DE3241362A1 - Fadenspannungsregler - Google Patents

Description

• Fadenspannungsregler
• Die Erfindung betrifft einen Fadenspannungsregler, mit einem Basisteil, einem beweglich an dem Basisteil gehaltenen, den Fadenlauf umlenkenden Fadentaster, einer an dem Fadentaster angreifenden Spannkraftausgleichseinrichtung, einer abhängig von der Tastposition des Fadentasters digital schaltenden Positionsschalteranordnung und einer von der Positionsschalteranordnung elektrisch steuerbaren Fadenbremse im Fadenlauf vor dem Fadentaster.
• Ein derartiger Fadenspannungsregler ist aus dem Schweizer Patent 2 125 541 bekannt. Der von einer Ablauf spule kommende Faden läuft über ene Spannerscheibe einer nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden elektromagnetischen Bremse und dann zwischen zwei Fadenführungen über das freie Ende eines drehbar an einem Rahmenteil gehaltenen Tasthebels. Der Tasthebel wird von einer Feder gegen den von einer Abzugseinrichtung mit gleichbleibender Kraft gezogenen Faden gedrückt und zieht zwischen den beiden Führungen eine Schlaufe mit relativ großem öffnungswinkelaus dem Fadenverlauf.
• Der Tasthebel betätigt einen Schaltkontakt im Erregerstromkreis der elektromagnetischen Bremse, der bei nachlassender Fadenspannung die Bremse einschaltet und bei zunehmender Fadenspannung die Bremse ausschaltet.
• Eine derartige Zweipunktregeluhg ist relativ ungenau. Sie setzt eine konstante Abzugspannung des Fadens voraus und erzeugt eine kontinuierliche Regel schwingung um den gewünschten Wert der Fadenspannung.
• Aus der CH-PS 225 541 ist es ferner bekannt anstelle des Schaltkontakts einen mittels des Tasthebels kontinuierlich änderbaren, variablen ohmschen oder induktiven Widerstand in den Erregerstromkreis der elektromagnetischen Bremse zu schalten. Bei derartigen Lösungen müssen relativ große Massen bewegt werden. Der bekannte Fadenspannungsregler läßt sich deshalb nicht einsetzen, wenn der Fadenspannung periodische Schwingungen überlagert sind, wie sie z.B. bei Kreuzwickel-Spulmaschinen auftreten. Da der Regler des bekannten Fadenspannungsreglers als Proportionalregler (P-Regler) ausgebildet ist, können -größere Störgrößen zu relativ großen Regelabweichungen führen. Darüber hinaus kann es zu Betriebsstörungen kommen, wenn der Positionsgeber des bekannten Fadenspannungsreglers in stark verschmutzter Umgebung eingestzt wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es einen Fadenspannungsregler, bei welchem die Tastposition des Fadentasters durch eine digital schaltende Positionsschalteranordnung erfaßt wird, so zu verbessern, daß der Fadenspannungsregler auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen verschleißfrei und betriebssicher, quasi stetig arbeitet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei vom Fadentaster in gesonderten Tastpositionen berührungsfrei schaltbare und entsprechend ihren Schaltzuständen Rechtecksignale erzeugende Schalterstufen und durch eine die Fadenbremse steuernde Integrationsstufe zur Erzeugung eines von der Integrationszeit abhängigen Signals, welche in einer vorbestimmten Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse der Rechtecksignale der beiden Schalterstufen in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen und welche entgegengesetzt der vorbestimmten Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse entgegengesetzt der vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen.
• Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen erzeugen digitale Ausgangssignale, die mittels der Integrationsstufe zu einem die Abweichung der Fadenspannung von einem Sollwert nach Größe und Richtung bezeichnenden Signal umgewandelt werden. Die Bremskraft der Fadenbremse wird hierbei so eingestellt, daß der Fadentaster im Mittel eine Position zwischen den beiden Schaltstellungen der Schalterstufen einnimmt. Die Fadenspannung kann durch Einstellen der von der Spannkraftausgleichseinrichtung auf den Fadentaster ausgeübten Rückstellkraft variiert werden.
• Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen erzeugen vielfach Ausgangssignale nur solange, als sich der Fadentaster in ihrem Ansprechbereich befindet. Zweckmäßigerweise ist deshalb an die beiden Schalterstufen eine bistabile Speicherstufe angeschlossen, die vom Rechtecksignal der einen Schalterstufe in ihren einen Schaltzustand geschaltet und vom Rechtecksignal der anderen Schalterstufe in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird.
• Soweit sich die Ansprechbereiche der beiden Schalterstufen nicht überlappen, kann ein herkömmliches setz- bzw. rücksetzbares Flip-Flop (RS-Flip-Flop) benutzt werden. Das Ausgangssignal der Speicherstufe stellt wiederum ein Rechtecksignal dar, dessen Pegel die Integrationsrichtung steuert.
• Die Regeleigenschaften des Fadenspannungsreglers sind umso genauer, je kleiner der zum Umschalten der Speicherstufe erforderliche Hub des Fadentasters ist. Die Ansprechbereiche der beiden Schalterstufeh und damit die Schaltinformation der von diesen Schalterstufen erzeugten Rechtecksignale können überlappt sein, wenn die bistabile Speicherstufe mit dem überlapptem Beginn der Schaltinformation des Rechtecksignals einer der beiden Schalterstufen in einen vorbestimmten ihrer beiden Schaltzustände geschaltet wird und bei überlapptem Ende der Schaltinformation des Rechtecksignals derselben Schalterstufe in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird. Trotzdem sich die Ansprechbereiche der bei den Schalterstufen überlappen, läßt sich auf diese Weise ein scharf definierter Schaltpunkt der bistabilen Speicherstufe erzielen. Eine Speicherstufe mit den vorstehenden Eigenschaften kann auf sehr einfache Weise aus zwei gegenseitig rückgekoppelten NAND-Gattern oder NOR-Gattern aufgebaut werden.
• Bei einer Vielzahl Anwendungsfälle, beispielsweise bei Kreuzwickel-Spulmaschinen,sind der Fadenspannung periodische Schwankungen überlagert. Die Integrationsstufe umfaßt deshalb bevorzugt einen mittelwrtbildenden Speicher oder besitzt mittelwertbildende Eigenschaften, die diese perioduschen Schwankungen herausmitteln.
• Beispielsweise kann es sich bei der Integrationsstufe um ein RC-Integrationsglied handeln, welches die Rechteckausgangssignale entweder der Schalterstufen unmittelbar oder aber der mittels der bistabilen Speicherstufe gespeicherten Schaltzustände integriert. Durch geeignete Wahl der Zeitkonstanten des RC-Intngrationsglieds läßt sich das Integrationsglied zur Mittelwertbildung mit ausnutzen. Für digitale Anwendungsfälle, insbesondere bei Verwendung eines Mikroprozessors als Regler, kann ein Vorwärts-Rückwärtszähler vorgesehen sein, welcher die mit relativ hoher Frequenz aufeinanderfolgenden Impulse eines Taktgenerators zählt und dessen Zählrichtung abhängig von den Rechteck- signalen der Schalterstufen bzw. der bistabilen Speicherstufe steuerbar ist. Die Taktfrequenz des Taktgenerators beträgt ein Mehrfaches der Frequenz eventueller periodischer Schwankungen der Fadenspannung. Ein solcher Vorwärts-Rückwärtszähler wird auf eine mittlere Zählstellung voreingestellt, von der aus er vorwärts- bzw. rückwärtszählen kann. Zählstellungen größer als die voreingestellte Mittelstellung werden z.B. positiven Fadenspannungsabweichungen zugeordnet, Zählstellungen kleiner als die Mittelstellung negativen Fadenspannungsabweichungen.
