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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Steuern von elektrisch gesteuerten Schussfadenbremsen zur automatischen Einstellung
der mechanischen Spannung eines Schussfadens bei Textilmaschinen
mit mechanischer Einfügung;
dieser Begriff wird hier zur Bezeichnung von Textilmaschinen wie
zum Beispiel Greiferwebmaschinen, Projektilwebmaschinen und Eintragwebstühlen verwendet,
bei denen der Schussfaden von Transportelementen mechanisch erfasst
wird, damit er in das Fach eingebracht werden kann; aus diesem Grund
sind Einschussmaschinen nicht einbezogen, bei denen der Schussfaden
mit einem Fluidstrahl eingeschossen wird.
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Bei
modernen Webanlagen wird, wie allgemein bekannt ist, der Schussfaden,
der von der Spule abgewickelt wird, dem Webstuhl mittels eines Schussfadeneinlegers
zugeführt.
Bei einem solchen Schussfadeneinleger handelt es sich um eine Vorrichtung,
die eine feststehende Trommel aufweist, auf welcher ein umlaufender
Arm eine Vielzahl von Fadenwicklungen, die eine Schussfadenreserve
bilden, aufwickelt und wieder ergänzt und von welcher die Wicklungen
auf Anforderung vom Webstuhl hin bei jedem Schlag abgewickelt werden.
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Zwischen
den Fadeneinleger und den Webstuhl sind elektrisch betätigte Schussfadenbremsvorrichtungen
eingesetzt, welche die doppelte Aufgabe haben, bei bestimmten kritischen
Schritten während des
Schussfaden-Eintrags am Faden eine ausreichend hohe mechanische
Spannung aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass in jedem Fall
während
des gesamten Eintragsvorgangs der augenblickliche Wert bzw. der
Spitzenwert der mechanischen Spannung keine übermäßig hohen Werte erreicht, bei
denen der Faden reißt,
zum Beispiel an fehlerhaften Stellen auf dem Faden. Die kritischen Schritte
beim Eintragsvorgang, bei denen eine korrekte Steuerung der Schussfadenspannung
unerlässlich
ist, bestehen beispielsweise bei einem Greiferwebstuhl in dem Schritt
zum Erfassen des Fadens, in dem Schritt zur Übergabe zwischen dem Haltegreifer
und dem Ziehgreifer, und in dem Schritt für die Ankunft des Schussfadens.
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Zur
Erfüllung
dieser Doppelfunktion ist der Einsatz von Schussfaden-Bremseinrichtungen
bekannt, die in den Fadeneinleger integriert und/oder separat von
diesem angeordnet sind.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich in nicht einschränkender
Weise auf die zuletzt genannten Einrichtungen, d.h. auf die so genannten
Entenschnabel-Bremsen,
die dem Fadeneinleger nachgeschaltet sind und ein Paar einander
gegenüber
stehender Plättchen
aufweisen, nämlich
jeweils ein feststehendes und ein bewegliches, zwischen denen der Faden
durchläuft
und bei denen ein elektromechanisches Betätigungselement das bewegliche
Plättchen in
der Weise betätigt,
dass es mehr oder weniger stark auf das feststehende Plättchen angedrückt wird,
um die angelegte Bremswirkung zu verändern. Ebenfalls ist bekannt,
das Betätigungselement
für die Bremse
mit einem Erregungsstrom anzusteuern, der von einem Spannungsfühler moduliert
wird, der zwischen die Schussfadenbremse und den Webstuhl eingesetzt
ist und ein Modulationssignal für
den Erregungsstrom erzeugt, das proportional zum augenblicklichen
Wert der mechanischen Spannung des Schussfadens ist.
