DE19832809A1 - Verfahren zur Steuerung einer Aufspulmaschine - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Aufspulmaschine

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DE19832809A1
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pressure roller
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Manfred Mayer
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Oerlikon Barmag AG
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Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Aufspulmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens zu einer Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Eine Aufspulmaschine, bei der eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Achse der Andrückwalze und der Achse der Spulspindel beim wachsenden Spulendurchmesser durch Drehung eines Zapfens ausgeführt wird, ist z. B. aus der DE 40 18 095 (Bag. 1826) bekannt. Hierbei ist die Spulspindel in dem Zapfen drehbargelagert. Die Andrückwalze liegt am Umfang der Spule an und ist derart gelagert, daß sie während der Spulreise eine radial zur Spulenoberfläche gerichtete Bewegung ausführen kann. Der Hub der Andrückwalze wird erfaßt und einer Zapfensteuerung zugeführt, die einen Antrieb des Zapfens derart aktiviert, daß die Andrückwalze eine vorgegebene Sollposition während der Spulreise einhält.
Bei diesem Verfahren führt die Andrückwalze eine pendelnde Bewegung um ihre Sollposition aus. Aufgrund von Lagertoleranzen sowie von geometrischen Übersetzungsverhältnissen ist eine bestimmte Auslenkung der Andrückwalze erforderlich, um ein verwertbares Signal zur Steuerung des Zapfenantriebes zu erhalten.
Es ist Aufgabe: der Erfindung, den Zuwachs des Spulendurchmessers unmittelbar zu erfassen, so daß eine Positionsänderung der Spulspindel über der Andrückwalze möglich ist, ohne wesentliche Änderung der Relativstellung der Spulspindel und der Andrückwalze zueinander.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches und kompaktes Steuerungssystem für eine Aufspulmaschine zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfähren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Aufspulmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Die Erfindung war auch nicht durch die bekannten Verfahren aus der DE 195 38 480 und aus der WO 96/012222 nahegelegt.
Aus der DE 195 38 480 ist ein Verfahren zum Regeln einer Aufspul­ maschine bekannt, bei welchem die momentane Winkelgeschwindigkeit berechnet wird, mit der der als Drehteller ausgeführte Spulspindelträger während der Spulreise bewegt werden muß, um den Durchmesserzuwachs der Spule aufzufangen. Die Winkelgeschwindigkeit wird hierbei aus der Faden­ geschwindigkeit, der Spulspindeldrehzahl und dem Spulendurchmesser berechnet.
Aus der WO 96/012222 ist ein weiteres Verfahren zum Steuern einer Aufspulmaschine bekannt, bei welchem die momentane Winkelposition berechnet wird, die der als Drehteller ausgeführte Spulspindelträger bei dem momentanen gewickelten Spulendurchmesser aufweisen muß. Die Winkelposition wird hierbei aus der Spulspindeldrehzahl, der Drehgeschwindigkeit der Andrückwalze und dem Spulendurchmesser berechnet.
Beide Verfahren beruhen darauf, daß die momentane Spulspindeldrehzahl zur Bestimmung der Geschwindigkeit oder Lage des Spulspindelträgers verwendet wird. Um die Fadengeschwindigkeit während des Aufspulens konstant zu halten, ist es jedoch erforderlich, daß die Spulspindeldrehzahl ständig geregelt wird. Damit weisen die bekannten Verfahren den Nachteil auf, daß die Regelung bzw. Steuerung der Ausweichbewegung zur Veränderung des Achsabstandes zwischen der Spulspindel und der Andrückwalze von der Regelung der Spulspindeldrehzahl abhängt.
Die Erfindung besitzt demgegenüber den Vorteil, daß die Posi­ tionsveränderung der Andrückwalze oder der Spulspindel unabhängig von der Regelung der Spulspindeldrehzahl erfolgt. Um den Durchmesserzuwachs zu erfassen, wird in einem vorgegebenen Zeitfenster die Änderung der Drehzahl der Andrückwalze erfaßt. Diese Drehzahländerung δnk enthält bereits sämtliche Informationen, um eine gesteuerte Positionsänderung durchzuführen. Ein Anwachsen des Spulendurchmessers führt bei Anliegen der Andrückwalze sofort zu einer Änderung der Drehzahl der Andrückwalze.
