DE19619706A1 - Verfahren zur Erzielung einer Spiegelstörung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen eines Fadens in wilder Wicklung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Beim Aufspulen von Fäden zu Kreuzspulen mit wilder Wicklung besteht das Problem der sogenannten "Spiegelbildung". Ein Spiegel entsteht bei wachsen­ dem Spulendurchmesser insbesondere immer dann, wenn pro Doppelhub der Changiereinrichtung eine oder mehrere vollständige Spulenumdrehungen stattfinden, d. h. wenn das Verhältnis aus Drehzahl der Spule zu Doppelhub­ frequenz der Changiereinrichtung gleich 1 ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruch ist. Als Doppelhub wird dabei eine vollständige Hin- und Herbewegung des Changierfadenführers bezeichnet. Das Spulverhältnis aus Drehzahl der Spule zu Doppelhubfrequenz der Changiereinrichtung wird im allgemeinen mit K bezeichnet. Spiegel finden also statt, wenn K = 1, 2, 3 . . . m oder ein ganzzahliger Bruch ist.

Spiegel, die auch als Bildwicklungen bezeichnet werden, führen beim Ab­ wickeln der Spulen zu bestimmten Störungen. Ferner führen Spiegel während des Aufwickelns zu Schwingungen der Spulmaschine und damit zu einer unruhigen Anlage der Treibwalze an der Spule, zum Schlupf zwischen Treibwalze und Spule und schließlich auch zur Schädigung der Spule. Spiegel müssen daher insbesondere bei glatten Fäden wie z. B. Chemiefasern vermieden werden. Aus der Definition des Verhältnisses K ergibt sich, daß dies entweder durch eine Änderung der Spulendrehzahl oder durch eine Änderung der Doppelhubzahl erfolgen kann.

Ferner ist zu beachten, daß die Spulenumfangsgeschwindigkeit insbesondere auf dem Gebiet der Chemiefaser-Spinnerei und Chemiefaser-Verarbeitung möglichst konstant gehalten wird, so daß die Spiegelstörung im allgemeinen durch eine Änderung der Doppelhubzahl des Changierfadenführers erfolgt. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die nachfolgend beschriebene Erfindung sich im allgemeinen Fall sowohl auf eine Änderung der Spulen­ drehzahl als auch auf eine Änderung der Doppelhubfrequenz des Changierfa­ denführers bezieht, wenn dies technologisch erforderlich und möglich ist.

Aus der DE-OS 21 65 045 ist bekannt, den Changierbetrieb so zu steuern, daß das oben angegebene Verhältnis nicht ganzzahlig wird. Dies erfolgt dadurch, daß kurz vor Erreichen eines ganzzahligen Verhältnisses K eine Umschaltung der Changiergeschwindigkeit erfolgt. Dieses Verfahren ist zwar wirksam, technisch und wirtschaftlich jedoch schwer realisierbar, und zwar insbesondere, weil in einer zum Aufspulen verwendeten Textilmaschine fast immer eine Vielzahl von Aufspuleinheiten vorgesehen ist, die zu jedem Zeit­ punkt unterschiedliche Spulendurchmesser aufweisen. Das bedeutet, daß grundsätzlich eine Änderung der Changiergeschwindigkeit nur bei individuell angetriebenen Aufspuleinheiten möglich ist und daß dann jeder Aufspuleinheit eine Durchmesserabtastung bzw. ein Programmgeber und eine Steuereinrich­ tung zur Umsteuerung der Changiergeschwindigkeit zugeordnet sein müßte. Das jedoch würde einen relativ hohen apparativen und konstruktiven Auf­ wand erfordern.

Bekannt ist desweiteren eine sogenannte "Wobbelung" zur Spiegelstörung, bei der die Changiergeschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit und einer Maximalgeschwindigkeit, welche den Wobbelbereich definieren, nach einem vorgegebenen Gesetz, z. B. Sinus, Sägezahn usw. periodisch geändert wird. Der Wobbelhub beträgt üblicherweise von +/- 1% bis zu +/- 20% der mittleren Changiergeschwindigkeit. Bei den heute gebräuchli­ chen Spulmaschinen beträgt die Doppelhubfrequenz bzw. Doppelhubzahl pro Minute bis zu mehrere 1000. Dieses bekannte Wobbel-Verfahren ist jedoch nicht geeignet, eine Spiegelbildung wirksam zu verhindern. Es wurde z. B. beobachtet, daß es ohne Spiegelstörung zu einem Spiegel vierter Ordnung für die Dauer von einer Minute kam, während derselbe Spiegel mit Wobbe­ lung für eine Dauer von acht Minuten erschien, ohne daß die Symptome des Spiegels durch die Wobbelung wesentlich gemildert wurden. Um die Wobbelung nach Möglichkeit gänzlich zu eliminieren, wurde in der DE-OS 28 55 616 vorgeschlagen, eine Spiegelstörung durch permanente Veränderung der Changiergeschwindigkeit in nicht-periodischer Art und Weise vorzuneh­ men. Die Änderung der Changiergeschwindigkeit erfolgt also auch dann, wenn die wilde Wicklung gar keine Spiegelbildung ergeben würde.

Aus "Barmag Informationsservice 31" (9/1991), Seite 38, ist bekannt, daß eine Möglichkeit zur Erzielung einer spiegelfreien Spule darin besteht, die sogenannte "Stufenpräzisionswicklung" anzuwenden. Dabei werden nach einer vorgegebenen Tabelle mit festgelegten K-Faktoren während der Spulreise eine Reihe von Präzisionswicklungen mit diesen Spulverhältnissen erzeugt. Die Spule wird so vollständig spiegelfrei aufgewickelt, ohne daß der bei einer wilden Wicklung vorhandene konstante Fadenablegewinkel wesentlich beein­ trächtigt wird. Zwar wird bei der Stufenpräzisionswicklung (SPW) sicherge­ stellt, daß die Vorteile der wilden und der Präzisionswicklung miteinander verbunden werden, ein optimales Auswählen der Kombination zwischen der wilden und der Präzisionswicklung im Sinne des minimalen Aufwandes bei maximalem Erfolg erfolgt jedoch nicht.

