DE3810365A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln des spulenumfangs von kreuzspulen und zum verwerten des ergebnisses - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum ermitteln des spulenumfangs von kreuzspulen und zum verwerten des ergebnissesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln
des Spulenumfangs von Kreuzspulen an einer Kreuzspulen
herstellenden Textilmaschine und zum Verwerten des Ergebnisses,
bei dem aus Meßwerten, die von das Anwachsen der Kreuzspule
erfassenden Sensoren produziert werden und die zweckentsprechend
ausgewertet werden, auf den erreichten Umfang der Kreuzspule
geschlossen wird.
An Spulautomaten ist eine "Durchmesserabstellung" bekannt, die
den Benutzer in die Lage versetzt, Spulen mit bestimmten
Enddurchmessern zu produzieren. Die Forderungen an diese
Einrichtung lauten:
- - Genaue Meßmethode des Spulendurchmessers an der jeweiligen Spulstelle,
- - von Spulparametern unabhängige Meßmethode,
- - gute Reproduzierbarkeit der Durchmesserfassung.
Eine einfache Methode, den Durchmesser einer Kreuzspule zu
erfassen, ist die Messung des Rahmenwinkels. Über den Kosinussatz
läßt sich dann der Spulendurchmesser berechnen, da die
Rahmengeometrie gleichbleibt. Diese Meßmethode besitzt darüber
hinaus den Vorteil, von Spulparametern unabhängig zu sein.
Die Nachteile der Methode sind jedoch gravierend. Da die
Winkeländerung während einer Spulreise nur wenige Grad beträgt,
erreicht ein Winkelgeber über den geringen Arbeitswinkel nicht
die geforderte Durchmessergenauigkeit.
Darüber hinaus muß, bedingt durch die ständige Vibration des
Spulenrahmens und damit durch die ständige Veränderung des
Spulenrahmenwinkels, ein Winkelgeber eingesetzt werden, der
verschleißfrei arbeitet. Winkelgeber, die diese Eigenschaften
aufweisen, sind teuer. Zu diesen Kosten muß noch der Aufwand an
Spulstellen-Hardware gerechnet werden, der für die Übermittlung
des Drehwinkelmeßwertes zum Spulstellenrechner benötigt wird.
Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung des Spulendurchmessers ist
die Messung des Periodendauerverhältnisses einer Spulenumdrehung
zu einer Antriebstrommelumdrehung. Mit der Nebenbedingung, daß
die Umfangsgeschwindigkeiten von Trommel und Spule gleich sind,
ergibt dieses Verhältnis, multipliziert mit dem
Trommeldurchmesser, den aktuellen Spulendurchmesser.
Die Vorteile dieses Verfahrens sind die einfache
Realisierungsmöglichkeit und die geringen Kosten. Bei konischen
Kreuzspulen wird nicht der Außendurchmesser bestimmt, sondern der
angetriebene Durchmesser.
Das Verfahren ist ungenau und es ist von den eingestellten
Spulparametern, wie z. B. Fadenspannung, Auflagegewicht,
Trommeltype usw., abhängig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der
Kreuzspulenherstellung zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
das Anwachsen der Kreuzspule repräsentierenden Meßwerte
fortlaufend erfaßt und in mindestens einem Rechner zur weiteren
Auswertung aufbereitet und gegebenenfalls gespeichert werden, daß
beim weiteren Auswerten für jede Spulstelle aufgrund ihrer
Meßdaten fortlaufend in sehr kleinen Zeitabständen immer wieder
neu eine den von Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme
bereinigten aktuellen Spulumfang symbolisierende mathematische
Verknüpfung vorgenommen wird, daß aus dieser Verknüpfung der
aktuelle Spulenumfang beziehungsweise Spulenradius
beziehungsweise Spulendurchmesser errechnet wird und daß das
Verknüpfungsergebnis zum Zweck des Anzeigens, der Einflußnahme
auf den Spulvorgang, der Ermittlung der Fadenlänge und/oder zum
Zweck des Beendens des Spulvorgangs möglichst verzögerungsarm
verwendet wird.
Die Erfindung basiert auf folgenden Erkenntnissen:
Treibt eine zylindrische Antriebstrommel durch Friktion eine
konische Spule an, stellt sich aufgrund der Reibungsverhältnisse
zwischen Trommel und Spule ein Drehzahlverhältnis ein, welches
sich auf den angetriebenen Durchmesser der konischen Spule
bezieht. Zum kleinen Durchmesser hin ist die
Umfangsgeschwindigkeit der Spule kleiner, zum größeren
Spulendurchmesser hin größer als die Umfangsgeschwindigkeit der
Trommel.