Die Drehzahländerung pro Zeiteinheit nimmt in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser verschiedene Werte an. Damit ist ein direkter Zusammenhang zwischen der Drehzahländerung und dem Spulendurchmesser gegeben. Bei Beginn der Spulreise wird der bekannte Hülsendurchmesser vorgegeben. Es erfolgt eine relativ schnelle Durchmesseränderung, die zu einer entsprechenden schnellen Drehzahländerung der Andrückwalze führt. Dagegen ist gegen Ende der Spulreise ein langsamer Spulendurchmesserzuwachs bei gleicher Zeiteinheit zu registrieren. Dies führt zu einer entsprechend niedrigen Drehzahländerung der Andrückwalzendrehzahl pro Zeiteinheit.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Durch­ messerzuwachs der Spule während der Spulreise mit hoher Empfindlichkeit erfaßt wird. Durch Vorgabe des Zeitfensters mit der Zeit T können die Schritte zur Erfassung der Drehzahländerungen so klein ausgeführt werden, daß die Positionsänderung eine kontinuierliche Ausweichbewegung der Spulspindel oder der Andrückwalze bewirkt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der besonderen kompakten Ausge­ staltung der Steuereinrichtung der Aufspulmaschine.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird bei einer Erhöhung der Andrückwalzendrehzahl ein Spulendurchmesserzuwachs der Spule aus der Drehzahländerung δnk, der Drehzahl der Spulspindel und dem zu Beginn des Zeitfensters vorhandenen Spulendurchmesser berechnet.
Aus dem Spulendurchmesserzuwachs wird sodann ein Stellsignal zur Steuerung einer Positionsänderung in Richtung Vergrößerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spulspindel erzeugt. Dagegen wird bei einer Absenkung der Andrückwalzendrehzahl direkt ein Stellsignal zur Steuerung der Positionsänderung in Richtung Verringerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spulspindel erzeugt. Damit ist gewährleistet, daß ein ständiger Kontakt zwischen der Andrückwalze und der Spulenoberfläche bestehen bleibt. Die zwischen der Andrückwalze und der Spule eingestellte Anlagekraft wird somit während der Spulreise im wesentlichen den vorgegebenen Verlauf einhalten, da die Relativ­ stellung zwischen der Andrückwalze und der der Spule sich im wesentlichen nicht verändert.
Um möglichst geringe Abweichungen in der Relativstellung zwischen der Andrückwalze und der Spule zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn bei abgesenkter Andrückwalzendrehzahl die Positionsänderung derart gesteuert wird, daß die Position auf den Eingangswert der Position des vorhergehenden Zeitfensters bestellt wird.
Bei einer Aufspulmaschine, bei welcher sowohl die Spulspindel als auch die Andrückwalze jeweils an einem beweglichen Träger gelagert sind, ist die Verfahrensvariante besonders von Vorteil, bei welcher aus der Drehzahländerung der am Ende des Zeitfensters vorhandene Spulendurchmesser berechnet wird.
Bei Anliegen der Andrückwalze ist jede Positionsänderung durch die geometrischen Anordnungen an der Aufspulmaschine exakt bestimmbar. Somit ist die Zuordnung des Spulendurchmessers zu einer einstellbaren Position vorgebbar und einstellbar.
Hierbei ist es besonders von Vorteil, wenn der Steuerung eine Sollfunktion vorgegeben ist, die den geometrischen Zusammenhang zwischen dem Spulendurchmesser und der Position der Andrückwalze oder der Position der Spulspindel angibt.
Somit läßt sich anhand des errechneten Spulendurchmessers aus der Sollfunktion direkt die bei der Positionsänderung einzustellende Position ermitteln und einstellen.
Die vorgegebene Sollfunktion kann hierbei sowohl den Zusammenhang zwischen dem Spulendurchmesser und der Position der Andrückwalze oder der Position der Spulspindel angeben oder auch den Zusammenhang zwischen dem Spulendurchmesserzuwachs und der Position der Andrückwalze oder der Position der Spulspindel angeben.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante bietet die Möglichkeit, die bei der Positionsänderung angesteuerte Position durch eine Rechnung vorher zu bestimmen.