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Genauer
gesagt sind Systeme zum Einstellen der Schussfadenspannung bekannt,
bei denen zum Steuern der Schussfadenbremse eine Einstellschleife
zum Einsatz kommt, bei welcher der Referenzwert aus einem voreingestellten
und ausgewählten
Wert der mechanischen Spannung des Schussfadens besteht und bei
welcher der augenblickliche und aktuelle Wert der Spannung, die
von dem Spannungsfühler
erfasst wird, von dem Referenzwert subtrahiert wird, um ein Fehlersignal
zu erhalten. Das Fehlersignal wird dabei von einer Logikeinrichtung (Logikblock
in PID-Ausführung)
verarbeitet, welche ein Informationssignal erhält, das zur Beseitigung des
Fehlers in der Lage ist.
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Auf
dieses Informationssignal ist mittels entsprechender Stromkreise
eine proportionale Bremswirkung abgestimmt, mit welcher die Plättchenbremse
den Schussfaden beaufschlagt; deshalb wird das Informationssignal
nachstehend als „Bremsbezugswert" bezeichnet.
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In
der europäischen
Patentschrift EP-A-0 634 509 wird ein Verfahren zum Steuern von
elektrisch betätigten
Schussfadenbremsen offenbart, wie es im Oberbegriff des Anspruchs
1 definiert ist.
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Dieses
herkömmliche
System zum Einstellen und Steuern der Schussfadenbremse baut zwar ausschließlich auf
der direkten Messung der mechanischen Spannung auf, mit welcher
der Schussfaden beaufschlagt wird, doch erfüllt es trotz seiner weiten Verbreitung
die Anforderungen bei modernen Webabläufen nicht ganz, da es nicht
in der Lage ist, die raschen Schwankungen in der mechanischen Spannung
auszugleichen, welcher der Faden während des Eintragsvorgangs
ausgesetzt ist, und zwar in ausreichend hohem Maß, um ein unerwünschtes Reißen des
Schussfadens zu vermeiden.
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Dieser
schwerwiegende Nachteil ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass
die von der Plättchenbremse
oder mittels einer anderen herkömmlichen
Art von angetriebenen Bremsen aufgebrachte Bremswirkung durch die
Bewegungsgeschwindigkeit des Fadens schwer beeinflusst wird, so
dass die am Schussfaden erzeugte mechanische Spannung für eine von
der Bremse aufgebrachte gleichmäßige Bremswirkung
ebenso auch direkt von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängig ist.
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Somit
liegt es auf der Hand, dass die herkömmlichen vorgenannten Einstellsysteme
bei Webvorgängen
mit mechanischem Einschuss völlig
unzureichend und unangemessen sind, bei denen Einschussgeschwindigkeiten
in der Größenordnung
von 2.500 oder 3.000 Metern/Minute leicht erreicht und überschritten
werden, und bei denen während
der Einschießschritte
der Schussfaden intensive Beschleunigungen und Abbremsungen erfährt, welche die
Bewegungsregeln der Elemente für
den Fadentransport kennzeichnen.
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Insbesondere
im Fall von Greiferwebstühlen erfolgt,
bezogen auf die Winkelpositionen der Antriebswelle der Maschine
und gemäß der Darstellung mit
durchgezogenen Linien in der Graphik von 2, der Schritt
zum Erfassen des Schussfadens bei etwa 65 Grad der Wellenposition.
Danach durchläuft
der Faden einen Transportschritt mit einer hohen anfänglichen
Beschleunigung von bis zu etwa 120 Grad der Wellenposition, woran
sich eine Abbremsung aufgrund der Bremsbetätigung anschließt, bis
etwa 180 Grad der Wellenposition erreicht sind, wobei es sich hier
um die Position für
die Übergabe
zwischen dem Haltegreifer und dem Ziehgreifer handelt. Ein solcher Ziehgreifer
unterzieht während
des restlichen Bogens beim Einschießschritt den Faden einem Zyklus aus
Beschleunigung und Abbremsung, der im Wesentlichen identisch mit
dem vorhergehenden ist, wobei der Einschießvorgang bei etwa 287 Grad
der Wellenposition beendet ist.