Mit der Bedingung
v Trommel = r Trommel · ω Trommel
und
v Spule = v Spule · ω Spule
und der Nebenbedingung:
v Trommel = v Spule
gilt
Formel 1
mit
r Spule | |
= Spulenradius (neutrale Zone) | |
r Trommel | = Trommelradius |
ω Spule | = Spulenwinkelgeschwindigkeit |
ω Trommel | = Trommelwinkelgeschwindigkeit |
T Spule | = Spulenperiodendauer |
T Trommel | = Trommelperiodendauer |
Nach Formel 1 kann der angetriebene Durchmesser der Kreuzspule
bestimmt werden.
Um anhand dieser Formel bei konischen Spulen eine Aussage über
den Außendurchmesser, also Abstelldurchmesser, zu erhalten, wurde
untersucht, nach welchen Gesetzmäßigkeiten sich der angetriebene
Durchmesser während des Spulbetriebes verhält.
Dabei ergab sich folgendes:
Der angetriebene Durchmesser ist von der Fadenspannung, also von
der Kopslaufzeit (Saisonschwankungen), von der Spulenkonizität
und vom Auflagegewicht der Spule abhängig.
Die Lage des angetriebenen Durchmessers auf der Spule ist während
der gesamten Spulenlaufzeit relativ konstant.
Zu unterscheiden sind zwei Phänomene:
- 1. die absolute Lage des angetriebenen Durchmessers beziehungsweise die Veränderung dieser Lage während der Spulenlaufzeit,
- 2. die relative Lage des angetriebenen Durchmessers (Saisonschwankungen) beziehungsweise die Veränderung dieser Lage durch Fadenspannungsschwankungen.
Das erste Phänomen ist abhängig von der Spulenkonizität. Es ist
damit für die Wiederholgenauigkeit der Meßmethode weniger von
Bedeutung.
Das zweite Phänomen ist verantwortlich für die
Wiederholgenauigkeit der Meßmethode. Auffallend ist die große
Bandbreite bei geringer Spulenauflagekraft.
Fadenspannungsschwankungen während einer Kopslaufzeit wirken sich
stark aus. Diese Bandbreite reduziert die Wiederholgenauigkeit
des Verfahrens.
Die Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme wurden weiter
oben erwähnt. Ohne erfindungsgemäße Maßnahmen kann der
Spulenumfang nur unscharf innerhalb einer mehr oder weniger
großen Bandbreite ermittelt werden. Entsprechend ungenau ist die
Einflußnahme auf den Spulvorgang, die Anzeige, die Ermittlung der
Fadenlänge oder das Erfassen des für das Beenden des Spulvorgangs
maßgebenden Spulendurchmessers oder der für das Beenden des
Spulvorgangs maßgebenden Fadenlänge.
Die Erfindung sorgt nun dafür, daß ein von den Zufälligkeiten des
Spulvorgangs bereinigter Spulenumfang mit einer wesentlich
geringeren Ungenauigkeits-Bandbreite ermittelt werden kann, so
daß auch die Einflußnahme auf den Spulvorgang mit viel größerer
Genauigkeit und mit exakterer Reproduzierbarkeit vorgenommen
werden kann, so daß insgesamt eine Qualitätssteigerung der
Kreuzspulenherstellung zu erreichen ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die das
Anwachsen der Kreuzspule repräsentierenden Meßwerte fortlaufend
erfaßt und in mindestens einem den einzelnen Spulstellen der
Textilmaschine zugeordneten Spulstellenrechner zur weiteren
Auswertung aufbereitet werden, daß das weitere Auswerten
gegebenenfalls in einem an den oder die Spulstellenrechner
angeschlossenen übergeordneten Rechner vorgenommen wird, daß
gegebenenfalls im übergeordneten Rechner für jede Spulstelle
aufgrund ihrer Meßdaten fortlaufend in sehr kleinen Zeitabständen
immer wieder neu eine den von Zufälligkeiten der aktuellen
Meßwertaufnahme bereinigten aktuellen Spulenumfang
symbolisierende mathematische Verknüpfung vorgenommen wird, daß
aus dieser Verknüpfung der aktuelle Spulenumfang beziehungsweise
Spulenradius beziehungsweise Spulendurchmesser errechnet wird und
daß das Verknüpfungsergebnis gegebenenfalls dem
Spulstellenrechner wieder zum Zweck des Anzeigens, der
Einflußnahme auf den Spulvorgang, der Ermittlung der Fadenlänge
und/oder zum Zweck des Beendens des Spulvorgangs möglichst
verzögerungsarm übermittelt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Rechner
oder im übergeordneten Rechner im Rahmen der mathematischen
Verknüpfung für jede Spulstelle aufgrund ihrer Meßdaten
fortlaufend in sehr kleinen Zeitabständen immer wieder neu eine
den von Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigten
aktuellen Spulenumfang über die Wickelzeit oder die
Spulenumdrehungen symbolisierende mathematische
Ausgleichsfunktion errechnet wird und daß aus dieser
Ausgleichsfunktion der aktuelle Spulenumfang beziehungsweise
Spulenradius beziehungsweise Spulendurchmesser errechnet wird.