Die Position wird dabei aus dem vor Beginn des Zeitfensters vorhandenen Spulendurchmesser, dem Spulendurchmesserzuwachs und der Ausgangsposition der Andrückwalze oder der Spulspindel berechnet.
Das Verfahren ist für jede Art von Aufspulmaschine geeignet. Hierbei ist Voraussetzung, daß ein geringe Elastizität im System Andrückwalze/Spulspindel vorhanden ist, damit eine geringe Drehzahlzunahme der Andrückwalze möglich ist.
Bei einer Aufspulmaschine mit ortsfester Andrückwalze muß daher die Spulspindel eine gewisse Elastizität aufweisen, beispielsweise durch elastische Lagerungen.
Die Spulspindel kann hierbei an einem Spulspindelträger gelagert sein, der zur Positionsänderung in einer Linearführung geführt wird. Ebenso läßt sich nach dem gleichen Verfahren eine Spulspindel an einem angetriebenen Spulrevolver verstellen.
Das Verfahren ist jedoch auch bei Aufspulmaschinen einsetzbar, bei denen die Spulspindel während der Spulreise in einer festen Position verharrt. In diesem Fall wird die Andrückwalze durch die Bewegung eines Walzenträgers in ihrer Position verändert. Der Walzenträger kann hierbei in einer Linearführung gelagert oder schwenkbar am Maschinengestell befestigt sein.
Um während der Spulreise zu gewährleisten, daß vorgegebene Toleranzen hinsichtlich Anpreßkraft oder Stellweg der Andrückwalze eingehalten werden, wird bei einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante in vorzugsweise regelmäßigen Zeitabständen jeweils eine Positionsänderung durch Vergrößerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spule derart eingestellt, daß ein Abfall der Andrückwalzendrehzahl eintritt. Damit ist gewährleistet, daß die Steuerung der Positionsänderung einen Regelungs­ charakter erfährt, da die Bewegungsumkehr der Positionsänderung jedesmal zu einer neuen Justierung zwischen der Andrückwalze und dem Spindelträger führt. Damit läßt sich die Steuerung vorteilhaft auch bei sehr komplexen Bewegungsabläufen einsetzen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 die Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfin­ dungsgemäßen Aufspulmaschine;
Fig. 2 die Frontansicht der Aufspulmaschine aus Fig. 1;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufspul­ maschine;
Fig. 4 ein Diagramm über den Verlauf der ungeregelten Drehzahl der An­ drückwalze in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser.
Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 gemeinsam beschrieben.
Der Aufspulmaschine wird der Faden 3 mit konstanter Geschwindigkeit zugeliefert. Der Faden 3 wird zunächst durch den Kopffadenführer 1 geführt, der die Spitze des Changierdreiecks bildet. Sodann gelangt der Faden mit Bewegungsrichtung 2 zu der Changiereinrichtung 4, die später beschrieben wird.
Hinter der Changiereinrichtung wird der Faden an der Andrückwalze 11 mit mehr als 90° umgelenkt und sodann auf der Spule 6 aufgewickelt. Die Spule 6 wird auf der Spulhülse 10 gebildet. Die Spulhülse 10 ist auf der frei drehbaren Spulspindel 5 aufgespannt. Die Spulspindel 5 befindet sich mit der darauf aufgespannten Spulhülse 10 und der darauf zu bildenden Spule 6 in dem Beginn der Betriebsposition.
Die Spulspindel 5 ist in einem drehbaren als Spulrevolver ausgebildeten Spul­ spindelträger 18 exzentrisch drehbar gelagert. Die Spulspindel 5 wird durch den Elektromotor 29 angetrieben. Der Elektromotor 29 ist fluchtend mit der Spindel 5 an dem Spulspindelträger 18 befestigt. Der Elektromotor 29 ist mit einem Umrichter 30 verbunden. Die Ansteuerung des Umrichters 30 geschieht durch eine Steuereinrichtung 31, die von einem Drehzahlsensor 53 angesteuert wird. Der Drehzahlsensor 53 tastet die Drehzahl der An­ drückwalze 11 ab. Durch die Steuereinrichtung 31 wird der Umrichter 30 der Spulspindel 5 so gesteuert, daß die Drehzahl der Andrückwalze 11 und damit auch die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 6 trotz wachsendem Spulendurchmesser konstant bleibt.