Aus der EP 0093258 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zur Spiegelstörung beim Aufwickeln eines Fadens in wilder Wicklung bekannt. Ausgehend von dem bekannten Zusammenhang für den K-Wert, welcher auch als Spulfaktor bezeichnet wird, erfolgt bei dem bekannten Verfahren die Umschaltung der Changiergeschwindigkeit so, daß sich eine sprunghafte Änderung des Spulfak­ tors ergibt. Es wird dabei eine solche Änderung des Spulfaktors realisiert, daß gewährleistet ist, daß auch der geänderte Spulfaktor außerhalb eines vor­ gegebenen Sicherheitsbereiches liegt. Die Sprunghöhe des Spulfaktors soll vorzugsweise mindestens gleich dem doppelten Sicherheitsabstand sein. Sicherheitsabstand und Mindestsicherheitsabstand sind dabei vorzugsweise als ein bestimmter Bruchteil p des zu vermeidenden Spiegelwertes oder des Spulfaktors definiert, welcher sich als Quotient aus der momentanen Mes­ sung der Spindeldrehzahl und der Changiergeschwindigkeit bzw. der Doppel­ hubfrequenz ergibt. Das Problem liegt nun darin, daß der Bruchteil p durch Versuche oder aus den textilen Daten des Aufwickelvorganges ermittelt werden muß. Der Sicherheitsabstand und der Mindestsicherheitsabstand werden vorzugsweise also nach Erfahrungsergebnissen zu bestimmen sein. Der wesentliche Nachteil eines derartigen Verfahrens liegt unter anderem auch darin, daß im Bereich eines Spiegels der Faden mit einer von der Nenn-Changiergeschwindigkeit erheblich abweichenden Geschwindigkeit aufgespult wird. Dadurch stellt sich eine starke Veränderung des Ablagewin­ kels und somit der wilden Ist-Wicklung ein. Desweiteren werden oft aus Mangel von Erfahrungsergebnissen die Sicherheitsabstände zu den Spiegeln unnötig groß gewählt, so daß entsprechende große Abweichungen zwischen der Nenn-Changiergeschwindigkeit und der geänderten Changiergeschwindig­ keit auftreten.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzielung einer Spiegelstörung beim Aufwickeln eines Fadens in wilder Wicklung auf eine Spindel zu schaffen, bei welchem die Eigenschaften der wilden Wicklung mit geringstmöglicher Abweichung beibehalten werden. Desweiteren ist Ziel der Erfindung durch Bestimmen geeigneter Aufwickelparameter aus dem laufenden Prozeß auf der Basis dieser Parameter eine zu erwartende Spiegel­ bildung vorherzubestimmen, ein Kriterium der Gefährlichkeit einer solchen Spiegelbildung aufzustellen und eine Spiegelstörung nur bei gefährlichen Spiegelbildern zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß An­ spruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zum Aufspulen eines Fadens in wilder Wicklung ein Gefährlichkeitsbereich eines Spiegels so durchlaufen, daß bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich die Changierfrequenz stetig oder stufenförmig verlangsamt wird, so daß die Changierfrequenz zunächst auf einen Wert unterhalb der Nenn-Changierfrequenz geändert wird. Die Nenn-Changierfrequenz ist dabei die zur Erzeugung einer wilden Wicklung vorgegebene Changierfrequenz. Sie ist konstant oder wird während der Spulreise geringfügig, jedenfalls aber ohne festes Verhältnis zur Drehzahl der Spulspindel, verändert.

Innerhalb des Gefährlichkeitsbereiches erfolgt sodann eine sprunghafte Erhö­ hung der Changierfrequenz, um den Spiegel (kritisches Spulverhältnis) sprunghaft zu durchlaufen. Anschließend wird die Changierfrequenz wiederum stetig oder stufenförmig verlangsamt, bis durch Austritt aus dem Gefähr­ lichkeitsbereich die Changierfrequenz den Wert der Nenn-Changierfrequenz wieder annimmt. Damit wird erreicht, daß beim Aufspulen des Fadens nur geringe Winkeländerungen des Ablagewinkels eintreten, was wiederum geringe Fadenzugkraftveränderungen zur Folge hat.

Um die Sprunghöhe innerhalb des Gefährlichkeitsbereiches einzugrenzen, wird der Gefährlichkeitsbereich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Grenzwerte der Changierung bestimmt, die den konstanten Spulverhältnissen entsprechen, welche sich bei Eintritt (KE) in den Gefährlichkeitsbereich und bei Austritt (KA) aus dem Gefährlichkeits­ bereich mit Nenn-Changierfrequenz ergeben. Damit sind die durch Änderung der Changierfrequenz sich ergebenden Spulverhältnisse vor dem Sprung immer kleiner als das Eintritt-Spulverhältnis KE und nach dem Sprung immer größer als das Austritt-Spulverhältnis KA des Gefährlichkeitsbereiches.

Um so gering wie möglich von der vorteilhaften wilden Wicklung abzuwei­ chen, sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, daß bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich die Changierfrequenz derart verlangsamt wird, daß ein konstantes Spulverhältnis KE eingehalten bleibt, d. h. eine Präzisionswicklung realisiert wird. Die sprunghafte Erhöhung der Changierfrequenz innerhalb des Gefährlichkeitsbereiches erfolgt in der Höhe, daß sich mit dem neuen Wert der Changierung wiederum ein konstantes Spulverhältnis KA einstellt, wie es bei Austritt aus dem Gefährlichkeitsbereich mit Nenn-Changierfrequenz vorliegt. Somit ist bei Änderung der Changierfrequenz das Spulverhältnis vor dem Sprung gleich KE und nach dem Sprung gleich KA.