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Dementsprechend
verändert
sich die mechanische Spannung, die auf den Schussfaden einwirkt,
erheblich nach der gleichen Veränderungsregel wie
jene, die für
die Geschwindigkeit der Fadenbewegung gilt, weshalb diese in gestrichelten
Linien in 2 eingezeichnet ist, wobei sie
im Wesentlichen durch zwei positive Halbwellen mit einem Minimum-Umkehrpunkt
gekennzeichnet ist, der im Wesentlichen an einer Position bei 180
Grad der Wellenposition liegt; ein solcher Mindestwert, der nicht
Null ist, entspricht dem Wert der statischen Spannung, die im Ruhezustand
auf den Faden einwirkt.
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Ausgehend
vom Begriff der Variabilität
der mechanischen Spannung am Schussfaden, die deutlich und immer
stärker
in Verbindung mit der entsprechenden Variabilität der Bewegungsgeschwindigkeit des
Fadens während
des Einschießschritts
steht, liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der mechanischen
Spannung des Schussfadens mit einer Schleife zum Erzeugen und Steuern des
Erregungsstroms der Schussfadenbremse zu schaffen, die nicht nur
gegenüber
den Schwankungen und Veränderungen
in der mechanischen Spannung empfindlich ist, die am Schussfaden
gemessen wird, sondern auch gegenüber den Schwankungen und Veränderungen
in der Bewegungsgeschwindigkeit des Fadens; derartige Schwankungen
und Veränderungen
in der Geschwindigkeit leiten sich aus dem Bewegungsgesetz ab, das
für die
mechanischen Elemente zum Einschießen des Schussfadens gilt.
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Im
Rahmen dieser Zielsetzung besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung im Wesentlichen darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern von Schussfadenbremsen zu schaffen, die eine deutlich
verbesserte Funktionalität
aufweisen und im Wesentlichen sicherstellen, dass es sogar dann, wenn
besonders empfindliche Schussfäden
wie Wollgarne, Seidengarne und synthetische Garne mit niedriger
Feinheitszahl vorhanden sind, es nicht zum Schussfadenbruch kommt.
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Eine
weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Steuerverfahren zu entwickeln, das äußerst einfach ist, sowie eine
Steuervorrichtung, die recht wenig kostspielig ist und eine kleinstmögliche Anzahl
von Fühlern
bzw. Sensoren aufweist (die teuer und nur selten zuverlässig sind), welche
entlang der Wegstrecke des Schussfadens angeordnet sind.
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Diese
Zielsetzung, diese und weitere Aufgaben, die sich aus der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung
noch deutlicher ergeben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, welche die in den beiliegenden
Ansprüchen
jeweils angegebenen speziellen Merkmale aufweisen.
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Im
Wesentlichen liegt der vorliegenden Erfindung der Gedanke zugrunde,
die Einstellschleife bei Vorrichtungen herkömmlicher Art dadurch zu verbessern,
dass der Bremsbezugswert bzw. der Bremsbezugswert für einen
kurzen Fadentransport des Schussfadens entsprechend der aktuellen
augenblicklichen Geschwindigkeit neu zu skalieren.
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Mit
anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung eine Einstellvorrichtung
mit einer Steuerschleife zum Erzeugen des Erregungsstroms der Schussfadenbremse
vor, bei welcher der Bremsbezugsparameter, der aus dem Unterschied
zwischen der Bezugsspannung und den gemessenen mechanischen Spannungen
am Faden abgeleitet wird, mit einem Multiplikationsfaktor wieder
in den Sollzustand gebracht wird, der so gebildet wurde, dass er
de Bezugswert fortlaufend von der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit
des Schussfadens abhängig macht,
der durch eine abnehmende Funktion der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit
dargestellt wird; die Bewegungsgeschwindigkeit wird dabei indirekt
aus einem Signal abgeleitet, das vom Webstuhl abgegriffen wird und
das für
die absolute Winkelposition der Antriebswelle des Webstuhls repräsentativ ist.
