EP0712374B2 - Aufspulmaschine für einen mit konstanter geschwindigkeit laufenden faden - Google Patents

Aufspulmaschine für einen mit konstanter geschwindigkeit laufenden faden Download PDF

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EP0712374B2
EP0712374B2 EP95920745A EP95920745A EP0712374B2 EP 0712374 B2 EP0712374 B2 EP 0712374B2 EP 95920745 A EP95920745 A EP 95920745A EP 95920745 A EP95920745 A EP 95920745A EP 0712374 B2 EP0712374 B2 EP 0712374B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
value
ranges
speed
measured
correcting
Prior art date
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EP95920745A
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English (en)
French (fr)
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EP0712374B1 (de
EP0712374A1 (de
Inventor
Georg Kothmeier
Steffen MÜLLER-PROBANDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STC Spinnzwirn GmbH
Original Assignee
Barmag Spinnzwirn GmbH
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Publication date
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Application filed by Barmag Spinnzwirn GmbH filed Critical Barmag Spinnzwirn GmbH
Publication of EP0712374A1 publication Critical patent/EP0712374A1/de
Publication of EP0712374B1 publication Critical patent/EP0712374B1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
    • B65H59/385—Regulating winding speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a winding machine according to the preamble of claim 1.
  • This winding machine is known for DE-OS 39 33 048 (Bag. 1659).
  • US-A-3713009 is a winding machine known for winding a thread, in which the dancer arm connected to a potentiometer in this way is that a change in position of the dancer arm a directional voltage change on the potentiometer leads.
  • This potentiometer voltage is called Position measurement given up to an ID controller Generate signal to adjust the spindle speed. This ensures that sudden changes in position of the dancer arm are adjusted accordingly.
  • the disadvantage of this known winding machine is in that the regulation of sudden changes in position due to the oscillating movements to vibrations the spindle speed and thus to an uneven Lead coil build.
  • the object of the invention is the winding machine with their rules so that the Regulation is able to withstand all fluctuations in position to adjust the dancer arm without switching, and also those fluctuations which through the back and forth movements of the traversing device are caused.
  • the controller in wide ranges is programmable and adjustable so that all operating states recorded and converted into discrete control values can be and that the scheme the occurring Operating conditions can be adjusted sensitively can, whereby the extreme conditions - such. B. putting on and moving off - no switching required.
  • a precision cheese head shown in perspective.
  • Fig. 2 shows diagrams to illustrate the measurement and control process.
  • Such precision bobbins are in several horizontal and vertical rows side by side in one Precision cross winding machine arranged.
  • the precision cheese head is in one vertical stand plate 1 arranged.
  • the winding spindle 3 On the stand plate 1 is the winding spindle 3, on which the coil is spanned with the bobbin, cantilevered.
  • the winding spindle 3 is the traversing device for Traversing the incoming thread 12 assigned.
  • the traversing device parallel to the coil consists of the housing 11, in which a reverse thread shaft 10 is rotatably mounted, and that of the reverse thread shaft Traversing thread guide moved back and forth in a straight line 9, which runs the thread 12 on the spool.
  • a support roller 28 on the housing 11 the traversing device is freely rotatable.
  • the traversing device with the reverse thread shaft is attached to a slide 13.
  • the sled 13 is mounted in a slide guide 14, which is a straight line Movement - radial or secant to the coil allows.
  • a spring 15 acts on the carriage in this way a that the traversing device during the entire winding trip with their support roller 28 against the Coil surface supports, but the growing Diameter of the coil 2 can dodge.
  • the fed thread 12 runs before it from Traversing thread guide 9 laid on the bobbin surface is, between two fixed roles 5 and 6, between which a dancer arm 7 with a dancer roll 29 is pivotally arranged.
  • the dancer role is below the weight of the dancer arm on the thread
  • Sag the shortening the thread loop formed between the thread guides 5 and 6
  • the drive motor 4 attached for driving the winding spindle 3.