Da der Gefährlichkeitsbereich - auf dessen Ermittlung später eingegangen wird - symmetrisch zu dem Spiegel liegt, ist die Ausführungsvariante beson­ ders vorteilhaft, bei der die sprunghafte Erhöhung der Changiergeschwindig­ keit in Mitte des Gefährlichkeitsbereiches erfolgt. Damit wird erreicht, daß der jeweilige Abstand zwischen den geänderten Changierfrequenzen und der Nenn-Changierfrequenz im wesentlichen gleich sind. Zudem wird der kriti­ sche Bereich des Spiegels mit maximaler Beschleunigung durchlaufen.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt eine Lösung für den Fall, daß benachbarte Spiegel jeweils Gefährlichkeitsbereiche aufweisen, die sich überlappen. Hierbei sind insbesondere die Bereiche zwischen den Spiegeln als kritisch anzusehen, da kein unkritisches Spulenverhältnis vor­ liegt. In diesem Fall wird die Changierfrequenz stufenförmig "gewobbelt", indem sie im Überlappungsbereich zwischen zwei Werten mit konstantem Spulenverhältnis verändert wird. Als Spulenverhältnisse werden dabei ge­ wählt, das Spulverhältnis KA1 bei Austritt aus dem ersten Gefährlichkeits­ bereich mit Nenn-Changierfrequenz und das Spulverhältnis KE2 bei Eintritt in den zweiten Gefährlichkeitsbereich mit Nenn-Changierfrequenz.

Erfindungsgemäß wird der Gefährlichkeitsbereich des erwarteten Spiegels nur dann bestimmt, wenn ein Gefährlichkeitskennwert, der aus den Aufwickelpa­ rametern bei laufendem Prozeß berechnet wird, einen vorgegebenen zulässi­ gen Kontrollwert überschreitet. Hierzu werden zunächst Aufwickelparameter bei laufendem Aufwickelprozeß bestimmt, aus denen anschließend die aktuel­ len K-Werte berechnet werden. Der Verlauf des K-Wertes über dem jeweili­ gen Spulendurchmesser ist dabei prinzipiell hyperbolisch. Aus den aktuellen K-Werten werden anschließend die nächsten Spiegel unter Berücksichtigung von Spiegeln bis zu einer bestimmten Ordnung (z. B. 5. Ordnung) berechnet.

Im nächsten Schritt wird die Gefährlichkeit eines jeden Spiegels eingeschätzt, indem ein Gefährlichkeitskennwert berechnet wird und mit einem vorgegebe­ nen Kontrollwert verglichen wird. Auf der Basis des Gefährlichkeitskenn­ wertes wird ein Gefährlichkeitsbereich in Form eines kritischen Durchmesser­ intervalls festgelegt. Innerhalb dieses kritischen Durchmesserintervalls erfolgt dann ein Übergehen von der Wildwicklung z. B. zur Präzisionswicklung, und es wird die Changierfrequenz im wesentlichen in der Mitte des kritischen Durchmesserintervalls sprunghaft geändert.

Die sprunghafte Änderung der Changierfrequenz entspricht dabei vorzugs­ weise im wesentlichen dem vorzeichengewechselten Doppelten ihrer Ab­ weichung von der diesem Durchmesser entsprechenden Changierfrequenz bei Wildwicklung. Ein Sprung der Changierfrequenz erfolgt deshalb im wesentli­ chen in der Mitte des kritischen Durchmesserintervalls, damit die Ablagewin­ kel der Präzisionswicklung im kritischen Durchmesserintervall von dem Ablagewinkel der Wildwicklung eine minimale Abweichung aufweisen.

Bekanntermaßen geht die Changiergeschwindigkeit in die Fadengeschwin­ digkeit/-spannung ein.

Ein Sprung der Changierfrequenz in der Mitte des kritischen Durchmesser­ intervalls ist deshalb von Vorteil, weil die Abweichung von der Wildwick­ lung dabei am geringsten gehalten werden kann. Mit diesem Verfahren kann somit erreicht werden, daß auf einem schlechten bzw. ungünstigen K-Wert nicht verharrt wird. Jede andere Art des Sprunges sowie auch ein Sprung der Changierfrequenz außerhalb der Mitte des kritischen Durchmesserintervalls sind möglich.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gefähr­ lichkeit der zu erwartenden Spiegel bestimmt durch Festlegen einer Band­ breite um den K-Wert, einem anschließenden Berechnen der für diese Bandbreite zugehörigen Durchmesser der Spindel sowie dem nachfolgenden Berechnen der Zeit, in dem diese Bandbreite durchlaufen wird. Daraus wird schließlich die Anzahl der Lagen Garn berechnet, welche in dieser Band­ breite übereinander abgelegt werden, was als Gefährlichkeitskennwert angese­ hen wird. Übersteigt die berechnete Anzahl der Lagen den vorgegebenen Kontrollwert, wird der Faden als gefährlich eingestuft. Nun wird der Ge­ fährlichkeitsbereich bestimmt, um Änderungen der Changierfrequenz bei Ein­ tritt in den Gefährlichkeitsbereich vornehmen zu können.