• Einem derartigen Vorwärts-Rückwärtszähler ist bevorzugt eine Mittelwertspeicherstufe nachgeschaltet, in die zu Zeitpunkten, die durch wenigstens eines der beiden Rechtecksignale bestimmt sind,'Zählinhaltsproben einschreibbar sind und die ein den Mittelwert einer vorgegebenen Anzahl der Proben entsprechendes Mittelwertsignal zur Steuerung der Fadenbremse abgibt. Die Mittelwertspeicherstufe kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie die Zahlenwerte der vorgegebenen Anzahl Proben addiert und durch die Anzahl dividiert. Bei einer derartigen Mittelwertspeiz cherstufe sind allerdings die Intervalle, in welchen der Mittelwert geändert wird, relativ groß. Der Mittelwert läßt sich nach jeder Periode der Fadenspannungsschwankung aktualisieren, wenn ein Zahlen-Schieberegister mit einer vorgegebenen Anzahl Zahlenspeicherstufen zur Mittelwertbildung benutzt wird. Das Zahlen-Schieberegister nimmt im Schiebetakt eines der Rechtecksignale die Zählinhaltsproben auf und schiebt sie durch die Zahlenspeicherstufen.
• An die Zahlenspeicherstufen ist eine Mittelwertbildungsstufe angeschlossen, die kontinuierlich ein Mittelwertsignal erzeugt.
• Das Ausgangssignal der Integrationsstufe bezeichnet die Fadenspannungsabweichung nach Größe und Richtung. Zwischen die Integrationsstufe und die Fadenbremse kann zur Verbesserung des Regelverhaltens ein Regler mit PI- oder PID- Verhalten geschaltet sein. Ein solcher Regler kann durch einen Mikroprozessor realisiert sein.
• Die bei einer Vielzahl Anwendungsfälle, beispielsweise bei Kreuzwickel-Spulmaschinen auftretenden periodischen Geschwindigkeitsänderungen führen bei herkömmlichen Fadenspannungsreglern zu Spannungsschwankungen an der Fadenbremse, die das Regelverhalten unerwünscht beeinflussen. Solche Fadenspannungsschwankungen lassen sich vermeiden, wenn der Fadentaster als Fadenspeicher ausgenutzt wird, der bei Fadengeschwindigkeitsänderungen den sich ändernden Fadenbedarf ausgleicht und Rückwirkungen der periodischen Geschwindigkeitsschwankungen auf die Fadenspannung im Bereich der Fadenbremse kompensiert. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn bei von Federn rückgestellten Fadentastetn die Eigenfrequenz des Fadentaster-Feder-Systems ungefähr gleich der Grundfrequenz der durch Geschwindigkeitsschwankungen des' Fadens hervorgerufenen Betriebsschwingung des Fadentasters bemessen ist. Die Kompensation gelingt umso besser, je weicher die Feder ist.
• Bei Ausführungsformen, bei welchen der Fadentaster als drehbar an dem Basisteil gelagerter Tasthebel ausgebildet ist, wird deshalb bevorzugt eine Spiralfeder benutzt.
• Zweckmäßigerweise ist der Faden in einer Schleife von etwa 1800 um den Fadenfolgerteil des Tasthebels, beispielsweise um eine am freien Ende des Tasthebels gelagerte Rolle geführt. Nach dem Flaschenzugprinzip ergibt sich eine Kraftverdoppelung zwischen Fadenspannung und Federkraft. Der Tasthebel kann relativ große Geschwindigkeitsänderungen ausgleichen und bei Geschwindigkeitsänderungen relativ große Fadenabschnitte speichern bzw. abgeben. Die Snhleife verläuft hierbei zweckmäßigerweise etwa tangential zur Bewegungsbahn des Fadenfolgerteils.
• Spannungsänderungen aufgrund von Änderungen der Fadengeschwindigkeit entstehen nicht zuletzt durch Tragheitsmomente der bei der Geschwindigkeitsänderung zu beschleuni- genden oder abzubremsenden Teile des Fadenspannungsreglers.
• Die bewegten Teile des Fadentasters sollen ein möglichst geringes Trägheitsmoment haben. Werden Tasthebel als Fadentaster benutzt, so sind diese bevorzugt als Profil-Formteil ausgebildet, dessen Trägheitsmoment bei geringem Gewicht relativ klein bleibt. Auch die bewegten Teile der Fadenbremse sollen möglichst kleines Gewicht und kleines Trägheitsmoment haben, um Totzeiten bei einer Änderung des Fehlersignals gering zu halten.
• Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen können als kapazitive oder induktive Näherungsschalter ausgebildet sein. Geeignet sind insbesondere magnetfeldempfindliche Schalter, vorzugsweise Hall-Schalter, die von einem am Fadentaster angebrachtem Dauermagnet geschaltet werden.