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Die
Merkmale, Zwecke und Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen exemplarisch, ohne
Einschränkung,
die Figuren folgendes zeigen:
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1 ein
Stromschaltbild der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
exemplarisches Diagramm, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit (V)
des Schussfadens in Metern pro Sekunde und die mechanische Spannung
(T) in Gramm eingetragen sind, die auf den Faden in Abhängigkeit
von der Winkelposition der Welle des Webstuhls einwirkt, ausgedrückt in Grad
der Wellenposition; das hier berücksichtigte Beispiel
bezieht sich auf einen Webstuhl mit einer Höhe von 3,6 Metern und mit einer
Geschwindigkeit der Winkelwelle von 360 UpM.
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In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 10 ein typisches System zur Zuführung des
Schussfadens F zu einem Webstuhl TE von der Art angegeben, bei dem
ein mechanischer Einfügung
vorliegt und der eine Spule RO mit Schussfaden, ein Fadeneinleger P,
eine Schussfadenbremse LF, z.b. von der Art mit einander gegenüber stehenden
Plättchen,
die zwischen den Fadeneinleger P und den Webstuhl TE eingesetzt
ist, sowie einen Sensor bzw. ein Fühlerelement TM aufweist, welches
direkt den Wert des aktuellen Werts der mechanischen Spannung T
an dem Faden F misst; das Fühlerelement
TM ist dabei direkt auf der Abströmseite der Bremse LF eingesetzt.
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In
an sich bekannter Weise weist der Fadeneinleger P eine Trommel TA
auf, auf welche ein umlaufender Arm BR, der von einem Motor MO betätigt wird,
eine Vielzahl von Fadenwicklungen aufwickelt und wieder ergänzt, welche
eine Schussfadenreserve RT bilden, und der auf Anforderung durch
den Webstuhl TE von der Trommel TA jedes Mal, wenn ein Schussfaden
eingelegt wird, von der Trommel abwickelt, wobei der Faden durch
einen Fadenführer GA
geführt
wird.
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In
ebenso an sich bekannter Weise weist die Bremse LF ein feststehendes
Plättchen
und ein bewegbares Plättchen
auf, zwischen denen der Faden F hindurch läuft, sowie ein elektromechanisches
Betätigungselement
MF, dem ein Erregungsstrom zugeführt
wird, der mit einem vom Fühlerelement
TM abgegebenen Signal moduliert wird, und welches das bewegliche
Plättchen
mehr oder weniger stark gegen das feststehende Plättchen andrückt und
dabei das Maß der
auf den Faden F aufgebrachten Bremswirkung verändert.
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Zu
diesem Zweck erzeugt das Fühlerelement
TM ein Signal tens-mis, welches das Rückmeldesignal aus der Regelschleife
der Vorrichtung repräsentiert,
die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen A angegeben ist.
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Eine
solche Regelschleife A weist einen Block 1 mit Subtraktionslogik
auf, in welchem das Signal tens-mis von einem Bezugssignal tens-rif
subtrahiert wird, welches den Wert der gewünschten mechanischen Spannung
des Schussfadens F darstellt. Deshalb ist am Ausgang des Subtraktionsblocks 1 ein
Fehlersignal error vorgesehen, welches die Differenz zwischen der
Bezugsspannung und der gemessenen Spannung zu dem gerade berücksichtigen
Augenblick repräsentiert;
das Fehlersignal error wird an den Eingang eines bekannten PID-Reglers
(„proportional
integral derivative")
geführt,
der mit dem Bezugszeichen (2) angegeben ist und der ein Brems-Bezugsinformationssignal
fren-ref erhält,
das so vorgesehen ist, dass es das Fehlersignal error auslöscht.
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Bei
Vorrichtungen der herkömmlichen
Axt erzeugt das Signal fren-ref mit Hilfe eines Logikblocks 3 und
einer Stromschaltung DRV direkt einen Erregungsstrom, welcher es
möglich
macht, dass die Bremse LF eine entsprechende Bremswirkung entwickelt,
die im Wesentlichen proportional zu dem Informationssignal fren-ref
ist, während
die Regelschleife vorzugsweise bei einem zusätzlichen Rückmeldesignal fren-info (das
zum Beispiel von einem Teil eines Stroms Im gebildet wird, der in
dem Betätigungselement
MF der Bremse LF fließt)
schließt,
wenn dieses an den Block 3 übermittelt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Regelschleife A der Vorrichtung nicht nur gegenüber der
mechanischen Spannung (T) empfindlich ausgebildet, sondern auch
durchgängig
empfindlich gegenüber
den Veränderungen
bzw. Schwankungen in der Geschwindigkeit, mit welcher der Schussfaden
F während
der verschiedenen Schritte beim Schussfadeneintrag transportiert
wird.