Der Gefährlichkeitsbereich wird vorzugsweise durch ein steuerungsinternes Festlegen eines Gefährlichkeit-Durchmesser-Diagramms, Legen einer Ab­ klingkurve um jeden einem Spiegel entsprechenden Gefährlichkeitskennwert und durch Festlegen eines Kontrollwertes in Form einer Gerade bestimmt, über welchem Bereiche mit einer diesen Kontrollwert überschreitenden Gefährlichkeit bestimmbar sind. Zur Ermittlung des Gefährlichkeit-Durch­ messer-Diagramms wird zunächst aus dem K-Wert des Spiegels der da­ zugehörige Spulendurchmesser DS berechnet. Dann wird der Gefährlich­ keitskennwert - in diesem Fall die Fadenlagen - in dem Punkt DS aufgetra­ gen. Durch Legen einer Abklingkurve ergeben sich zusammen mit dem Kontrollwert der Eingangsspulendurchmesser DE und der Ausgangsspulen­ durchmesser DA der Gefährlichkeitsbereiche. Mit Bestimmung der Durch­ messer DE und DA liegen somit auch die Spulenverhältnisse KE und KA fest. Als Abklingkurve wird vorzugsweise eine Dreiecksfunktion angenom­ men; jede andere Abklingfunktionen, wie z. B. die Gaußfunktion oder be­ stimmte Exponentialfunktionen sind ebenfalls möglich.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gefährlichkeit der zu erwartenden Spiegel aus dem Fadenabstand zwischen benachbart abgelegten Fäden ermittelt. Der Fadenabstand verringert sich laufend bis zur Spiegelmitte, wo er annähernd gleich 0 ist. Für ihn kann ein Kontrollwert festgelegt werden, der gewährleistet, daß keine spiegeltypi­ schen schädlichen Auswirkungen auftreten. Der Fadenabstand wird laufend aus dem aktuellen K-Wert, dem Ablegewinkel und dem Changierhub berech­ net. Wird ein vorgegebener Kontrollwert unterschritten, d. h. die benachbarten Fäden liegen zu nah beieinander, wird der Gefährlichkeitsbereich ermittelt. Hierbei stellt der bei der Berechnung des Fadenabstandes berücksichtigte K- Wert bereits den Eingangs-K-Wert KE zum gefährlichen Bereich dar. Hier­ mit liegt auch der Spulendurchmesser DE fest. Da der nächstkommende kritische Spiegel-K-Wert ebenfalls bekannt ist, läßt sich daraus der zugehöri­ ge Spulendurchmesser DS berechnen. Da der Fadenabstand sich symmetrisch zum Spiegel hin verringert und nach Durchlauf durch den Spiegel vergrö­ ßert, ist der Abstand im Gefährlichkeitsbereich vor dem Spiegel gleich dem Abstand hinter dem Spiegel. Aus dieser Tatsache läßt sich somit der Spulen­ durchmesser bei Austritt aus dem Gefährlichkeitsbereich aus dem Eingangs­ spulendurchmesser DE und dem Spiegelspulendurchmesser DS berechnen. Mit der Festlegung des Ausgangsspulendurchmessers DA liegt ebenfalls das Aus­ gangsspulenverhältnis KA vor, so daß die Änderung der Changierfrequenz in den entsprechenden Grenzen vorgenommen werden kann.

Als Aufwickelparameter aus dem laufenden Prozeß werden Spindeldrehzahl, Changierfrequenz, Spulendurchmesser und quadratischer Durchmesserzuwachs sowie die Spindeldrehzahl und die Spindeldurchmesser, bei denen diese Spiegel auftreten, bestimmt.

Erfindungsgemäß wird bei überschreiten eines vorzugebenden Grenzwertes der Gefährlichkeit die Changierfrequenz der Spindel so nachgeführt, daß der K-Wert zur Erzielung einer Präzisionswicklung zumindest in bestimmten Abschnitten innerhalb des kritischen Durchmesserintervalls konstant bleibt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird demgemäß bei Erreichen eines Durchmessers der Spule, welcher der halben Differenz zwischen den Punkten des Eintritts und des Austritts des Gefährlichkeits­ bereiches entspricht, die Changierfrequenz mit einer maximal möglichen Beschleunigung erhöht. Die halbe Differenz entspricht dabei der Mitte des kritischen Durchmesserbereiches, wobei die Grenzwerte des kritischen Durch­ messerintervalls durch überschreiten des Gefährlichkeitskennwertes über dem Kontrollwert bestimmt wird. Die neue Changierfrequenz wird dabei so gewählt, daß derselbe K-Wert erzielt wird, der bei einem unbeeinflußten Changiervorgang bei Wildwicklung am Punkt des Austritts aus dem Gefähr­ lichkeitsbereich erreicht würde.

Vorzugsweise wird nach diesem Sprung der Changierfrequenz die Chan­ gierfrequenz anschließend der Spindelfrequenz so lange nachgeführt, bis ein aktueller Ablegewinkel einem als Sollwert vorgegebenen Winkel gleich ist. Anzustreben ist eine möglichst geringe Änderung des Ablegewinkels, z. B. im Bereich von +1° bis -1°, was vorteilhafter ist als z. B. +2° oder -2°.

Es ist darüber hinaus auch möglich, anstelle der Präzisionswicklung keinen konstanten, sondern einen von der ursprünglichen Wildwicklung abweichen­ den K-Wert-Verlauf zu realisieren.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Figuren detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Verlauf der Changierfrequenz über dem Spulendurchmesser mit stetiger Änderung im Gefährlichkeitsbereich;

Fig. 2 ein Diagramm von Gefährlichkeitsbereichen über dem Durch­ messer mit dreiecksförmiger Abklingkurve der Spiegel;

Fig. 3 Verlauf der Changierfrequenz über dem Spuldurchmesser; und

Fig. 4 Verlauf des K-Wertes über dem Spuldurchmesser.

Fig. 5 Verlauf der Changierfrequenz über dem Spulendurchmesser mit überlappenden Gefährlichkeitsbereichen.

Fig. 6 Verlauf der Changierfrequenz über dem Spulendurchmesser mit stufenförmiger Änderung im Gefährlichkeitsbereich.