• Derartige Schalter sind der im Betrieb sich ergebenden hohen Schaltspielzahl von beispielsweise 50 Millionen Schaltspielen pro Monat dauerhaft gewachsen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des elektrischen und mechanischen Prinzips eines erfindungsgemäßen Fadenspannungsreglers; Fig. 2 einBlockschaltbild des Fadenspannungsreglers nach Fig 1; Fig. 3a-d Diagramme mechanischer und elektrischer Größen des Fadenspannungsreglers, gezeichnet in Abhängigkeit von der Zeit t; Fig. 4 ein Schaltbild eines im Fadenspannungsregler nach Fig. 2 verwendbaren Flip-Flops und Fig. 5a-e Diagramme entsprechend den Diagrammen der Fig. 3 bei überlappend schaltenden Schalterstufen.
• Fig. 1 zeigt das Prinzip eines Fadenspannungsreglers einer Kreuzwickel-Spulmaschine, die einen Faden 1 von einer Vorlagespule 3 zieht und zu einer zylindrischen oder konischen Kreuzwickelspu- 5 aufwickelt. Die Kreuzwickelspule 5 wird mit konstanter Drehzahl angetrieben, wobei ein beispielsweise über ein Kurvengetriebe gesteuerter Fadenführer 7 in herkömmlicher Weise zur Bildung des Kreuzwickelmusters axial zur Spule 5 führt. Der Faden 1 wird im Bereich der Vorlagespule 3 von einer öse 2 geführt und läuft dann im Reibschluß über ein Spannrad 9 einer elektrisch steuerbaren Fadenbremse 11, die, wie nachstehend noch näher erläutert, für eine konstante Fadenspannung in dem vom Spannrad 9 zur Spule 5 verlaufenden Fadenabschnitt sorgt. Der vom Spannrad 9 ablaufende Faden läuft über eine Umlenkrolle 13, eine am freien Ende eines Tasthebels 15 gelagerte Rolle 17 zu einer feststehenden Öse 19 im Bereich des axial zur Spule 5 sich hin- und herbewegenden Fadenführers 7.
• Der auch als "Tänzerhebel" bezeichnete Tasthebel 15 ist an einem nicht näher dargestellten Basisteil 21 drehbar gelagert und wird von einer relativ weichen Spiralfeder 23 so vorgespannt, daß die Rolle 17 zwischen der Umlerkrolle 13 und der Öse 19 eine Schleife 25 aus dem Faden 1 zieht.
• Die Rolle 13 und die Öse 19 sind so angeordnet, daß die Schenkel der Schleife 25 etwa tangential zu der durch Pfeile 27 angedeuteten Bewegungsbahn der Rolle 17 verläuft. Die Schleife 25 umschlingt die Rolle 17 über einen Winkel von etwa 1800. Nach Art eines "Flaschenzugs", dessen bewegliche Rolle durch die Rolle 17 gebildet wird, muß die Spiralfeder 23 im Gleichgewichtszustand eine Kraft auf die Rolle 17 ausüben, die doppelt so groß wie die Fadenspannung ist.
• Zwischen ihren beiden, bei 29 bzw. 31 angedeuteten Endstellungen kann die Rolle 17 einen relativ großen Fadenabschnitt speichern bzw. abgeben.
• Die Spiralfeder 23 bildet zusammen mit dem Tasthebel 15 ein schwingfähiges System, dessen Eigenfrequenz (ohne Faden) etwa gleich der Grundfrequenz der periodischen, von der Fadengeschwindigkeitsschwankung hervorgerufenen Pendelbewegung des Tasthebels 15 gewählt ist. Eine derartige Eigenfrequenz stellt sich bei relativ geringer Steifigkeit der Spiralfeder 23 ein und stellt sicher, daß am Spannrad 9 der Fadenbremse 11 nahezu keine Fadenspannungsschwankungen aufgrund der Geschwindigkeitsänderungen auftreten.
• Die Rolle 17 bewegt sich bei der Kompensation der Geschwindigkeitsschwankungen um eine Mittellage, die durch die Bremskraft der Fadenbremse 11 einerseits und die Gegenkraft der Spiralfseder 23 andererseits bestimmt wird.
• Die Gegenkraft der Spiralfeder 23 kann durch Verschieben bzw. Justieren ihres Angriffspunkts 33 am Basisteil 21 eingestellt werden. Das Bremsdrehmoment der Fadenbremse 11 wird von einem Regelkreis 35 so nachgeregelt, daß die Mittellage der Rolle 17 gleichbleibt. Der Regelkreis 35 weist zwei berührungsfrei schaltende Hall-Schalter H1 und H2 auf, die von einem Dauermagnet 37 an dem Tasthebel 15 geschaltet werden, wenn sich der Magnet 37 im Ansprechbereich der Hall-Schalter H1 und H2 befindet. Die Ansprechbereiche H1, H2 sind in Bewegungsrichtung des Magnets 37 so gegeneinander versetzt, daß jeweils nur der zuerst vom Magnet 37 überstrichene Hall-Schalter auch zuerst ausgelöst wird. Die Hall-Schalter bzw. Hall-Generatoren H1, H2 erzeugen Rechtecksignale, die in einer Aufbereitungsschaltung 39 zu einem Fehlersignal aufbereitet werden, welches die mittlere Fadenspannungsabweichung nach Größe und Richtung repräsentiert. Das Fehlersignal wird einem Regler 41 mit PI- oder PID-Verhalten zugeführt, der die Fadenbremse 11 quasi stetig steuert.