Der Spulspindelträger 18 ist in dem Gestell 17 der Aufspulmaschine drehbar gelagert und wird durch den Antriebsmotor 33 in Drehrichtung 58 verschwenkt. Der Antriebsmotor 33 dient dazu, den Spulspindelträger 18 in dem Sinne zu drehen, daß der Achsabstand zwischen der Andrückwalze 11 und der Spulspindel 5 bei wachsendem Spulendurchmesser vergrößert oder verkleinert wird. Der Antriebsmotor 33 ist mit einem Umrichter 25 verbunden. Der Umrichter 25 wird durch die Steuereinrichtung 31 angesteuert. Die Steuereinrichtung 31 ist mit einem Lagesensor 56 verbunden, der die Winkellage des Spulspindelträgers 18 relativ zum Maschinengestell erfaßt.
Nach Fig. 1 ist die Andrückwalze 11 an einem als Schwinge ausgebildeten Walzenträger 48 gelagert, so daß die Andrückwalze 11 eine Bewegung in radialer Richtung zu der Spule ausführen kann. Die Schwinge 48 ist im Ma­ schinengestell um die Schwenkachse 50 schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse 50 wird durch einen Gummiblock gebildet. Dieser Gummiblock ist im Maschinengestell fest eingespannt. An dem Gummiblock ist die Schwinge 48 befestigt, so daß die Schwinge 48 gummielastisch verschwenkbar ist. Diese gummielastische Lagerung wirkt wie eine Feder, die auf die Schwinge 48 im Sinne einer Vergrößerung der Anlagekraft einwirkt.
Durch eine Zylinder-Kolben-Einheit 21, die pneumatisch beaufschlagt wird, und die von unten gegen das Gewicht der Andrückwalze auf die Schwinge 48 einwirkt, kann die Anlagekraft zwischen der Andrückwalze und der Spule eingestellt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist die Changiereinrichtung als sogenannte "Flügelchangierung" ausgeführt. Sie weist zwei Rotoren 12 und 13 auf, die durch ein Getriebe (hier nicht gezeigt) miteinander verbunden und durch den Motor 14 angetrieben werden. An den Rotoren 12 und 13 sind Flügel 8 und 7 befestigt.
Die Rotoren drehen sich mit unterschiedlicher Drehrichtung und führen dabei den Faden an einem Leitlineal 9 entlang, wobei der eine Flügel die Führung in der einen Richtung übernimmt und dann unter das Leitlineal taucht, während der andere Flügel die Führung in der anderen Richtung übernimmt und dann unter das Leitlineal taucht. Die Changiereinrichtung 4 ist beweglich im Maschinengestell der Aufspulmaschine gelagert. Hierzu dient eine Schwinge 49, an deren freiem Ende die Changierreinrichtung befestigt ist und die mit dem andern Ende derart schwenkbar gelagert ist, daß die Changiereinrichtung eine Bewegung senkrecht zu sich selbst und zu der Kontaktwalze, d. h. eine Parallelverschiebung ausführen kann.
Die Betriebsweise der Aufspulmaschine ist im folgenden beschrieben:
In Fig. 1 ist der Betrieb der Spulspindel 5 gezeigt. Auf die Leerhülse 10 sind nur wenige Lagen gewickelt und die Andrückwalze 11 liegt im Um­ fangskontakt an der zu bildenden Spule 6 an.