Zur Umfangserfassung von durch Antriebstrommeln am Umfang
angetriebenen Kreuzspulen werden vorteilhaft die Meßwerte eines
den Drehwinkel der Antriebstrommel erfassenden Sensors mit den
Meßwerten eines den Drehwinkel der Kreuzspule erfassenden Sensors
verknüpft, um aus dem Verknüpfungsergebnis auf den erreichten
Umfang der Kreuzspule zu schließen, wobei im Rechner oder im
übergeordneten Rechner aus diesen fortlaufend immer wieder neu
gewonnenen Verknüpfungsergebnissen immer wieder neu die das
Eliminieren der Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme
bewirkende mathematische Verknüpfung gebildet beziehungsweise die
Ausgleichsfunktion errechnet wird.
Es findet also eine ständige Korrektur des kurz zuvor errechneten
Wertes beziehungsweise Verknüpfungsergebnisses statt, wobei die
Genauigkeit der Ermittlung des Spulenumfangs zumindest bis zu
einem Grenzwert ansteigt.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Errechnen
der Ausgleichsfunktion ausgewählte Meßwerte der Spulreise
beziehungsweise deren Verknüpfungsergebnisse herangezogen werden.
Vorteilhaft werden diejenigen Meßwerte oder deren
Verknüpfungsergebnisse zum Errechnen der Ausgleichsfunktion
herangezogen, die von einem wählbaren Zeitpunkt der Spulreise an
gewonnen werden. Es kann auch eine bestimmte Zeitspanne
ausgewählt werden und diese Zeitspanne kann sich beispielsweise
auf eine Zeitspanne erstrecken, die vom jeweiligen Meßzeitpunkt
aus gerechnet mit immer dem gleichen Zeitabstand in die
Vergangenheit gerichtet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Ausgleichsfunktion mittels mathematischer Filter errechnet wird.
Als mathematisches Filter wird vorteilhaft ein Filter der Art
eines Kalman-Filters eingesetzt.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Ausgleichsfunktion als
ein Polynom dargestellt.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Winkelgeschwindigkeiten der Antriebstrommel und der Kreuzspule
gemessen und in einem der Rechner miteinander verknüpft und
gespeichert werden, bevor aus den Verknüpfungsergebnissen die
Ausgleichsfunktion errechnet wird. Bevorzugt übernimmt ein
übergeordneter Rechner die Berechnung der Ausgleichsfunktion und
die Ausgleichsfunktion wiederum symbolisiert das von
Zufälligkeiten bereinigte Meßergebnis.
Alternativ hierzu ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß das Periodendauerverhältnis der Spulenumdrehung zur
Antriebstrommelumdrehung in einem der Rechner ermittelt und
gespeichert wird, bevor aus diesen Verknüpfungsergebnissen die
Ausgleichsfunktion errechnet wird (s. weiter oben Formel 1).
In Weiterbildung der Erfindung werden im Rechner oder im
Spulstellenrechner die gegebenenfalls vom übergeordneten Rechner
rückübermittelten, den aktuellen Spulenumfang beziehungsweise
Spulenradius beziehungsweise Spulendurchmesser repräsentierenden
Signale wiederum mit den Drehwinkel der Kreuzspule und den
Drehwinkel der Antriebstrommel repräsentierenden Signalen
verknüpft, um daraus die aktuelle aufgewickelte Fadenlänge
und/oder die aktuelle Wickeldichte zu errechnen, gegebenenfalls
anzuzeigen und mit Sollwerten zu vergleichen, wobei aufgrund des
Vergleichsergebnisses gegebenenfalls in den Wickelvorgang
eingegriffen wird.
Als Sollwert kann beispielsweise ausschnittsweise der Verlauf
einer Spulreise gespeichert sein. Wenn nun die aktuelle Spulreise
mit der vorgegebenen Sollspulreise nicht übereinstimmt, kann
beispielsweise durch Variieren der Fadenspannung auf die
Wickeldichte der Kreuzspule Einfluß genommen werden und die
Kreuzspule beispielsweise entweder auf konstante Wickeldichte
oder auf eine sich im Verlauf der Spulreise kontinuierlich
ändernde Wickeldichte eingeregelt werden. Sollten hierbei
Toleranzen überschritten werden, so kann der Spulvorgang
unterbrochen werden, weil die Kreuzspule ohnehin nicht mehr die
gestellten Qualitätsanforderungen erfüllt.