• Die Fadenbremse 11 ist als Hysteresebremse ausgebildet, womit ihr Bremsdrehmoment unabhängig von der Drehzahl der Spannrolle 9 ist. Um das Nachlaufen der Spannrolle 9 bzw.
• Beschleunigungsverzögerungen zu vermeiden, ist das Trägheitsmoment der Spannrolle 9 und der mit ihr verbundenen drehenden Teile der Fadenbremse 11 möglichst klein gehalten. Entsprechendes gilt für den Tasthebel 15 mit der daran angebrachten Rolle 17, um bei Geschwindigkeitsänderungen des Fadens 1 Rückwirkungen auf die Fadenspannung möglichst klein und den Faden immer gespannt zu halten.
• Der Tasthebel 15 ist zu diesem Zweck als Profilformteil mit geringem Gewicht und geringem Trägheitsmoment ausgebildet.
• Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Aufbereitungsschaltung 39. Die beiden Hall-Schalter H1 und H2 sind in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführt und umfassen ein Hallelement sowie einen Verstärker, dessen Ausgangstransistor einen offenen Kollektor hat. Der Kollektor-Ausgangsanschluß des Hall-Schalters H1 ist mit einem Lastwiderstand 43 und einem Rücksetzeingang R einer bistabilen Speicherstufe, z.B. eines Flip-Flops 45, verbunden. Der Kollektor-Ausgangsanschluß des Hall-Schalters H2 ist mit einem Lastwiderstand 47 und einem Setzeingang S des Flip-Flops 45 verbunden. Eine nicht näher dargestellte Betriebsspannungsquelle ist über einen Spannungsanschluß 49 mit Spannungsversorgungsanschlüssen der Hall-Schalter H1, H2 des Flip-Flops 45 und den Lastwiderständen 43, 47 verbunden. Das Flip-Flop 45 hat einen Ausgang Q1, der mit dem Zählrichtungssteuereinganq eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 51 verbunden ist, welcher Taktimpulse eines Taktgenerators 53 ausgehend von einer voreinstellbaren Zählmittelstellung vorwärts oder rückwärts zählt, je nachdem, welchen seiner beiden Schaltzustände das Flip-Flop 45 einnimmt. Die Hall-Schalter H1 und H2 geben an ihren Kollektor-Ausgangsanschlüssen ein Stromsignal ab, solange sich der Magnet 37 im Ansprechbereich des Hall-Schalters befindet, womit das Potential an den kollektorseitigen Anschlüssen der Lastwiderstände 43, 47 Massepotential annimmt.
• Fig. 3 zeigt mit einer durchgehenden Schwingungslinie 55 ein Bewegungs-Zeitdiagramm des Magnets 37 und damit der Rolle 17. Der Magnet 37 führt aufgrund der periodischen Geschwindigkeitsänderung des Fadens eine Pendelbewegung um die etwa in der Mitte zwischen den Hall-Schaltern H1 und H2 gelegene Gleichgewichtsstellung des Hebels 15.
• Fig. 3b zeigt mit einer durchgehenden Linie die Null-Impulse 55 am Rücksetzeingang R des Flip-Flops 45, welche entstehen, wenn sich der Magnet 37 über den Ansprechbereich des Hall-Schalters H1 hinwegbewegt. In Fig. 3c sind mit durchgehenden Linien die Null-Impulse 57 am Setzeingang S des Flip-Flops 45 eingezeichnet, die sich ergeben, wenn der Magnet 37 über den Hall-Schalter H2 hinwegbewegt wird. Der dem Setzeingang S zugeordnete Ausgang Q1 liefert, wie Fig. 3d mit durchgezogenen Linien zeigt, ein Rechtecksignal, dessen Impulsvorderflanken durch die Setzimpulse 57 und dessen Rückflanken 61 durch die Rücksetzimpulse 55 bestimmt sind. Das Tastverhältnis des Rechtecksignals am Ausgang Q1 ist in der Gleichgewichtslage gleich 1. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 51 wird damit während gleicher Zeiträume periodisch vorwärts-und rückwärtsgezählt. An dem Zähler 51 ist eine nachstehend noch näher erläuterte Mittelwertbildungsschaltung 62 angeschlossen, die pro Periode der Pendelschwingung des Hebels 15 eine Zählinhaltsprobe aus dem Zähler 51 übernimmt und ein Mittelwertsignal liefert, welches dem Mittelwert einer vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Zählinhaltsproben entspricht. Das Mittelwertsignal steuert über den Regler 41 (Fig. 1) die Fadenbremse 11.