Aus dem Diagramm in Fig. 1 und Fig. 6 sind die beim Aufspulen eines Fadens in wilder Wicklung vorgenommenen Änderungen der Changierfre­ quenz beim Durchlaufen eines Spiegels aufgetragen. Bei der wilden Wick­ lung ist die Changierfrequenz im wesentlichen konstant und unabhängig von der Spulspindeldrehzahl. Daraus ergibt sich ein konstanter Fadenablagewinkel. Da jedoch mit wachsendem Spulendurchmesser die Spindeldrehzahl abnimmt, nimmt das Spulverhältnis, d. h. das Verhältnis Drehzahl/Changierfrequenz, mit wachsendem Durchmesser stetig - und zwar hyperbolisch - ab. In dem Dia­ gramm ist die Changierfrequenz über dem Spulendurchmesser aufgetragen. Bei optimaler wilder Wicklung würde der Spulvorgang auf einem vorgegebe­ nen Verlauf der Nenn-Changierfrequenz folgen. Zur schematischen Dar­ stellung wurde in diesem Fall ein Verlauf entsprechend einer parallelen Gerade zur Abzisse gewählt. Bei einem derartigen Verlauf trifft man jedoch zwangsläufig während der Spulreise auf ein kritisches Spulverhältnis. In dem Diagramm ist das kritische Spulverhältnis K-kritisch eingetragen, das einen hyperbolischen Verlauf aufweist. Der Schnittpunkt mit kritischem Spulverhält­ nis und der Nenn-Changierfrequenz definiert den Spiegeldurchmesser DS. Bei der Ermittlung des Gefährlichkeitsbereiches - auf die später näher eingegan­ gen wird - wird ein Eingangsspulendurchmesser DE und ein Ausgangsspulen­ durchmesser DA definiert. Daraus ergeben sich die Spulverhältnisse bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich mit KE und bei Austritt aus dem Ge­ fährlichkeitsbereich mit KA. Die Kurven der Spulverhältnisse KE und KA stellen Grenzwerte der Changierfrequenz dar, innerhalb derer sich die Änderung der Changierfrequenz bewegt.

Aus dem Diagramm in Fig. 6 wird die Changierfrequenz stufenförmig bis zur Erreichung des kritischen Durchmessers DS verlangsamt, wobei die sich einstellenden Spulverhältnisse stets kleiner sind als das Spulverhältnis KE bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich. In der Nähe des Spiegeldurchmessers wird die Changiergeschwindigkeit sodann sprungartig auf einen Wert ober­ halb der Nenn-Changierfrequenz erhöht, wobei das sich einstellende Spul­ verhältnis größer ist als das Spulverhältnis KA bei Austritt aus dem Gefähr­ lichkeitsbereich. Die Changierfrequenz wird sodann stufenförmig zum Errei­ chen der Nenn-Changierfrequenz bei Austritt aus dem Gefährlichkeitsbereich verlangsamt.

In einem bevorzugten Beispiel - wie im Diagramm in Fig. 1 gezeigt - wird nun bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich die Changierfrequenz kontinu­ ierlich verzögert mit einer Verzögerung, die es ermöglicht, daß das Eintritts­ spulverhältnis KE konstant bleibt. Somit wird zunächst eine Prä­ zisionswicklung erzeugt. Die Changierfrequenz wird bis zur Erreichung des Spiegeldurchmessers verzögert. Im Spiegeldurchmesser erfolgt nun eine sprunghafte Erhöhung auf das Spulenverhältnis KA. Danach wird die Chan­ gierfrequenz wiederum derart verzögert, daß das Spulverhältnis KA konstant bleibt. Bei Austritt aus dem Gefährlichkeitsbereich in dem Spuldurchmesser DA wird die Nenn-Changierfrequenz erreicht. Dieses Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die Abweichungen zur Nenn-Changierfrequenz beim Durchlaufen eines Spiegels möglichst klein und symmetrisch ausfallen.

Bei der Ermittlung des Gefährlichkeitsbereiches werden zunächst die Gefähr­ lichkeitskennwerte der nächsten Spiegel berechnet und mit einem Kontroll­ wert verglichen. Bei dem Verfahren wird grundsätzlich zwischen zwei Möglichkeiten der Gefährlichkeitskennwertberechnung unterschieden. Die erste Möglichkeit sieht einen Ablauf des Verfahrens wie folgt vor:

In Hauptschritt 1 des nachfolgend beispielhaft aufgeführten Verfahrensvariante werden zunächst aus dem laufenden Prozeß folgende Parameter bestimmt:

• - die Spindelfrequenz = f_Spi
• - die Doppelhubzahl der Changierung (Changierfrequenz) = DHZ
• - der Spulendurchmesser = D
• - quadratischer Durchmesserzuwachs = QZ =((D2)ˆ2 - (D1)ˆ2)/(T2-T1)

Aus diesen aktuellen Daten werden berechnet:

• - der aktuelle K-Wert
• - die nächsten zu erwartenden Spiegel = K_krit
• - die Ordnung der zu erwartenden Spiegel = Ord
• - die Spindeldrehzahlen, bei denen diese Spiegel auftreten werden = f_Spi_krit
• - die Durchmesser, bei denen diese Spiegel auftreten werden = DS

In Hauptschritt 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit diesen Daten die zu erwartenden Spiegel einzeln danach bewertet, wie kritisch sie sind. Diese Bewertung erfolgt wie folgt:

• - Um den K-Wert für den zu erwartenden Spiegel wird ein Band gelegt; z. B. 2%: K1_krit = 0,98% _* K_krit, K2_krit
  = 1,02 _* K_krit.
• - Für dieses Band werden anschließend die zugehörigen Durchmesser berechnet: D1_krit = D(K1_krit), D2_krit = D(K2_krit)).
• - Danach wird die Zeit berechnet, in der dieses Band durchlaufen wird:
  T_krit = ((D2_krit)ˆ2 - (D1_krit)ˆ2)/QZ.
• - Des weiteren wird berechnet, wieviele Lagen Garn in diesem Band übereinander abgelegt werden. N = T_krit _* f_Spi_krit/K_krit/Ord
• - N ist dann der Gefährlichkeitskennwert eines Spiegels.