Bei wachsendem Spulendurchmesser erhöht sich die Drehzahl der An­ drückwalze 11. Die Drehzahl der Andrückwalze wird von dem Dreh­ zahlsensor 53 erfaßt und der Steuereinrichtung 31 übermittelt. Hierbei ist die Steuereinrichtung 31 mit einem Impulsgeber (hier nicht gezeigt) gekoppelt, der eine Zeit T vorgibt, währenddessen die Drehzahländerung gemessen wird. Damit wird die Drehzahländerung δnk in dem Zeitfenster T bestimmt. Aus der Drehzahländerung δnk wird sodann der Spulendurchmesserzuwachs ermittelt. Hierzu ist die Steuereinrichtung 31 eine Sollfunktion vorgegeben, die den Spulendurchmesserzuwachs über der Zeit der Spulreise definiert. Aufgrund der geometrischen Abhängigkeiten zwischen der Stellung der Andrückwalze, der Stellung der Spulspindel und dem Spulendurchmesser ist jeder Zeitpunkt der Spulreise durch eine bestimmte Position der Spulspindel und Andrückwalze definiert. Durch den Lagesensor 56 wird der Steuereinrichtung 31 die momentane Lage des Spulspindelträgers 18 aufgegeben. Die Steuereinrichtung 31 kann somit aus dem ermittelten Wert des Spulendurchmesserzuwachses δD ein Stellsignal zur Steuerung der Positionsänderung der Spulspindel erzeugen. Das Signal wird dem Umrichter 25 aufgegeben, der den Antriebsmotor 33 aktiviert, so daß der Spul­ spindelträger 18 im Uhrzeigersinn die angesteuerte Position einnehmen kann.
Für den Fall, daß die Drehzahländerung der Andrückwalze eine Absenkung der Andrückwalzendrehzahl signalisiert, wird von der Steuereinrichtung 31 direkt ein Stellsignal erzeugt, das eine durch den Antriebsmotor 33 aufgegebene Drehbewegung des Spulrevolvers entgegen dem Uhrzeigersinn, also entgegen dem Drehsinn 58 bewirkt bis der Spulrevolver 18 die Position einnimmt, die er vor Beginn des vorhergehenden Zeitfensters eingestellt hatte.
Während des Aufspulens wird somit die Geschwindigkeit der Andrückwalze 11 laufend mit dem Drehzahlsensor 53 gemessen. Die Steuereinrichtung 31 übernimmt gleichzeitig die Regelung des Spulspindelantriebs. Hierbei wird nach jedem Zeitfenster die gemessene Drehzahl der Andrückwalze 11 mit der Solldrehzahl der Andrückwalze verglichen. Die Steuereinrichtung 31 steuert den Umrichter 30 an, um den Spulspindelantrieb 29 derart zu verstellen, daß die von der Spulenoberfläche angetriebene Andrückwalze ihre Solldrehzahl erreicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 dient der Lagesensor 56 dazu, die momentane Lage des Spulrevolvers 18 zu erfassen und der Steuereinrichtung 31 aufzugeben. Es ist jedoch auch möglich, einen Lagesensor im Bereich der Schwinge 48 der Andrückwalze 11 anzubringen - wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt -. Hierbei registriert der Lagesensor 56 die Lage der Schwinge 48. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn während einer Phase der Spulreise der wachsende Durchmesser durch Aus­ weichen der Andrückwalze 11 aufgenommen wird. In dieser Phase steht der Spulrevolver 18 fest. Die Schwinge 48 wird durch die Zylinderkolbeneinheit 21 bewegt. Hierzu ist eine Ansteuerung der Kolbenzylindereinheit durch die Steuereinrichtung 31 vorgesehen.
Die Lage des Spulrevolvers 18 und auch die Lage der Schwinge 48 können hierbei vorteilhaft durch einen als Winkelgeber ausgebildeten Lagesensor erfaßt werden. Um die Positionen der Andrückwalze 11 und der Spulspindel 5 exakt zu bestimmen und anzusteuern, ist es jedoch Voraussetzung, daß die Andrückwalze ständig im Umfangskontakt mit der Spule 6 ist.
Die Aufspulmaschine nach Fig. 1 und Fig. 2 könnte zum unterbrochenen Aufwickeln eines Fadens eine zweite um ca. 180° angebrachte Spulspindel aufweisen. Nachdem auf einer der Spulspindeln eine Vollspule gewickelt ist, wird die zweite Spulspindel durch den Spulspindelträger in die Betriebsposition verschwenkt und der Faden kann nach dem Umlegen weiter gewickelt werden.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auf­ spulmaschine gezeigt. Hierbei sind gleiche Funktionsteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 ist bei dieser Aufspulmaschine die Spulspindel 5 in ihrer Position während der Spulreise unverändert.