  • This drives via a toothed belt pulley 31 and toothed belt 32 one arranged on the upstanding side of the stand plate End of the winding spindle 3 rotatably arranged Toothed belt pulley 33 and herewith the winding spindle 3 centrally.
  • the winding spindle is with the reverse thread shaft 10 connected by gear, namely by toothed belt pulley 16 and toothed belt 19 and toothed belt pulley 18 with a countershaft 30 and from there out through a further toothed belt pulley 26 Timing belt 20 and pulley 17 with the Reverse thread shaft 10.
  • the countershaft 30 is opposite the winding spindle 3 and opposite the reverse thread shaft 10 supported by a pivot lever 23 and 22, respectively and in the free ends of these swivel levers rotatably mounted.
  • the thread runs at a constant speed to. This forms between the thread guides 5 and 6 due to the constant weight of the dancer arm 7 with the dancer roll 29 - possibly reinforced by a feather - a slack.
  • the size of this slack is determined on the one hand by the delivery speed of the thread and the other through the Winding speed. The size of this slack is adjusted to a constant value. there however, the fluctuations caused by the Traversing movement arise, are allowed.
  • the axis of the dancer arm with a control device 8 connected. Through the control device 8 the drive motor 4 is driven. If the Sag of the thread increases and consequently the dancer arm 7 pivots clockwise, the drive speed of the spindle motor 4 increased. Decreases the sag, the drive speed is reduced.
  • the dancer arm 7 and the control device 8 are So included in a control loop through which the Sag of the thread loop between the thread guides 5 and 6 is corrected.
  • the control of the drive motor is in detail 4 designed so that the following functions be carried out:
  • the drive motor 4 is used to thread the thread switched by switch 34 on the dancer arm so that the motor 4 the winding head (coil 2) via a speed controller 37 with a constant predetermined drive speed drives.
  • the speed is chosen so that the peripheral speed of the on the winding spindle 3 stretched empty tube over the Thread speed is.
  • the thread is first used for threading over the thread guides 5 and 6 and around the dancer roll 29 looped.
  • the thread is then attached to the Empty sleeve created and from the rotating empty sleeve captured.
  • the dancer arm 7 lifts out of its lower one Stop position and switches from the landing speed controller 37 via the switch 34 on the dancer arm to the dancer arm control 38 um.
  • the dancer arm with the rotating roller 29 is with one Rotary sensor 40 connected.
  • the rotation sensor By the rotation sensor the position and speed of the dancer arm detected.
  • This magnetoresistive Sensor has a fixed ferromagnetic Layer that is enclosed in a circuit. A magnet acts on this ferromagnetic layer one that is rotatable with the dancer arm. By change the rotational position of the magnetic field changes also the electrical resistance of the ferromagnetic Layer so that the voltage drop across the ferromagnetic Layer a measure of the rotational position of the dancer arm is.
  • the speed of the dancer arm In addition to the position of the dancer arm also the speed of the dancer arm, and measured according to height and direction. To do this the measurement is repeated at predetermined time intervals and determined the speed from it. The ongoing determined measured position values and the measured speed values are now given to the controller.
  • the controller has a memory with different Storage areas.
  • the Quantity areas define a membership value, with which a certain position measurement value belongs to the position quantity range previously defined. These membership values are on a scale from 0 to 1.
  • Each quantity range is divided into one Main area and a transition area. By doing The main area has a membership value of 1. In the membership value falls in the transition area the respective adjacent quantity range of 1 drops to 0, although overlaps to the neighboring transition area.
  • the transition area Ib of the quantity range I covers all Measured values that are only limited to the quantity range can be assigned "far below”.
  • the memory also has a memory area in which every occurring as a control algorithm Combination of position quantity ranges and Speed-quantity ranges a certain Control value quality range according to Fig. 2C assigned is.
  • the rule algorithm is for example:
  • the result is the fulfillment value.
  • the weighting factor (Measure of trust) for both membership values 1. This results in the membership value (fulfillment value) for the manipulated variable for its selected quantity range with also 0.8.
  • the measured position value is 3 measuring units.