• Ändert sich der Mittelwert der Fadenspannung, so verschiebt sich die Gleichgewichtslage des Magnets 13 relativ zu den Hall-Schaltern H1 und H2. Mit strichpunktierten Linien ist in Fig. 3a eine Verschiebung der Fadenspannung zu größeren Fadenspannungswerten dargestellt. Die Linie 63 bezeichnet die neue Gleichgewichtslage, wie sie sich ohne Regelkreis einstellen würde. Mit 65 sind in Fig. 3b die entsprechend der neuen Gleichgewichtslage am Rücksetzeingang R auftretenden Null-Impulse bezeichnet. Die Null-Impulse am Setzeingang S sind in Fig. 3c mit Strichpunktierten Linien bei 67 eingezeichnet. In Fig. 3d ist mit strichpunktierten Linien bei 69 das Rechteckausgangssignal am Ausgang Q1 dargestellt, dessen Tastverhältnis entsprechend der neuen Gleichgewichtslage von 1 abweicht. Die Zähldauer in Vorsärtsrichtung verringert sich damit im Mittel gegenüber der Zähldauer in Rückwärtsrichtung, womit der Zähler 51 von seiner voreingestellten mittleren Zählstellung rückwärtsgezählt wird.
• Die voreingestellte mittlere Zählstellung entspricht dem Sollwert der Fadenspannung. Eine Verringerung des Mittelwerts der Zählinhaltsproben wirkt damit der vorstehend angenommenen Erhöhung der Fadenspannung entgegen, indem die Erregung der Fadenbremse 11 und damit deren Bremsdrehmoment verringert wird. Bei einer Abweichung der Fadenspannung zu niedrigeren Werten wird analog dazu der Mittelwert der Zählinhaltsproben erhöht.
• Der Zählinhalt des Zählers 51 repräsentiert, bezogen auf seine voreingestellte mittlere Zählstellung nach Größe und Richtung die momentane Abweichung der Faden spannung vom Sollwert.
• Die Mittelwertbildungsschaltung 62 umfaßt eine Vielzahl nach Art eines Schieberegisters miteinander verbundener Zahlenspeicherstufen 71, von denen die erste an den Ausgang des Zählers 51 angeschlossen ist und einmal pro Periode der Geschwindigkeitsminderung des Fadens eine Zählinhaltsprobe übernimmt. Die Probenübernahme wird beispielsweise durch das Rechteckausgangssignal des Ausgangs Q1 des Zählers 45 gesteuert. Die in den Zahlenspeicherstufen 71 gespeicherten Zählinhaltsproben werden im gleichen Takt durch das Schieberegister geschoben. An die Zahlenspeicherstufen 71 ist eine Mittelwertbildungsstufe 73 angeschlossen, die kontinuierlich den arithmetischen Mittelwert der in den Zahlenspeicherstufen 71 gespeicherten Folge von Zählinhaltsproben bildet. Das Ausgangssignal der Mittelwertbildungsstufe 73 repräsentiert zahlenmäßig die mittlere Abweichung der Fadenspannung von dem durch die Gleichgewichtslage des Hebels 15 bestimmten Sollwert nach Größe und Vorzeichen.
• z Bei dem vorstehend erläuterten Flip-Flop 45 kann es sich um eine herkömmliche Flip-Flop-Schaltung handeln, sofern sichergestellt ist, daß die Hall-Schalter H1 und H2 zeitlich überlappungsfrei geschaltet werden. Andererseits soll das Flip-Flop 45 bei kleinem Hub des Hebels 15 in einer möglichst exakten Stellung des Hebels 15 hysteresefrei umgeschaltet werden können. Fig. 4 zeigt eine einfache Ausführungsform einer bistabilen Speicherstufe, die anstelle des Flip-Flops 45 eingesetzt werden kann-und die trotz zeitlich überlappt auftretender Rechteckimpulse der Hall-Schalter H1 und H2 ein Rechtecksignal liefert, dessen Flanken geometrisch exakte Verhält- nisse repräsentieren. Die Speicherschaltung nach Fig. 4 weist zwei NAND-Gatter 75, 77 mit jeweils zwei Eingängen auf, von denen jeweils einer mit dem Ausgang des jeweils anderen NAND-Gatters verbunden ist. Die verbleibenden Eingänge bilden den Setzeingang S bzw. den Rücksetzeingang R.
• Der Ausgang des mit dem Setzeingang S verbundenen NAND-Gatters 77 bildet den Ausgang ol. Der Ausgang des NAND-Gatters 75 ist mit Q2 bezeichnet. Eine derartige tpeicherstufe schaltet entsprechend der nachstehenden Wahrheitstabelle:

  s R Q1 Q2

  O 0 1' 1

  O 1 1 O

  1 0 0 1

  1 1 keine Pegel-

  änderung

  Die Wahrheitstabelle zeigt, daß der Ausgang Q1 durch einen Impuls O am Eingang S auf "1" gesetzt wird und durch einen Impuls "O" am Rücksetzeingang R rückgesetzt wird. Die Schaltung nach Fig. 4 liefert aber am Ausgang Q1 auch dann ein Signal "1", wenn sowohl am Setzeingang S als auch am Rücksetzeingang R "O"-Impulse zeitlich überlappt auftreten.
• Liegen an den Eingängen 5 und R zeitlich überlappt "1"-Signale an, so ändert sich der Schaltzustand der Speicherstufe nicht.
• Fig. 5a zeigt schematisch ein Zeitdiagramm der Bewegungsbahn des Magnets 37 für den Fall, daß die Hall-Schalter H1 und H2 zwar zeitlich nacheinander, jedoch zeitlich überlappt ausgelöst werden. Fig. 5 zeigt die am Eingang R der Schaltung nach Fig. 4 auftretenden Impulse des Hall-Schalters H1; Fig. 5c zeigt die Impulse des Hall-Schalters H2 am Eingang S. Die Rechtecksignale an den Ausgängen Q1 und Q2 der Schaltung nach Fiq. 4 sind in den Fig. 5d und Se jeweils abhängig von der Zeit t dargestellt. Die in der vorstehenden Wahrheitstabelle angegebenen Schalteigenschaften bewirken, daß die Flanken des Rechtecksignals am Ausgang Q1 jeweils mit denjenigen Flanken des Signals am Eingang S zusammenfallen, die mit den Umschaltsignalen am anderen Eingang R zeitlich zusammenfallen. Die Flanken des Rechtecksignals am Eingang S definieren damit exakt den Umschaltzeitpunkt des Rechteckausgangssignals. Die Schaltung nach Fig. 4 läßt sich vorteilhaft einsetzen, wenn der Hebel 15 lediglich kleine Hübe ausführt, wie dies beim Wickeln von Kreuzwickelspulen mit hohem Kreuzungsverhältnis der Fall ist.
• In einer anderen Ausführungsform sind die Hall-Schalter H1 und H2 mit magnetischen Fangblechen 79 bzw. 81 versehen, wie dies in Fig. 1 angdeutet ist. Die Fangbleche 79, 81 vergrößern den Ansprechbereich der Hall-Schalter, so daß jeder der Hall-Schalter eine Hälfte der Bewegungsbahn des Magnets 37 überwacht. In dieser Ausführungsform erübrigt sich das Flip-Flop 45.
• Mit der Spannrolle 9 der Fadenbremse 11 ist ein Impulsgeber 83 (Fig. 1) gekuppelt, der pro Umdrehung des Spannrads 9 eine vorgegebene Anzahl Impulse erzeugt und an einen Zähler 85 abgibt. Der Zählinhalt des Zählers 85 bildet ein Maß für die Länge des auf der Spule 5 aufgewickelten Fadens. Mittels des Zählers 85 kann die Kreuzwickel-Spulmaschine bei Erreichen einer vorbestimmten Länge abgeschaltet werden.

Claims (1)

1. Fadenspannungsregler patentansprüche 1. Fadenspannungsregler, insbesondere für eine Kreuzwickel-Spulmaschine, mit einem Basisteil (21), einem beweglich an dem Basisteil (21) gehaltenen, den Fadenlauf umlenkenden Fadentaster (15), einer an dem Fadentaster (15) angreifenden Spannkraftausgleichseinrichtung (23), einer abhängig von der Tastposition des Fadentasters (15) digital schaltenden Positionsschalteranordnung (H1, H2) und einer von der Positionsschalteranordnung (H1, H2) elektrisch steuerbaren Fadenbremse (11) im Fadenlauf vor dem Fadentaster (15), g e k e n n z e i c h n e t durch zwei vom Fadentaster (15) in gesonderten Tastpositionen berührungsfrei schaltbare und entsprechend ihren Schaltzuständen Rechtecksignale erzeugende Schalterstufen (H1, H2) und durch eine die Fadenbremse (11) steuernde Integrationsstufe (51, 62) zur Erzeugung eines von der Integrationszeit abhängigen Signals, welche in einer vorbestimmten Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse der Rechtecksignale der beiden Schalterstufen (H1, H2) in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen und welche entgegengesetzt der vorbestimmten Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse entgegengesetzt der vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen.

   2. Fadenspannungsregler nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß an die beiden Schalterstufen (H1, H2) eine bistabile Speicherstufe (45; Fig.

   4) angeschlossen ist, die vom Rechtecksignal der einen Schalterstufe (H1) in ihren einen Schaltzustand geschaltet und vom Rechtecksignal der anderen Schalterstufe (H2) in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird.

   3. Fadenspannungsregler nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e- t , daß die bistabile Speicherstufe bei zeitlich überlappendem Auftreten der Schaltinformation der von den beiden Schalterstufen (H1, H2) erzeugten Rechtecksignale mit dem überlappten Beginn der Schaltinformation des Rechtecksiqnals einer der beiden Schalterstufen (H1, H2) in einen ihrer beiden Schaltzustände geschaltet wird und bei überlapptem Ende der Schaltinformation des Rechtecksignals derselben Schalterstufe in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird.