Der Spulspindelträger (hier nicht gezeigt) kann hierbei eine Linearführung oder eine Schwinge oder ein Spulrevolver sein. Während der Spulreise wird somit die Position der Andrückwalze verändert. Hierzu ist die Andrückwalze 5 an einem Träger 55 drehbar gelagert. Der Träger 55 ist elastisch an einem als Schlitten 27 ausgebildeten Walzenträger angeordnet. Der Schlitten 27 ist höhenverstellbar an einer Führung 28 befestigt. In Fadenlaufrichtung oberhalb der Andrückwalze ist die Changiereinrichtung 4 an dem Schlitten 27 befestigt. An dem Schlitten 27 greift ein Linearantrieb 54 an. Der Linear­ antrieb 54 ist über eine Kolbenstange 57 mit dem Schlitten 27 verbunden. Der Linearantrieb 54 wird über ein Steuerventil 51 angesteuert. Das Steuerventil 31 ist mit einer Druckquelle 52 verbunden. Das Steuerventil 51 ist mit der Steuereinrichtung 35 gekoppelt. Der Steuereinrichtung 31 werden die Drehzahlsignale der Andrückwalze mittels eines Drehzahlsensors 53 aufgegeben. Ebenfalls wird die Lage des Schlittens 27 über den Lagesensor 56 erfaßt und der Steuereinrichtung 31 zugeführt.
Der Faden 3 wird über den Kopffadenführer 1 der Aufspulmaschine zugeführt. Nachdem der Faden 3 die Changiereinrichtung 4 durchlaufen hat, trifft der Faden auf die Andrückwalze 11 und wird sodann auf der Spule 6 abgelegt. Hierbei wird die Andrückwalze 11 teilumschlungen. Die Changiereinrichtung ist hierbei als Flügelchangierung ausgeführt. Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 Bezug genommen.
Es ist jedoch auch möglich, die Changiereinrichtung als sogenannte "Kehrge­ windewellenchangierung" auszuführen. Hierbei wird der Changierfadenführer in einer Nut einer Kehrgewindewelle geführt.
Bei wachsendem Spulendurchmesser der Spule 6 wird sich nun die Drehzahl der Andrückwalze verändern. Diese Änderung wird über den Drehzahlsensor 53 erfaßt und der Steuereinrichtung 31 aufgegeben. Die Steuereinrichtung ermittelt die pro vorgegebener Zeiteinheit T veränderte Drehzahl der Andrückwalze.
Aus der Drehzahländerung δnK, dem zu Beginn des Zeitfensters vorhandenen Spulendurchmesser sowie der Spindeldrehzahl errechnet die Steuereinrichtung den momentan vorhandenen Durchmesser der Spule 6.
Aufgrund einer hinterlegten Sollfunktion, die den Zusammenhang zwischen der Höhe des Schlittens und dem Spulendurchmesser angibt, wird eine Soll- Position des Schlittens 27 ermittelt. Die momentane Ist-Position des Schlittens 27 wird der Steuereinrichtung 31 über den Lagesensor 56 aufgegeben. Somit erzeugt die Steuereinrichtung 31 ein Stellsignal, das dem Steuerventil 51 zur Steuerung des Linearantriebes 54 aufgegeben wird. Der Schlitten 27 wird nun durch den Linearantrieb 54 in seine Soll-Position verschoben.
Die Drehzahlregelung der Spulspindel 5 wird hier ebenfalls gleichzeitig von der Steuereinrichtung 31 durchgeführt. Die Vorgehensweise ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Insoweit wird Bezug genommen auf die Beschreibung zu den Fig. 1 und 2.
In Fig. 4 ist ein Diagramm gezeigt, das den ungeregelten Verlauf der Drehzahl nk der Andrückwalze während der Spulreise zeigt. Ohne Regelung würde die Drehzahl der Andrückwalze hyperbolisch mit zunehmendem Spu­ lendurchmesser ansteigen, d. h., im Bereich kleiner Spulendurchmesser weist die Kurve eine größere Steigung auf als im Bereich größerer Spulendurch­ messer. Durch die Steigung dieser Kurve, die durch das Verhältnis δnk zu δD gekennzeichnet ist, ist jeder Zeitpunkt der Spulenreise exakt definiert.