  • the computer takes these control algorithms from the total of 15 control algorithms from the memory and accordingly assigns the manipulated variable quantity ranges II and III to the current measured value. This is shown in Fig. 2D.
  • the membership value of the manipulated value to the respective quantity range results from the membership values of the measured value to the assigned position or speed quantity ranges by superimposition as previously described.
  • the computer is now programmed that it determines the centroid of the area, which the selected by the respective Membership values limited quantity ranges cover; d. h .: the overlapping area becomes calculated only once, otherwise the sum of the Quantity ranges formed by the assigned Membership values are limited.

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Der Aufspulmaschine läuft der Faden mit konstanter Geschwindigkeit zu. Die Aufwickelgeschwindigkeit wird geregelt, indem der Faden über einen Tänzerarm geführt wird. Zusätzlich zu dem Meßwert, der die Stellung des Tänzerarmes repräsentiert, wird auch die Geschwindigkeit ermittelt, mit der der Tänzerarm seine Stellung ändert. Beide Meßwerte werden überlagert und zur Ermittlung eines Stellwertes für den Motor der Spindel benutzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Diese Aufspulmaschine ist bekannt durch die DE-OS 39 33 048 (Bag. 1659).
Bei dieser Aufspulmaschine erfolgt die Regelung des Durchhangs des Tänzerarmes über die Verstellung der Spindeldrehzahl mit Hilfe eines PI-Reglers, der nach dem Anlegen des Fadens und Einschalten der Changiereinrichtung an den Tänzerarm eingeschaltet wird. Infolge des starken integralen Anteils des Reglers reagiert der Spindelantriebsmotor nur mit Verzögerung auf Änderungen des Durchhangs der durch den Tänzerarm gebildeten Fadenschleife. Nachteilig ist hierbei, daß zum Anlegen des Fadens eine Umschaltung auf einen PD-Regler erfolgen muß.
Aus der US-A-3713009 ist eine Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens bekannt, bei welcher der Tänzerarm mit einem Potentiometer derart verbunden ist, daß eine Stellungsänderung des Tänzerarms zu einer richtungsabhängigen Spannungsänderung am Potentiometer führt. Diese Potentiometerspannung wird als Stellungsmeßwert einem ID-Regler aufgegeben, um ein Signal zur Verstellung der Spindeldrehzahl zu erzeugen. Damit wird erreicht, daß plötzliche Stellungsänderungen des Tänzerarms entsprechend ausgeregelt werden. Der Nachteil dieser bekannten Aufspulmaschine besteht darin, daß die Regelung der plötzlichen Stellungsänderungen aufgrund der Changierbewegungen zu Schwingungen der Spindeldrehzahl und somit zu einem ungleichmäßigen Spulenaufbau führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Aufspulmaschine mit ihrer Regelung so auszugestalten, daß die Regelung in der Lage ist, alle Schwankungen der Position des Tänzerarms ohne Umschaltung auszuregeln, und zwar auch diejenigen Schwankungen, welche durch die Hin- und Herbewegungen der Changiereinrichtung hervorgerufen werden.
Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1.
Es gelingt hierdurch, eine Abhängigkeit zwischen der Motordrehzahl einerseits sowie der Stellung und der Geschwindigkeit des Tänzerarms andererseits herzustellen, ohne daß dabei die geplanten Änderungen der Stellung und der Geschwindigkeit des Tänzerarms, die insbesondere durch die Changierung hervorgerufen werden, einen negativen Einfluß auf die Verstellung der Spindeldrehzahl ausüben, insbesondere zu Schwingungen der Spindeldrehzahl führen.
Es gelingt hierdurch, dem Gesamtregelkreis, der aus der Spindel, dem Spindelantriebsmotor, dem Regler und dem Tänzerarm besteht, ein nicht-lineares Verhalten zu geben. Das bedeutet, daß nicht jede Änderung bezgl. der Stellung und/oder der Geschwindigkeit des Tänzerarms zu einer proportionalen Änderung des Stellwertes führt, welcher dem Antriebsmotor der Spulspindel zur Einstellung der Spindeldrehzahl aufgegeben wird.