   4. Fadenspannungsregler nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwei NAND-Gatter (75, 77) oder zwei NOR-Gatter vorgesehen sind, deren Ausgänge mit jeweils einem von zwei Eingängen des jeweils anderen Gatters (75, 77) verbunden sind, daß an den jeweils anderen Eingang jedes Gatters (75, 77) eine der beiden Schalterstufen (H1, H2) angeschlossen sind und daß zumindest eines der beiden Gatter (75, 77) die Integrationsrichtung (51, 62) steuert.

   5. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Integrationsstufe (51, 62) einen die Impulse eines Taktgenerators (53) zählenden Vorwärts-Rückwärtszähler (51) aufweist, dessen Zähltichtung abhängig von dem Rechtecksignal zumindest einer der beiden Schalterstufen (H1, H2) steuerbar ist.

   6. Fadenspannungsregler nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Vorwärts-Rückwärtszähler (51) eine Mittelwertspeicherstufe (62) nachgeschaltet ist, in die zu Zeitpunkten, die durch wenigstens eines der beiden Rechtecksignale bestimmt sind, Zählinhaltsproben einschreibbar sind und die ein dem Mittelwert einer vorgegebenen Anzahl der Proben entsprechendes Mittelwertsignal zur Steuerung der Fadenbremse (11) abgibt.

   7. Fadenspannungsregler nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Mittelwertspeicherstufe (62) ein Zahlen-Schieberegister mit einer vorgegebenen Anzahl Zahlenspeicherstufen (71) aufweist, welches die Zählinhaltsproben im Schiebetakt eines der Rechtecksignale aufnimmt und durch die Zahlenspeicherstufen (71) schiebt und daß die Zahlenspeicherstufen (71) an eine Mittelwertbildungsstufe (73) angeschlossen sind, die ein dem Mittelwert der in den Zahlenspeicherstufen (71) gespeicherten Zählinhaltsproben entsprechendes Mittelwertsignal zur Steuerung der Fadenbremse (11) erzeugt.

   8. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Integrationsstufe (54, 62) über einen Regler (41) an die Fadenbremse (11) angeschlossen ist.

   9. Fadenspannungsregler nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Regler (41) PI- oder PID-Verhalten hat.

   10. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannkraftausgleichseinrichtung als Feder (23) ausgebildet ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Eigenfrequenz des Fadentaster-Feder-Systems (15, 23) ungefähr gleich der Grundfrequenz der durch Geschwindigkeitsschwankungen des Fadens hervorgerufenen Betriebsschwingung des Fadentasters (15) bemessen ist.

   11. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fadentaster (15 als drehbar an dem Basisteil (21) gelagerter Tasthebe; (15) ausgebildet ist und eine Feder (23) den Tasthebel (15) entgegen der Fadenspannung vor spannt, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Feder als Spiralfeder (23) ausgebildet ist.

   12. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fadentaster (15) als drehbar an dem Basisteil (21) gelagerter Tasthebel (15) ausgebildet ist und eine Feder (2-3) den Tasthebel (15) entgegen der Fadenspannung vorspannt, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß im Fadenlauf beiderseits des Tasthebels (15) Fadenführungen (13, 7) vorgesehen sind, die den Faden in einer Schleife von etwa 1800 um einen Fadenfolgerteil (17) des Tasthebels (15) führen.

   13. Fadenspannungsregler nach Anspruch 12, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schleife etwa tangential zur Bewegungsbahn des Fadenfolgerteils (17) ver- läuft.

   14. Fadenspannungsregler nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch g é k e n n z e i c h n e t , daß der Tasthebel (15) zhr Verringerung seines Trägheitsmoments als Profil-Formteil ausgebildet ist.

   15. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e h n z e i c h n e t , daß der Fadentaster (15) einen Dauermagnet (37) trägt und daß die Schalterstufen als magnetfeldempfindliche Schalter (H1, H2) ausgebildet sind.

   16. Fadenspannungsregler nach Anspruch 15, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schalter als Hallschalter (H1, H2) ausgebildet sind.

   17. Fadenspannungsregler nach Anspruch 15, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß jeder Schalter (H1, H2) mit einem Magnetfluß-Fangblech (75, 77) versehen ist, über das er im gesamten auf der dem anderen Schalter abgewandten Seite gelegenen Tastpositionsbereich auslösbar ist.

   18. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fadenbremse (11) ein im Reibschluß mit dem Faden stehendes Rad (9) aufweist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Fadenbremse (11) als elektromagnetische Hysteresebremse ausgebildet ist und ein von der Drehzahl des Rads (9) unabhängiges Bremsdrehmoment erzeugt.

   19. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fadenbremse (11) eine Gebereinrichtung aufweist, die ein dem Drehwinkel proportionales Signal an ein integrierende Fadenlängen-Meßstufe abgibt.