wird, die in einem Musterspei­ cher (55) zum Steuern der Strickmaschine (2) abgelegt sind.

15. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenspannungssensor (22) im we­ sentlichen meßwegfrei ausgebildet ist, so daß ein mit dem Faden (6) in Berührung stehendes Fühlelement (23) einen geringen Meßhub aufweist.

16. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenweg zwischen dem Fadenrad (13) und der Strickmaschine (2) bis auf das Fühlelement (23) von ungefedert gelagerten Elementen (27, 28) be­ stimmt wird.

17. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fadenrad (13) und der Strickmaschine (2) ein Fadenspeicher vorgesehen ist, der durch einen Wegabschnitt zwischen Fadenlieferrad (13) und Strickstelle gebildet wird, in dem elastischer Faden (6) frei dehnbar geführt ist.

18. Fadenzuliefereinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (14) ein Schrittmotor ist.

19. Fadenzuliefereinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (14) ein Scheibenläufermotor ist.

20. Fadenzuliefereinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (14) und der Regler (15, 16) derart ausgelegt sind, daß die Antriebseinrichtung (14) in zwei Drehrichtungen betreib­ bar ist.

21. Fadenzuliefereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spannungssensor (22) und dem an diese angeschlossenen Regler (15, 16) ein Filter (20) angeordnet ist.

22. Fadenzuliefereinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (20) Störfrequenz­ bereiche sperrt.