Mit der Ausführung der Erfindung, insbesondere soweit sie sich im einzelnen aus Anspruch 2 ergibt, wird weiterhin erreicht, daß der Regler in weiten Bereichen programmierbar und einstellbar ist, so daß alle Betriebszustände erfaßt und in diskrete Stellwerte umgesetzt werden können und daß die Regelung den vorkommenden Betriebzuständen feinfühlig angepaßt werden kann, wobei auch die extremen Zustände - wie z. B. das Anlegen und Anfahren - keine Umschaltung erfordern.
Bei alledem ist es zweckmäßig, diskrete, eindeutige Stellwerte zu erzeugen, die die Lage der aktuellen Meßwerte in angemessener Weise berücksichtigen. Dies geschieht insbesondere durch die Ausführung nach Anspruch 3.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Präzisions-Kreuzspulkopf perspektivisch dargestellt. Fig. 2 zeigt Diagramme zur Veranschaulichung des Meß- und Regelverfahrens. Derartige Präzisionsspulköpfe sind in mehreren horizontalen und vertikalen Reihen nebeneinander in einer Präzisions-Kreuzspulmaschine angeordnet.
Der Präzisions-Kreuzspulkopf ist in einer senkrechten Ständerplatte 1 angeordnet. An der Ständerplatte 1 ist die Spulspindel 3, auf welcher die Spule mit der Spulhülse aufgespannt ist, auskragend gelagert. Der Spulspindel 3 ist die Changiereinrichtung zum Changieren des zulaufenden Fadens 12 zugeordnet. Die Changiereinrichtung parallel zur Spule besteht aus dem Gehäuse 11, in dem eine Kehrgewindewelle 10 drehbar gelagert ist, und dem von der Kehrgewindewelle in einer Geradführung hin- und herbewegten Changierfadenführer 9, der den Faden 12 auf der Spule verlegt. Um einen gleichbleibenden Abstand zwischen der Oberfläche der Spule 2 und der Changiereinrichtung zu bewerkstelligen, ist eine Stützrolle 28 am Gehäuse 11 der Changiereinrichtung frei drehbar gelagert.
Die Changiereinrichtung mit der Kehrgewindewelle ist an einem Schlitten 13 befestigt. Der Schlitten 13 ist in einer Schlittenführung 14 gelagert, die eine geradlinige Bewegung - radial oder sekantial zur Spule zuläßt. Eine Feder 15 wirkt dabei auf den Schlitten derart ein, daß die Changiereinrichtung sich während der gesamten Spulreise mit ihrer Stützrolle 28 gegen die Spulenoberfläche abstützt, jedoch dem größer werdenden Durchmesser der Spule 2 ausweichen kann.
Der zugeführte Faden 12 läuft, bevor er vom Changierfadenführer 9 auf der Spulenoberfläche verlegt wird, über zwei ortsfeste Rollen 5 und 6, zwischen welchen ein Tänzerarm 7 mit einer Tänzerrolle 29 schwenkbar angeordnet ist. Die Tänzerrolle liegt unter dem Gewicht des Tänzerarmes auf dem Faden auf Durch das Anwachsen der Spule 2 und die Verkürzung der zwischen den Fadenführern 5 und 6 gebildeten Fadenschleife (Durchhang) wird der Schwenkwinkel des Tänzerarmes geändert und in Abhängigkeit hiervon durch eine mechanisch-elektrische Tänzerarmregelung 8 die Drehzahl des Antriebsmotors 4 für die Spulspindel elektronisch nachgeregelt.