Bei einer Einrichtung zum Ermitteln des Spulenumfangs von
Kreuzspulen an einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine und
zum Verwerten des Ergebnisses, resultierend aus Meßwerten, die
von das Anwachsen der Kreuzspule erfassenden Sensoren produziert
werden und die zweckentsprechend ausgewertet werden, ist zum
Ausführen des Verfahrens in Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, daß die Sensoren an mindestens einen die Meßwerte zur
weiteren Auswertung aufbereitenden Rechner angeschlossen sind,
daß dem Rechner ein Verknüpfungsprogramm für eine von
Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigte, den
aktuellen Spulenumfang symbolisierende mathematische Verknüpfung
der aufbereiteten Meßwerte eingegeben ist, und daß der Rechner
Einrichtungen zum Anzeigen des Verknüpfungsergebnisses und/oder
Einrichtungen zur Einflußnahme auf den Spulvorgang nach Maßgabe
des Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen zur Ermittlung
der Fadenlänge nach Maßgabe des Verknüpfungsergebnisses und/oder
Einrichtungen zum Beenden des Wickelvorgangs nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses besitzt.
Das Verknüpfungsergebnis kann beispielsweise an einem Display
angezeigt werden. Der Wickelvorgang kann beispielsweise bei
Erreichen der gewünschten Fadenlänge oder bei Erreichen des
gewünschten aktuellen Spulenumfangs beendet werden. Bei konischen
Spulen liegt der aktuelle Spulenumfang in der sogenannten
neutralen Zone.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei einer Einrichtung zum
Ermitteln des Spulenumfangs von Kreuzspulen herstellenden
Textilmaschine und zum Verwerten des Ergebnisses, resultierend
aus Meßwerten, die von das Anwachsen der Kreuzspule erfassenden
Sensoren produziert werden und die zweckentsprechend ausgewertet
werden, zum Ausführen des Verfahrens in Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen, daß die Sensoren an mindestens einen die
Meßwerte zur weiteren Auswertung aufbereitenden
Spulstellenrechner angeschlossen sind, daß der Spulstellenrechner
über eine erste Wirkverbindung an einen übergeordneten Rechner
angeschlossen ist, dem ein Verknüpfungsprogramm für eine von
Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigte, den
aktuellen Spulenumfang symbolisierende mathematische Verknüpfung
der vom Spulstellenrechner aufbereiteten Meßwerte eingegeben ist,
daß der übergeordnete Rechner eine zweite Wirkverbindung zur
Übermittlung des Verknüpfungsergebnisses an den
Spulstellenrechner besitzt und daß der Spulstellenrechner
Einrichtungen zum Anzeigen des Verknüpfungsergebnisses und/oder
Einrichtungen zur Einflußnahme auf den Spulvorgang nach Maßgabe
des Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen zur Ermittlung
der Fadenlänge nach Maßgabe des Verknüpfungsergebnisses und/oder
Einrichtungen zum Beenden des Wickelvorgangs nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses besitzt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Verknüpfungsprogramm für
das Errechnen einer den von Zufälligkeiten der aktuellen
Meßwertaufnahme bereinigten aktuellen Spulenumfang über die
Wickelzeit symbolisierenden mathematischen Ausgleichsfunktion
eingerichtet.
Zum Darstellen der Ausgleichsfunktion weist das
Verknüpfungsprogramm vorteilhaft ein mathematisches Filter auf.
Als geeignetes Filter hat sich ein Kalman-Filter erwiesen. Die
Ausgleichsfunktion ist im Rechner oder übergeordneten Rechner
vorteilhaft als Polynom darstellbar. Die Polynomdarstellung einer
Funktion ist mit Rücksicht auf den Einsatz eines elektronischen
Rechners besonders vorteilhaft und zweckmäßig.
Bei Textilmaschinen, deren Kreuzspulen am Umfang durch
Antriebstrommeln angetrieben werden, ist in Weiterbildung der
Erfindung sowohl der Kreuzspule als auch der Antriebstrommel je
ein den Drehwinkel erfassender Sensor zugeordnet. Vorteilhaft
besitzt der den Drehwinkel erfassende Sensor, der Rechner oder
der Spulstellenrechner eine Einrichtung zum Messen der Dauer des
Durchlaufens eines Drehwinkels vorgegebener Größe, wobei der
Rechner, der Spulstellenrechner oder der übergeordnete Rechner
ein Programm zum Ermitteln des Periodendauerverhältnisses der
Spulenumdrehung zur Antriebstrommelumdrehung aufweist. Die
diesbezüglichen mathematischen Zusammenhänge wurden eingangs
erwähnt (s. Formel 1).
Anhand der schematischen Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine prinzipielle analytische Darstellung einer
Ausgleichsfunktion.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm einer ersten Spulreise.
Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Diagramm einer zweiten Spulreise.