Mit diesen Daten wird in Hauptschritt 3 steuerungsintern ein Diagramm erstellt, bei welchem die Gefährlichkeit bzw. Gefährlichkeitsbereiche über dem Durchmesser aufgetragen ist bzw. sind. Ein Beispiel eines derartigen Diagramms ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Diagramm bildet die Grundlage für den bewußten Eingriff in die Steuerung der Textilmaschine, um bewußt eine Spiegelstörung zur Vermeidung einer Spiegelbildung herbeizuführen. Jeder Scheitelpunkt der schraffierten Dreiecke stellt dabei den durchmesserbe­ zogenen Ort eines mehr oder weniger kritischen Spiegels dar. Das "Mehr­ oder-Weniger" wird dabei durch die Größe des Gefährlichkeitskennwertes über der Abszisse gekennzeichnet.

Die als Dreieck dargestellte Abklingkurve charakterisiert theoretisch das Abklingen der Gefährlichkeit des Spiegels bezogen auf den tatsächlichen durchmesserbezogenen Ort des Auftretens des Spiegels dar.

Die in Fig. 2 eingezeichnete waagrechte Linie charakterisiert den Kontrollwert, ab dem (in Ordinatenrichtung gesehen) ein Spiegel entspre­ chend dem oben charakterisierten "Mehr-oder-Weniger" als gefährlich angese­ hen wird. Die Art der Abklingkurve, welche jede andere physikalisch sinnvolle Kurve sein kann, bestimmt im Zusammenhang mit dem Kontroll­ wert die Größe des kritischen Durchmesserintervalls DE bis DA. Dieses kritische Durchmesserintervall wird durch die Schnittpunkte der Abklingkurve mit der Kontrollwert-Geraden bestimmt. Ziel der Bestimmung dieser gefähr­ lichen kritischen Durchmesserintervalle, d. h. der quasi gewichteten Gefähr­ lichkeitsbereiche, ist es, eine gezielte, je nach Wichtung des Gefährlichkeits­ bereiches abgestimmte Beeinflussung der Changierfrequenz vorzunehmen, wobei eine derartige Beeinflussung nur dann und "wohldosiert" vorgenommen wird, wenn dies durch die Gefährlichkeitskurve bzw. das Gefährlichkeitsdia­ gramm erforderlich ist. Dieses Gefährlichkeits-, Durchmesser-Diagramm wird in diesem Hauptschritt 3 des Verfahrens steuerungsintern aufgebaut bzw. ermittelt.

Liegen in einem kritischen Durchmesserinterval zwei oder mehr gefährliche Spitzen (Spiegel) vor, wie z. B. in Fig. 2 dargestellt, so ist es auch möglich, das kritische Durchmesserintervall in eine der Anzahl der Spitzen entsprechende Anzahl zu unterteilen und in den Teilintervallen dann jeweils einen entsprechenden Sprung der Changierfrequenz, vorzugsweise in der Mitte des Teilintervalls, zu realisieren.

In einem Hauptschritt 4 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die oben bereits angesprochene bewußte bzw. "dosierte" Änderung der Changierfre­ quenz in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spindel vorgenommen. Und zwar beginnt die Beeinflussung der Changierfrequenz allmählich ab dem Zeitpunkt, ab welchem die Gefährlichkeit einen bestimmten Kontrollwert überschreitet. Ab diesem Punkt wird die Changierfrequenz der Spindelfre­ quenz so nachgeführt, daß der K-Wert konstant bleibt. Im Bereich des kon­ stanten K-Wertes wird somit eine Präzisionswicklung realisiert. Je länger, bezogen auf die Durchmesserzunahme der Spule bzw. Spindel, der K-Wert konstant bleibt bzw. die Präzisionswicklung beibehalten wird, umso stärker entfernt sich der aktuelle K-Wert von dem auf der einer Wildwicklung entsprechenden Kurve, welche in Fig. 4 strichpunktiert eingezeichnet ist.

Um zu gewährleisten, daß der K-Wert im Durchschnitt eines kritischen Durchmesserintervalls möglichst geringfügig von dem einer Wildwicklung abweicht, wird die Changierfrequenz, wenn der Spulendurchmesser den Spiegeldurchmesser DS annähernd erreicht hat, der etwa der halben Diffe­ renz zwischen den Punkten DE und DA des Gefährlichkeitsbereiches ent­ spricht, mit der maximal möglichen Beschleunigung der Changiereinrichtung erhöht. Die Mitte des kritischen Durchmesserintervalls entspricht dabei der Stelle, an der der Spiegel erwartet wird. Die zunächst realisierte Verzöge­ rung der Changierfrequenz wird dadurch ausgeglichen, daß an der Stelle des Sprunges der Changierfrequenz das Doppelte der Abweichung der Chan­ gierfrequenz von der diesem Durchmesser entsprechenden Changierfrequenz bei Wildwicklung unter Änderung des Vorzeichens gesetzt wird, d. h. die Changierfrequenz wandert in den positiven Bereich (Beschleunigung der Changierfrequenz). Die neue Changierfrequenz wird dabei so gewählt, daß derselbe K-Wert erzielt wird, der bei einem unbeeinflußten Changiervorgang (d. h. bei einem Changiervorgang bei Wildwicklung) am Punkt des Austritts aus dem Gefährlichkeitsbereich erreicht würde.