Damit läßt sich allein aus der Drehzahländerung der Kontaktwalze der Durch­ messerzuwachs berechnen.
Aus dem Durchmesserzuwachs δD kann jeweils der dazugehörige Spu­ lendurchmesser berechnet werden, da der Ausgangsdurchmesser durch den Durchmesser der Spulhülse vorgegeben ist.
Das Zeitfenster mit der Zeit T wird über einen Impulsgeber der Steuereinrichtung vorgegeben. Die Zeit kann hierbei derart bemessen sein, daß eine nahezu kontinuierliche Ausweichbewegung der Andrückwalze oder der Spulspindel ausgeführt werden kann. Das Zeitfenster würde dabei im Bereich L15ms liegen.
Hierbei ist für die Anwendung des Verfahrens unerheblich, an welchem Träger die Andrückwalze oder die Spulspindel gelagert ist und geführt wird.
Um zu vermeiden, daß bei einer derartigen Steuerung bei zu geringer Ausweichbewegung der Andrückwalze oder der Spulspindel die Anlagekraft anwächst, kann die Steuerung mit einem übergeordneten Regelungszyklus überlagert werden. Dabei wird in einem vorgegebenen Zyklus die Positionsänderung der Andrückwalze oder der Spulspindel bewußt übersteuert, so daß im nachfolgenden Zeitfenster ein Absenken der Drehzahl der An­ drückwalze folgt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Relativstellung zwischen der Andrückwalze und der Spule im wesentlichen während der gesamten Spulreise beibehalten wird.
Bezugszeichenliste
1
Kopffadenführer
2
Fadenlaufrichtung
3
Faden
4
Changiereinrichtung
5
Spulspindel
6
Spule
7
Flügel
8
Flügel
9
Leitlineal
10
Spulhülse
11
Andrückwalze
12
Rotor
13
Rotor
14
Changiermotor
17
Lieferwerk
18
Spulenrevolver
19
Umfang
20
Kugellager
21
Zylinderkolbeneinheit
22
Changiergetriebe
25
Umrichter
27
Schlitten
28
Führung
29
Motor
30
Umrichter
31
Steuereinrichtung
33
Antriebsmotor
34
Schwenkachse
48
Schwinge
49
Schwinge
50
Schwenkachse
51
Steuerventil
52
Druckquelle
53
Zahlsensor
54
Linearantrieb
55
Träger
56
Lagesensor
57
Kolbenstange
58
Drehrichtung

Claims (19)

1. Verfahren zum Steuern einer Aufspulmaschine, bei welchem ein Faden mit konstanter Geschwindigkeit zu einer Spule gewickelt wird, bei welchem die Spule auf einer angetriebenen Spulspindel aufgespannt ist, bei welchem die Oberflächengeschwindigkeit der Spule durch eine an der Oberfläche anliegenden Andrückwalze gemessen und geregelt wird und bei welchem der Achsabstand zwischen der Andrückwalze und der Spul­ spindel in Abhängigkeit von dem Spulendurchmesser durch eine ge­ steuerte Positionsänderung der Spulspindel oder der Andrückwalze verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehzahländerung δnk der Andrückwalzendrehzahl in einem vor­ gegebenen Zeitfenster T gemessen wird und
daß die Positionsänderung in Abhängigkeit von der Drehzahländerung δnk gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Erhöhung der Andrückwalzendrehzahl ein Spulendurchmesserzu­ wachs δD der Spule aus der Drehzahländerung δnk, der Drehzahl der Spulspindel und dem zu Beginn des Zeitfensters vorhandene Spulendurchmesser berechnet wird und daß aus dem Spulendurchmesserzuwachs δD ein Stellsignal zur Steuerung einer Positionsänderung in Richtung Vergrößerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spulspindel erzeugt wird und
bei einer Absenkung der Andrückwalzendrehzahl ein Stellsignal zur Steuerung der Positionsänderung in Richtung Verringerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spulspindel erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgesenkter Andrückwalzendrehzahl die Positionsänderung derart ge­ steuert wird, daß die Position auf den Eingangswert der Position des vorhergehenden Zeitfensters gestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Drehzahländerung der am Ende des Zeitfensters vorhandene Spulendurchmesser berechnet wird, der zugleich den Eingangswert des Spulendurchmessers des folgenden Zeitfenster darstellt und daß aus dem Spulendurchmesser ein Stellsignal zur Steuerung einer Positionsänderung der Andrückwalze oder der Spulspindel erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Positionsänderung