Nach Fig. 1 wird an der Spulstelle 1 eines hier nicht näher
dargestellten Spulautomaten die Hülse 2 einer Kreuzspule 3 durch
rotierbar in einem Spulenrahmen 4, 4′ gelagerte kegelige
Hülsenteller 5, 6 gehalten. Die Kreuzspule 3 liegt auf einer
Antriebstrommel 7 auf. Sie wird durch die Antriebstrommel 7
infolge Friktion in Umdrehungen versetzt. Der in Richtung des
Pfeils 8 laufende Faden 9 durchläuft eine Fadenöse 10, bevor er,
geführt durch eine Kehrgewinderille 11, zur Kreuzspule 3 gelangt.
Der Faden 9 entstammt einer hier nicht dargestellten Ablaufspule,
beispielsweise einem Spinnkops.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebstrommel 7 auf der
Welle 12 eines Antriebsmotors 13 befestigt.
Der Spulstelle 1 ist ein Rechner R zugeordnet. Über elektrische
Wirkverbindungen 14′ bis 17′ sind an den Rechner R der
Antriebsmotor 13, die Sensoren 24 und 25 und ein Display 26
angeschlossen. Bei den Sensoren 24 und 25 handelt es sich um
Drehwinkelsensoren. Der Drehwinkelsensor 24 mißt fortlaufend den
Drehwinkel des Hülsentellers 6 und damit auch den Drehwinkel der
Hülse 2 und der Kreuzspule 3. Der Drehwinkelsensor 25 mißt
fortlaufend den Drehwinkel der Welle 12 und damit auch den
Drehwinkel der Antriebstrommel 7. Die Meßwerte gelangen
fortlaufend über die Wirkverbindungen 15′ und 16′ in die
Recheneinheit 27′ des Rechners R. In Zeitabständen von etwa einer
Zehntelsekunde wird aus den dann gerade vorhandenen Meßwerten in
der Recheneinheit 27′ gemäß Formel 1 der Spulenradius bestimmt,
der zugleich als Maßeinheit für den Spulenumfang verwendet werden
kann. Statt des Spulenradius kann aber auch der Spulenumfang
direkt errechnet werden.
Der Rechner R enthält ein Rechenprogramm, mit dessen Hilfe nach
Fig. 3 eine Ausgleichsfunktion y = f (x) gebildet wird.
Wenn beispielsweise zu den Zeitpunkten x 1 bis x 6 die im Rechner R
errechneten Spulenradien v 1 bis v 6 eingehen, die erheblich nach
oben und unten streuen, obwohl sie idealisiert auf einer leicht
ansteigenden, leicht konvexen Linie liegen sollten, so ergibt
sich durch die Ausgleichsrechnung eine Ausgleichsfunktion, die
der dick ausgezogenen Linie folgt. In diesem Fall sind die
senkrechten Abstände der Meßpunkte von dem Kurvenzug der
Ausgleichsfunktion etwa gleich. Die Schwankungsbreite der
Ausgleichsfunktion ist geringer als die Schwankungsbreite der
einzelnen Meßwerte.
Der Rechner R sorgt nun dafür, daß nur die Ausgleichfunktion y =
f (x) ausgewertet wird. Das Verknüpfungsergebnis gelangt zur
Steuereinheit 28′. Die Steuereinheit 28′ besitzt einen
Sollwertgeber 29, dem eine Sollspulreise eingeprägt ist, die dem
Kurvenzug 30 folgt. Die Steuereinheit 28′ ist nun in der Lage,
durch Steuern des Antriebsmotors 13 auf die Spulgeschwindigkeit
einzuwirken mit dem Ziel, die tatsächliche Spulreise,
symbolisiert durch die Ausgleichsfunktion y = f (x) gemäß Fig. 3,
der Sollspulreise 30 anzugleichen. An dem Display 26 wird der vom
Rechner R ermittelte aktuelle Spulenumfang beziehungsweise
Spulenradius beziehungsweise Spulendurchmesser angezeigt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich durch
folgendes vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1:
Der Spulstelle 1 ist ein Spulstellenrechner SR zugeordnet. Über
elektrische Wirkverbindungen 14 bis 19 sind an den
Spulstellenrechner SR der Antriebsmotor 13, die Sensoren 24′ und
25′, ein Display 26 und ein übergeordneter Rechner,
Zentralrechner ZR genannt, angeschlossen. Weitere
Wirkverbindungen 20, 21 und 22, 23 führen vom Zentralrechner ZR
aus zu eventuell noch vorhandenen weiteren Spulstellenrechnern.
Die beiden Sensoren 24′ und 25′ beinhalten hier Einrichtungen zum
Messen der Dauer des Durchlaufens eines Drehwinkels vorgegebener
Größe. Der Sensor 24′ gibt über die Wirkverbindung 15 in
ununterbrochener Folge die Periodendauer einer Viertelumdrehung
des Hülsentellers 6 an die Recheneinheit 27 des
Spulstellenrechners SR. Hierzu ist das rückwärtige Ende des
Hülsentellers 6 mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten
Magneten 31 versehen, deren Vorbeigang durch den Sensor 24′
erfaßt wird. Auf gleiche Weise übermittelt der Sensor 25′ in
ununterbrochener Folge die Periodendauer einer Viertelumdrehung
der Spulwalze 7 an die Recheneinheit 27. Hierzu trägt das hintere
Ende der Welle 12, die in einem Lager 33 gelagert ist, eine
Scheibe 34, die gleichmäßig über den Umfang verteilt vier Magnete
32 trägt. Der Vorbeigang der Magnete wird durch den Sensor 25′
erfaßt.