Für jeden Gefährlichkeitsbereich, d. h. für jeden Bereich des kritischen Durchmessers ist der qualitative Verlauf der Changierfrequenz in Fig. 3 zugehörig zu den jeweiligen Gefährlichkeitsbereichen dargestellt. Bereiche konstanter Changierfrequenz entsprechen dabei Bereichen, bei denen die Changierfrequenz nicht geändert wird. Diese Bereiche entsprechen den Bereichen in Fig. 2, die Abschnitte auf der Gefährlichkeitsschwelle dar­ stellen, d. h. waagrechte Abschnitte zwischen den gefährlichen kritischen Durchmesserbereichen. Nach diesem Sprung wird die Changierfrequenz wieder so der Spindelfrequenz nachgeführt, daß der K-Wert konstant bleibt, so daß gemäß Fig. 4 bei wachsendem Durchmesser der K-Wert der Präzi­ sionswicklung sich wieder allmählich dem K-Wert bei Wildwicklung nähert. Dieser Punkt ist erreicht, wenn sich der K-Wert der Wildwicklung mit dem konstanten K-Wert der Präzisionswicklung in dem Punkt schneidt, welcher das Ende des in Fig. 2 dargestellten ersten Gefährlichkeitsbereiches darstellt. In diesem Zustand ist der aktuelle Ablegewinkel gleich dem als Sollwert vorgegebenen Winkel.

Bei einer zweiten Variante zur Ermittlung der Gefährlichkeit eines Spiegels wird anhand des Fadenabstands ein Gefährlichkeitskennwert berechnet und ein Gefährlichkeitsbereich definiert. Hierbei werden folgende teilweise analo­ ge Schritte zur ersten Verfahrensvariante durchgeführt:

Im ersten Hauptschritt werden wiederum zunächst aus dem laufenden Prozeß folgende Parameter bestimmt:

• - die Spindelfrequenz = fspi
• - die Doppelhubzahl der Changierung (Changierfre­ quenz) = DHZ
• - der Spulendurchmesser D
• - der Changierhub H

Aus diesen aktuellen Daten werden berechnet:

• - der aktuelle K-Wert
• - der Ablegewinkel α bei konstanter Fadengeschwindigkeit
• - der nächstliegende Spiegel-K-Wert K_krit beliebige Ordnung

Im zweiten Hauptschritt wird aus dem aktuellen K-Wert, der als Gefährlich­ keitskennwert definierte Fadenabstand zwischen zwei benachbart abgelegten Fäden ermittelt und eine Bewertung durchgeführt:

• - Berechnung des Fadenabstandes E=2H_*cosα/K/N
• - Vergleich des berechneten Fadeabstandes E mit einem Kontrollwert

Mit den ermittelten Daten wird im dritten Hauptschritt der Gefährlichkeits­ bereich des Spiegels ermittelt:

• - Berechnung des Einstiegs-Spulendurchmessers DE=2H/π/sinα/KE
• - Berechnung des Spiegelspulendurchmessers DS=DE_*KE/K_krit
• - Berechnung des Ausgangsspulendurchmessers DA=DE+(DS-DE)
• - Berechnung des Austrittsspulenverhältnisses KA =DA_*π_*sinα/2H

Damit liegen die im Diagramm in Fig. 1 gezeigten charakteristischen Werte für den Gefährlichkeitsbereich fest, so daß die Steuerung der Textilmaschine die Änderung der Changierfrequenz entsprechend durchführen kann.

Für den Einstieg in den Gefährlichkeitsbereich wird der Fadenabstand E gewählt. Dieser Fadenabstand verringert sich bei Annäherung an einen Spiegel laufend. Der Kontrollwert des Fadenabstandes, der noch nicht spiegel-kritisch spult, ist abhängig von der Fadenablagebreite und somit vom Titer des Fadens. Bei einem Faden von 30 bis 150 dtex liegt der Kontroll­ wert für den Fadenabstand bei ca. 3,5 mm.

Bei dieser Verfahrensvariante wird der sich laufend verändernde K-Wert kontinuierlich aus dem momentanen Spulendurchmesser bestimmt. Bei der Bestimmung des Fadenabstandes wird die Abweichung oder der Abstand des momentanen K-Wertes vom Spiegel-K-Wert durch einen Verschiebefaktor N berücksichtigt. Stellt sich heraus, daß der errechnete Fadenabstand den zulässigen Kontrollwert unterschreitet, gilt der momentane K-Wert als Ein­ tritts-K-Wert KE. Damit ist der Beginn des Gefährlichkeitsbereiches definiert. Da die Fadenabstandsverteilung symmetrisch zum Spiegel auf der Spule auftritt, ist die Ermittlung des Gefährlichkeitsbereiches allein aus dem Spulendurchmesserintervall bestimmbar.

Bei beiden Verfahrensvarianten basieren die vorgegebenen Kontrollwerte im wesentlichen Maße auf Erfährungen und Versuchsergebnisse.

In der Praxis kommt es häufig vor, daß zwei benachbarte Spiegel derart eng zusammen liegen, daß sich ihre Gefährlichkeitsbereiche überschneiden.

In diesem Fall besteht - wie in Fig. 3 dargestellt - die Möglichkeit, daß die überschneidenden Gefährlichkeitsbereiche als ein Gefährlichkeitsbereich mit einem Eintritt und einem Austritt gewertet werden. Hierbei wird die Chan­ gierfrequenz im gesamten Intervall nur ein einziges Mal sprunghaft erhöht.