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Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, dass die Brems-Bezugsvariable fren-ref mittels eines
Multiplikationsfaktors wieder in den Sollzustand gebracht wird,
der im Wesentlichen durch eine abnehmende Funktion der aktuellen
Bewegungsgeschwindigkeit v des Schussfadens repräsentiert wird. Zu diesem Zweck
ist die Welle des Webstuhls TE mit einem Fühler SA zum Erefassen der Winkelstellung ausgerüstet, der
augenblicksweise ein Signal tel-pos für die Winkelstellung der Welle
liefern kann, die in Grad der Wellenposition ausgedrückt wird
und von Null bis 360° veränderlich
ist. Das Signal tel-pos wird gleichzeitig an zwei Logikblöcke 4 und 5 übermittelt: der
erste Block ist ein einfacher Ableitblock, der am Ausgang eine Dateninformation
vel-tel liefert, die der Winkelgeschwindigkeit des Webstuhls entspricht. Der
zweite Block enthält
stattdessen die Funktion, die durch die durchgezogene Kurve in der
Gra phik in 2 dargestellt wird, und verarbeitet
somit in Entsprechung zum Gradmaß der Wellenposition ein Signal
vel-rel-trasp, welches die relative Geschwindigkeit (Vr) repräsentiert,
mit welcher der Schussfaden in diesem Augenblick für den gerade
berücksichtigten
Webstuhl TE befördert
wird.
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Die
Ausgangssignale der Blöcke 4 und 5 werden
zusammen mit dem zusätzlichen
Parameter alt-tex, welcher der Höhe
des gerade hergestellten Gewebes entspricht, an einen Logikblock 6 übermittelt,
der durch Multiplizieren der drei Eingangssignale am Ausgang die
Variable v liefert, welche die augenblickliche Geschwindigkeit beim
Schussfadentransport repräsentiert,
ausgedrückt
in Meter/Minute. Diese Variable wird an einen Logikblock 7 mit
Multiplikationsfunktion übermittelt,
welcher die Brems-Bezugsinformation fren-ref, die am Ausgang des
Blocks 2 ansteht, mit einer abnehmenden Funktion f(v) der Transportgeschwindigkeit
multipliziert, wodurch man entsprechend der gesetzten Zielvorgabe
und der definierten Aufgabe ein Brems-Bezugssignal fren-refl erhält, das
in Entsprechung zur Bewegungsgeschwindigkeit v des Schussfadens
wieder in den Sollzustand gebracht wird.
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Im
rypischen Fall ist gemäß der Erfindung wird
die abnehmende Funktion f(v) durch einen Ausdruck von der folgenden
Art: f(v) = K/vrepräsentiert wird, wobei K eine
Konstante ist, die in Bezug zu der erforderlichen Amplitude und
Ansprechgeschwindigkeit des vorstehend beschriebenen Einstellsystems
ist.
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Ohne
Veränderung
am Erfindungsgedanken können
die Einzelheiten in der Durchführung
und die Ausführungsbeispiele
selbstverständlich
gegenüber dem
in großem
Umfang verändert
werden, was vorstehend anhand eines nicht einschränkenden
Beispiels beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist, ohne
dadurch vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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An
den Stellen, an denen auf technische Merkmale, die in einem der
Ansprüche
erwähnt
sind, Bezugszeichen folgen, wurden diese Bezugszeichen ausschließlich zu
dem Zweck eingefügt,
die Verständlichkeit
der Ansprüche
zu verbessern; dementsprechend haben solche Bezugszeichen keinerlei einschränkende Auswirkung
auf den Umfang jedes Elements, das exemplarisch durch solche Bezugszeichen
bezeichnet wird.