Die Meßergebnisse werden nach Formel 1 verarbeitet und teilweise
dem Zentralrechner ZR zugeleitet.
Der Zentralrechner ZR enthält das Rechenprogramm, mit dessen
Hilfe eine Ausgleichsfunktion y = f (x) nach Fig. 3 gebildet
wird.
Das Verknüpfungsergebnis gelangt vom Zentralrechner ZR über die
Wirkverbindung 19 zurück zur Steuereinheit 28 des
Spulstellenrechners SR. Die Steuereinheit 28 besitzt einen
Sollwertgeber 29, dem eine Sollspulreise eingeprägt ist, die dem
Kurvenzug 30 folgt. Die Steuereinheit 28 ist nun in der Lage,
durch Steuern des Antriebsmotors 13 auf die Spulgeschwindigkeit
einzuwirken mit dem Ziel, die tatsächliche Spulreise,
symbolisiert durch die Ausgleichsfunktion y = f (x) gemäß Fig. 3,
der Sollspulreise 30 anzugleichen. An dem Display 26 wird der vom
Zentralrechner ZR rückgemeldete aktuelle Spulenumfang
beziehungsweise Spulenradius beziehungsweise Spulendurchmesser
angezeigt.
Fig. 4 zeigt das Diagramm einer Spulreise, wie es beispielsweise
im Display 26 abgebildet oder beispielsweise durch den
Spulstellenrechner SR ausgedruckt werden könnte. Auf der X-Achse
ist die Spulzeit abgetragen. Die senkrechten Striche markieren
Spulenstillstände, die durch das Auswechseln von Spinnkopsen
bedingt waren. Auf der Y-Achse ist der Kreuzspulendurchmesser
abgetragen.
Der untere Kurvenzug spiegelt das Rechenergebnis der
Recheneinheit 27 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 wieder. Bei
jedem Ablaufspulenwechsel weist der Kurvenzug auffallende Sprünge
auf und während der Ablaufreise der Ablaufspule ist der Kurvenzug
ebenfalls sehr ungleichmäßig, was in Fig. 4 jedoch nicht so
deutlich sichtbar ist.
Da es sich hier um eine konische Kreuzspule handeln soll, gibt
der untere Kurvenzug den gemessenen angetriebenen Durchmesser
wieder, wogegen der obere Kurvenzug den Durchmesser am dicken
Spulenende wiedergibt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Auszug aus dem Protokoll einer mit
einer Vorrichtung nach Fig. 2 gefahrenen Spulreise einer
konischen Kreuzspule. Auf der X-Achse ist das
Periodendauerverhältnis der Spulenumdrehung zur
Antriebstrommelumdrehung abgetragen. Mit fortlaufenden Nummern
sind dabei die einzelnen Ablaufspulenwechsel markiert. Auf der
Y-Achse ist der Kreuzspulendurchmesser abgetragen. Der untere,
dick ausgedruckte Kurvenzug ergibt sich durch fortlaufendes
Antragen von Tangenten an die Ausgleichskurve des aktuellen
Durchmessers der konischen Kreuzspule, ermittelt durch den
Zentralrechner ZR. Innerhalb dieses Kurvenzuges und mit Spitzen
aus dem Kurvenzug herausragend ist die sehr ungleichmäßig
verlaufende Kurve des von der Recheneinheit 27 errechneten, auf
den Meßwerten der Sensoren 24′ und 25′ beruhenden Durchmesser
eingetragen. Das Rechenprogramm des Zentralrechners ZR enthält
hier zum Ermitteln der Ausgleichskurve ein Kalman-Filter. Vom
Beginn der Spulreise an wird die Ausgleichsfunktion immer besser,
weil das Kalman-Filter zurückliegende Meßergebnisse mit
einfließen läßt. Die Fensterbreite der Erfassung kann gesteuert
werden.
Die senkrechten Striche markieren jeweils Spulunterbrechungen,
die durch das Auswechseln der Ablaufspulen erforderlich waren.
Anläßlich eines jeden Ablaufspulenwechsels wurde der Durchmesser
der konischen Kreuzspule an ihrem dicken Ende manuell ermittelt.
Die ermittelten Werte wurden nachträglich in das vom
Spulstellenrechner SR ausgedruckte Protokoll eingetragen. Die
Verbindungslinie stellt den oberen, dünn ausgezogenen Kurvenzug
dar.