In Fig. 5 ist in einem Diagramm dargestellt, daß die benachbarten Gefähr­ lichkeitsbereiche jeweils mit einer Beschleunigungsphase der Changierfrequenz durchlaufen werden. Da in diesem Fall zwischen den Spiegeln nur Spulen­ verhältnisse zur Verfügung stehen, die bedingt geeignet sind, ist es vor­ teilhaft, die Changierfrequenz zwischen zwei konstanten Spulenverhältnissen zu verändern. Durch diese Art von Wobbelung wird der Bereich zwischen den Spiegeln vorteilhaft durchlaufen. Die Spulenverhältnisse sind hierbei jeweils durch das Auftrittsspulenverhältnis des ersten Gefährlichkeitsbereiches und durch das Eintrittsspulenverhältnis des zweiten Gefährlichkeitsbereiches definiert. Vorteilhafterweise findet die Wobbelung nur im Überlappungs­ bereich der Gefährlichkeitsbereiche statt.

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen bei einem optimalen Spulenaufbau im Hinblick auf die Vermeidung der Spiegelbildung, dem nicht vorhandenen Einstellaufwand, der automatischen Anpassung bei Produktänderung und der Tatsache, daß der Aufwickelprozeß insgesamt optimiert wird, da nur im Bereich der kritischen Durchmesser eine Präzi­ sionswicklung gefahren werden muß.

Claims (16)

1. Verfahren zum Aufspulen eines Fadens in wilder Wicklung mit einer Nenn-Changierfrequenz im vorgegebenen Verlauf, wobei zur Spiegelstö­ rung die Gefährlichkeitsbereiche einzelner Spiegel mit geänderter Chan­ gierfrequenz durchlaufen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Changierfrequenz bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich stetig oder stufenförmig verlangsamt wird, daß die Changierfrequenz innerhalb des Gefährlichkeitsbereiches auf einen Wert oberhalb der Nenn-Chan­ gierfrequenz sprunghaft erhöht wird und
die Changierfrequenz so stetig oder stufenförmig verlangsamt wird, daß bei Austritt aus dem Gefährlichkeitsbereich die Changierfrequenz den Wert der Nenn-Changierfrequenz annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Changierfrequenz derart erfolgt, daß die Spulverhältnisse vor dem Sprung kleiner sind als das Spulverhältnis KE bei Eintritt in den Ge­ fährlichkeitsbereich und daß die Spulverhältnisse nach dem Sprung größer sind als das Spulverhältnis KA bei Austritt aus dem Gefähr­ lichkeitsbereich.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Changierfrequenz derart erfolgt, daß das Spulverhältnis vor dem Sprung gleich dem Spulverhältnis KE bei Eintritt in den Gefährlichkeitsbereich ist und daß das Spulverhältnis nach dem Sprung gleich dem Spulverhältnis KA bei Austritt aus dem Gefährlichkeits­ bereich ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sprunghafte Erhöhung der Changierfrequenz etwa in der Mitte des Gefährlichkeitsbereiches erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchlaufen von sich überlappenden Gefährlichkeitsbereichen benachbarter Spiegel die Changierfrequenz im Überlappungsbereich so geändert wird, daß das Spulverhältnis laufend zwischen dem Austritts- Spulenverhältnis KA1 des ersten Gefährlichkeitsbereiches und dem Ein­ tritts-Spulenverhältnis KE2 des zweiten Gefährlichkeitsbereiches springt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchlaufen von sich überlappenden Gefährlichkeitsbereichen benachbarter Spiegel die Changierfrequenz etwa in Mitte des insgesamt zu durchlaufenden Bereiches sprunghaft erhöht wird und bei Austritt aus dem letzten Gefährlichkeitsbereich den Wert der Nenn-Changierfrequenz annimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gefährlichkeitsbereich bestimmt wird, wenn ein aus den Aufwickelparametern bei laufendem Prozeß berechneter Gefährlichkeits­ kennwert des nächsten Spiegels einen vorgegebenen zulässigen Kontroll­ wert überschreitet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefähr­ lichkeitskennwert durch in einer Durchmesserbandbreite abgelegten Fadenlagen bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden­ lagen durch die folgenden Schritte bestimmt werden:

• a) Berechnung des K-Wertes des Spiegels und Festlegen einer vor­ gegebenen Bandbreite um den K-Wert
• b) Berechnung der für diese Bandbreite zugehörigen Durchmesser der Spulen
• c) Berechnung der Zeit, in der diese Bandbreite durchlaufen wird
• d) Berechnung der Anzahl der Lagen, welche in dieser Bandbreite übereinander abgelegt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite vorzugsweise mit einem Wert von 2% vorgegeben ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gefährlichkeitsbereich bestimmt wird mittels der Schritte:

• a) steuerungsinternes Festlegen eines Gefährlichkeits-Durchmesser-Dia­ gramms;
• b) Legen einer Abklingkurve um jeden einem Spiegel entsprechenden Punkt;
• c) Ermittlung des kritischen Durchmesserintervalls aus den Schnitt­ punkten zwischen dem Kontrollwert und der Abklingkurve.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkling­ kurve eine Dreiecksfunktion ist.

13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefähr­ lichkeitskennwert des zu erwartenden Spiegels durch den Fadenabstand zwischen benachbart abgelegten Fäden bestimmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenab­ stand laufend aus dem K-Wert, dem Ablagewinkel und dem Changier­ hub berechnet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefährlichkeitsbereich bestimmt wird mittels der Schritte:

• a) Berechnung des zum K-Wert gehörenden Durchmesser DE der Spule;
• b) Berechnen des Spiegeldurchmessers DS;
• c) Ermittlung des kritischen Durchmesserintervalls aus DE+(DS-DE).

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufwickelparameter aus dem laufenden Prozeß bestimmt wer­ den: Spindeldrehzahl, Changierfrequenz, Spulendurchmesser und quadrati­ scher Durchmesserzuwachs sowie die Spindeldrehzahl und die Spulen­ durchmesser, bei denen diese Spiegel auftreten.