Auf der anderen Seite der Ständerplatte (vom Betrachter aus gesehen vorne) ist der Antriebsmotor 4 für den Antrieb der Spulspindel 3 befestigt. Dieser treibt über eine Zahnriemenscheibe 31 und Zahnriemen 32 eine auf dem diesseits der Ständerplatte aufkragend angeordneten Ende der Spulspindel 3 drehfest angeordnete Zahnriemenscheibe 33 und hiermit die Spulspindel 3 zentral an. Die Spulspindel ist mit der Kehrgewindewelle 10 getrieblich verbunden, und zwar durch Zahnriemenscheibe 16 und Zahnriemen 19 und Zahnriemenscheibe 18 mit einer Vorgelegewelle 30 sowie von dort aus durch eine weitere Zahnriemenscheibe 26 über Zahnriemen 20 und Zahnriemenscheibe 17 mit der Kehrgewindewelle 10. Die Vorgelegewelle 30 ist gegenüber der Spulspindel 3 und gegenüber der Kehrgewindewelle 10 durch je einen Schwenkhebel 23 bzw. 22 abgestützt und in den freien Enden dieser Schwenkhebel drehbar gelagert.
Durch die getriebliche Verbindung zwischen Spulspindel 3 und Kehrgewindewelle 10 ist während der gesamten Spulreise das Verhältnis der Spulspindeldrehzahl und der Changierfrequenz konstant.
Der Faden läuft mit konstanter Geschwindigkeit zu. Dadurch bildet sich zwischen den Fadenführern 5 und 6 infolge des konstanten Gewichts des Tänzerarmes 7 mit der Tänzerrolle 29 - eventuell verstärkt durch eine Feder - ein Durchhang. Die Größe dieses Durchhanges wird bestimmt zum einen durch die Zuliefergeschwindigkeit des Fadens und zum anderen durch die Aufwickelgeschwindigkeit. Die Größe dieses Durchhanges wird auf einen konstanten Wert ausgeregelt. Dabei müssen allerdings die Schwankungen, die durch die Changierbewegung entstehen, zugelassen werden. Hierzu ist die Achse des Tänzerarmes mit einer Regeleinrichtung 8 verbunden. Durch die Regeleinrichtung 8 wird der Antriebsmotor 4 angesteuert. Wenn sich der Durchhang des Fadens vergrößert und folglich der Tänzerarm 7 im Uhrzeigersinn schwenkt, wird die Antriebsdrehzahl des Spindelmotors 4 erhöht. Verringert sich der Durchhang, wird die Antriebsdrehzahl herabgesetzt. Der Tänzerarm 7 und die Regeleinrichtung 8 sind also in einen Regelkreis einbezogen, durch den der Durchhang der Fadenschleife zwischen den Fadenführern 5 und 6 ausgeregelt wird.
Im einzelnen ist die Steuerung des Antriebsmotors 4 so ausgelegt, daß die folgenden Funktionen ausgeführt werden:
Zum Fadenanlegen wird der Antriebsmotor 4 mittels Schalter 34 am Tänzerarm so geschaltet, daß der Motor 4 den Spulkopf (Spule 2) über einen Anlegedrehzahlregler 37 mit einer konstant vorgegebenen Antriebsgeschwindigkeit antreibt. Die Geschwindigkeit wird so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der auf die Spulspindel 3 aufgespannten Leerhülse über der Fadengeschwindigkeit liegt.
Zum Fadenfangen ist der Schlitten 13, auf dem die Changierung mit dem Changierfadenführer 9 und der Kehrgewindewalze 10 gelagert ist, - im Bild - nach rechts gefahren, so daß die Stützrolle 28 nicht an dem Umfang der Leerhülse anliegt und der Changierfadenführer 9 nicht in Berührung mit dem Faden gelangt.
Zum Fadenanlegen wird der Faden zunächst über die Fadenführer 5 und 6 geführt und um die Tänzerrolle 29 geschlungen. Der Faden wird sodann an die Leerhülse angelegt und von der sich drehenden Leerhülse gefangen.
Dadurch hebt der Tänzerarm 7 aus seiner unteren Stop-Position ab und schaltet dabei von dem Anlegedrehzahlregler 37 über den Schalter 34 am Tänzerarm auf die Tänzerarmregelung 38 um.