Claims (20)
1. Verfahren zum Ermitteln des Spulenumfangs von Kreuzspulen an
einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine und zum
Verwerten des Ergebnisses, bei dem aus Meßwerten, die von das
Anwachsen der Kreuzspule erfassende Sensoren produziert
werden und die zweckentsprechend ausgewertet werden, auf den
erreichten Umfang der Kreuzspule geschlossen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwerte fortlaufend erfaßt und in mindestens einem
Rechner zur weiteren Auswertung aufbereitet und
gegebenenfalls gespeichert werden, daß beim weiteren Auswerten
für jede Spulstelle aufgrund ihrer Meßdaten fortlaufend in
sehr kleinen Zeitabständen immer wieder neu eine den von
Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigten
aktuellen Spulenumfang symbolisierende mathematische
Verknüpfung vorgenommen wird, daß aus dieser Verknüpfung der
aktuelle Spulenumfang beziehungsweise Spulenradius
beziehungsweise Spulendurchmesser errechnet wird und daß das
Verknüpfungsergebnis zum Zweck des Anzeigens, der
Einflußnahme auf den Spulvorgang, der Ermittlung der
Fadenlänge und/oder zum Zweck des Beendens des Spulvorgangs
möglichst verzögerungsarm verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßwerte fortlaufend erfaßt und in mindestens einem den
einzelnen Spulstellen der Textilmaschine zugeordneten
Spulstellenrechner zur weiteren Auswertung aufbereitet
werden, daß das weitere Auswerten gegebenenfalls in einem an
den oder die Spulstellenrechner angeschlossenen
übergeordneten Rechner vorgenommen wird, daß gegebenfalls im
übergeordneten Rechner für die oder jede Spulstelle aufgrund
ihrer Meßdaten fortlaufend in sehr kleinen Zeitabständen
immer wieder neu eine den von Zufälligkeiten der aktuellen
Meßwertaufnahme bereinigten aktuellen Spulenumfang
symbolisierende mathematische Verknüpfung vorgenommen wird,
daß aus dieser Verknüpfung der aktuelle Spulenumfang
beziehungsweise Spulenradius beziehungsweise
Spulendurchmesser errechnet wird und daß das
Verknüpfungsergebnis gegebenenfalls dem Spulstellenrechner
wieder zum Zweck des Anzeigens, der Einflußnahme auf den
Spulvorgang, der Ermittlung der Fadenlänge und/oder zum Zweck
des Beendens des Spulvorgangs möglichst verzögerungsarm
übermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
im Rechner oder im übergeordneten Rechner im Rahmen der
mathematischen Verknüpfung für jede Spulstelle aufgrund ihrer
Meßdaten fortlaufend in sehr kleinen Zeitabständen immer
wieder neu eine den von Zufälligkeiten der aktuellen
Meßwertaufnahme bereinigten aktuellen Spulenumfang über die
Wickelzeit oder die Spulenumdrehungen symbolisierende
mathematische Ausgleichsfunktion errechnet wird und daß aus
dieser Ausgleichsfunktion der aktuelle Spulenumfang
beziehungsweise Spulenradius beziehungsweise
Spulendurchmesser errechnet wird.
4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Umfangserfassung von durch
Antriebstrommeln am Umfang angetriebenen Kreuzspulen die
Meßwerte eines den Drehwinkel der Antriebstrommel erfassenden
Sensors mit den Meßwerten eines den Drehwinkel der Kreuzspule
erfassenden Sensors verknüpft werden, um aus dem
Verknüpfungsergebnis auf den erreichten Umfang der Kreuzspule
zu schließen, und daß im Rechner oder im übergeordneten
Rechner aus diesen fortlaufend immer wieder neu gewonnenen
Verknüpfungsergebnissen immer wieder neu die das Eliminieren
der Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bewirkende
mathematische Verknüpfung gebildet beziehungsweise die
Ausgleichsfunktion errechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Errechnen der Ausgleichsfunktion ausgewählte Meßwerte der
Spulreise beziehungsweise deren Verknüpfungsergebnisse
herangezogen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Errechnen der Ausgleichsfunktion
diejenigen Meßwerte oder deren Verknüpfungsergebnisse
herangezogen werden, die von einem wählbaren Zeitpunkt der
Spulreise an gewonnen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausgleichsfunktion mittels
mathematischer Filter errechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als
mathematisches Filter ein Filter der Art eines Kalman-Filters
eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausgleichsfunktion als ein Polynom
dargestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeiten der
Antriebstrommel und der Kreuzspule gemessen und in einem der
Rechner miteinander verknüpft und gespeichert werden, bevor
aus den Verknüpfungsergebnissen die Ausgleichsfunktion
errechnet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Periodendauerverhältnis der
Spulenumdrehung zur Antriebstrommelumdrehung in einem der
Rechner ermittelt und gespeichert wird, bevor aus diesen
Verknüpfungsergebnissen die Ausgleichsfunktion errechnet
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß im Rechner oder im Spulstellenrechner die
gegebenenfalls vom übergeordneten Rechner übermittelten,
den aktuellen Spulenumfang beziehungsweise Spulenradius
beziehungsweise Spulendurchmesser repräsentierenden Signale
wiederum mit den Drehwinkel der Kreuzspule und/oder den
Drehwinkel der Antriebstrommel repräsentierenden Signalen
verknüpft werden, um daraus die aktuelle aufgewickelte
Fadenlänge und/oder die aktuelle Wickeldichte zu errechnen,
gegebenenfalls anzuzeigen und mit Sollwerten zu vergleichen,
wobei aufgrund des Vergleichsergebnisses gegebenenfalls in
den Wickelvorgang eingegriffen wird.