eine Position angesteuert wird, die aus einer vorgegebenen Sollfunktion ermittelt wird, welche den geometrischen Zusammenhang zwischen dem Spulendurchmesser und der Position der Andrückwalze oder der Position der Spulspindel angibt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückwalze oder die Spulspindel durch einen angetrieben schwenkbaren Träger bewegt wird, wobei die Position der Andrückwalze oder der Spulspindel durch eine Winkellage des Trägers bestimmt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückwalze oder die Spulspindel durch einen linearangetriebenen Träger bewegt wird, wobei die Position der Andrückwalze oder der Spulspindel durch eine Höhenlage des Trägers bestimmt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Positionsänderung eine Position angesteuert wird, die aus einer vorgegebenen Sollfunktion ermittelt wird, weiche den Zusammenhang zwischen dem Spulendurchmesserzuwachs und der Position der Andrückwalze oder der Position der Spulspindel angibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Positionsänderung eine Position angesteuert wird, die aus dem vor Beginn des Zeitfensters vorhandenen Spulendurchmesser, dem Spulendurchmesserzuwachs und der Ausgangsposition von Andrückwalze oder Spulspindel berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Spulreise in vorgegebenen Zeitabständen eine Positionsänderung in Richtung Vergrößerung des Achsabstandes zwischen der Andrückwalze und der Spulspindel eingestellt wird, bei welcher die Andrückwalzendrehzahl abfällt.
11. Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens (3) zu einer Spule (6) mit einer zur Aufnahme der Spule (6) angetriebenen Spulspindel (5), mit einer an der Oberfläche der Spule (5) anliegenden Andrückwalze (11), mit einem Antrieb (33, 54) zur gesteuerten Positionsänderung der Spulspindel 5 oder der Andrückwalze (11) im Sinn einer Änderung des Achsabstandes zwischen der Spulspindel (5) und der Andrückwalze (11) und mit einem die Drehzahl der Andrückwalze erfassenden Drehzahlsensor (53), der mit einer die Umfangsgeschwindigkeit der Spule (5) regelnden Steuerein­ richtung (31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (31) mit einem Lagesensor (56) verbunden ist, der die momentane Position der Andrückwalze (11) oder der Spul­ spindel (5) erfaßt,
und daß der Antrieb (33) durch die Steuereinrichtung (31) derart an­ steuerbar ist, daß bei Änderung der Drehzahl (11) der Andrückwalze (11) eine Positionsänderung der Andrückwalze (11) oder der Spulspindel (5) ausführbar ist.
12. Aufspulmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulspindel (5) an einem beweglichen Spindelträger (18) gelagert ist, welcher in seiner Lage durch den Lagesensor bestimmbar und durch den Antrieb (33) veränderbar ist.
13. Aufspulmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelträger (18) als einseitig drehbar gelagerte Schwinge ausgebildet ist.
14. Aufspulmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge mittig gelagert ist, wobei die Spulspindel an einem Ende der Schwinge angeordnet ist und wobei an dem gegenüberliegenden Ende der Schwinge eine Aufnahmeeinrichtung für eine zweite Spulspindel angeordnet ist.
15. Aufspulmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge ein drehbar gelagerten Spulrevolver (18) ist.
16. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückwalze (11) an einem beweglichen Walzenträger (27), (48) gelagert ist, welcher in seiner Lage durch den Lagesensor (56) be­ stimmbar und durch den Antrieb (54), (21) veränderbar ist.
17. Aufspulmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenträger eine schwenkbare Schwinge (48) ist, die einseitig im Maschinengestell gelagert ist.
18. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagesensor (56) ein Winkelgeber ist.
19. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (31) mit einem Impulsgeber gekoppelt ist, welcher die Zeit T des Zeitfensters vorgibt.
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