13. Einrichtung zum Ermitteln des Spulenumfangs von Kreuzspulen
an einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine und zum
Verwerten des Ergebnisses aus Meßwerten, die von das
Anwachsen der Kreuzspule erfassenden Sensoren produziert
werden und die zweckentsprechend ausgewertet werden, zum
Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet daß die Sensoren (24, 25; 24′, 25′) an
mindestens einen die Meßwerte zur weiteren Auswertung
aufbereitenden Rechner (R) angeschlossen sind, daß dem
Rechner (R) ein Verknüpfungsprogramm für eine von
Zufälligkeiten der aktuelle Meßwertaufnahme bereinigte, den
aktuellen Spulenumfang symbolisierende mathematische
Verknüpfung der aufbereiteten Meßwerte eingegeben ist, und
daß der Rechner (R) Einrichtungen (26) zum Anzeigen des
Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen (13, 28) zur
Einflußnahme auf den Spulvorgang nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen (28) zur
Ermittlung der Fadenlänge nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen (13, 28) zum
Beenden des Wickelvorgangs nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses besitzt.
14. Einrichtung zum Ermitteln des Spulenumfangs von Kreuzspulen
an einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine und zum
Verwerten des Ergebnisses aus Meßwerten, die von das
Anwachsen der Kreuzspule erfassenden Sensoren produziert
werden und die zweckentsprechend ausgewertet werden, zum
Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (24, 25; 24′, 25′)
an mindestens einen die Meßwerte zur weiteren Auswertung
aufbereitenden Spulstellenrechner (SR) angeschlossen sind,
daß der Spulstellenrechner (SR) über eine erste
Wirkverbindung (18) an einen übergeordneten Rechner (ZR)
angeschlossen ist, dem ein Verknüpfungsprogramm für eine von
Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigte, den
aktuellen Spulenumfang symbolisierende mathematische
Verknüpfung der vom Spulstellenrechner (SR) aufbereiteten
Meßwerte eingegeben ist, daß der übergeordnete Rechner (ZR)
eine zweite Wirkverbindung (19) zur Übermittlung des
Verknüpfungsergebnisses an den Spulstellenrechner (SR) besitzt
und daß der Spulstellenrechner (SR) Einrichtungen (26) zum
Anzeigen des Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen
(13, 28) zur Einflußnahme auf den Spulvorgang nach Maßgabe
des Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen (28) zur
Ermittlung der Fadenlänge nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses und/oder Einrichtungen (13, 28) zum
Beenden des Wickelvorgangs nach Maßgabe des
Verknüpfungsergebnisses besitzt.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verknüpfungsprogramm für das Errechnen einer den von
Zufälligkeiten der aktuellen Meßwertaufnahme bereinigten
aktuellen Spulenumfang über die Wickelzeit symbolisierenden
mathematisichen Ausgleichsfunktion eingerichtet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verknüpfungsprogramm zum Darstellen der Ausgleichsfunktion
ein mathematisches Filter aufweist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei dem Filter um ein Kalman-Filter handelt.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausgleichsfunktion im Rechner (R)
oder im übergeordneten Rechner (ZR) als Polynom darstellbar
ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Textilmaschinen, deren Kreuzspulen
(3) am Umfang durch Antriebstrommeln (7) angetrieben werden,
sowohl der Kreuzspule (3) als auch der Antriebstrommel (7) je
ein den Drehwinkel erfassender Sensor (24, 24′; 25, 25′)
zugeordnet ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der
den Drehwinkel erfassende Sensor (24′, 25′), der Rechner (R)
oder der Spulstellenrechner (SR) eine Einrichtung zum Messen
der Dauer des Durchlaufens eines Drehwinkels vorgegebener
Größe besitzt und daß der Rechner (R), der Spulstellenrechner
(SR) oder der übergeordnete Rechner (ZR) ein Programm zum
Ermitteln des Periodendauerverhältnisses der Spulenumdrehung
zur Antriebstrommelumdrehung aufweist.
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