Der Tänzerarm mit der Drehrolle 29 ist mit einem Drehsensor 40 verbunden. Durch den Drehsensor wird die Position und die Geschwindigkeit des Tänzerarms erfaßt. Es kann sich hierbei zum Beispiel um einen magneto-resistiven Sensor handeln. Dieser magnetoresistive Sensor weist eine ortsfeste ferromagnetische Schicht auf, die in einem Stromkreis eingeschlossen ist. Auf diese ferromagnetische Schicht wirkt ein Magnet ein, der mit dem Tänzerarm drehbar ist. Durch Änderung der Drehlage des Magnetfeldes verändert sich auch der elektrische Widerstand der ferromagnetischen Schicht, so daß der Spannungsabfall an der ferromagnetischen Schicht ein Maß für die Drehlage des Tänzerarms ist.
Zusätzlich zu der Position des Tänzerarmes wird auch die Geschwindigkeit des Tänzerarmes, und zwar nach Höhe und Richtung, gemessen. Hierzu wird die Messung in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt und daraus die Geschwindigkeit ermittelt. Die laufend ermittelten Positions-Meßwerte und die Geschwindigkeits-Meßwerte werden nun dem Regler aufgegeben.
Der Regler weist einen Speicher mit verschiedenen Speicherbereichen auf.
In den Positions-Speicherbereich sind Positions-Quantitätsbereiche gespeichert. Diese Positions-Quantitätsbereiche sind in Fig. 2A dargestellt. Die QuantitätsBereiche definieren einen Zugehörigkeitswert, mit dem ein bestimmter Positions-Meßwert zu dem zuvor definierten Positions-Quantitätsbereich gehört. Diese Zugehörigkeitswerte liegen in einer Skala von 0 bis 1. Jeder Quantitäts-Bereich ist eingeteilt in einen Hauptbereich und einen Übergangsbereich. In dem Hauptbereich hat der Zugehörigkeitswert den Wert 1. In dem Übergangsbereich fällt der Zugehörigkeitswert zu dem jeweilig benachbarten Quantitäts-Bereich von 1 auf 0 abfällt, wobei allerdings Überschneidungen zu dem benachbarten Übergangsbereich vorkommen.
In Figur 2A sind Positions-Quantitätsbereiche I bis III dargestellt.
In Fig. 2A bezeichnet zum Beispiel die horizontale Linie des Hauptbereiches la den Positions-Quantitätsbereich: "weit unten". D.h.: alle Meßwerte der Tänzerarm-Position, die zwischen (z. B.) 10 und 5 Meßwerteinheiten liegen, werden als "weit unten" bezeichnet, mit dem Zugehörigkeits-Wert UP = 1. Der Übergangsbereich lb des Quantitätsbereiches I erfaßt alle Meßwerte, die nur noch mit Einschränkung dem Quantitätsbereich "weit unten" zugeordnet werden können.
Der Quantitätsbereich II erfaßt alle Meßwerte, die man als "mittel" bezeichnen würde. Dieser Quantitätsbereich II ist nur an einer Stelle mit dem Zugehörigkeitswert UP = 1 ausgestattet. Es ist aus dem Diagramm ersichtlich, daß ein Meßwert von z. B. 3 Meßeinheiten sowohl dem Quantitätsbereich II mit dem Zugehörigkeitswert 0,3 als auch dem Quantitätsbereich II mit dem Zugehgörigkeitswert 0,7 zugeordnet würde. In ähnlicher Weise bezeichnet der Quantitätsbereich III alle Positionsmeßwerte, die man als "sehr hoch" bezeichnen würde.
In ähnlicher Weise werden auch alle vorkommenden Meßwerte der Geschwindigkeit vorbestimmten, in einen Geschwindigkeits-Speicherbereich gespeicherten Geschwindigkeits-Quantitätsbereiche eingeteilt. Die gesamte Skala der vorkommenden Meßwerte ist hier entsprechend Fig. 2B in fünf Quantitätsbereiche I, II, III, IV, V eingeteilt, wobei
  • der Quantitätsbereich I alle Mleßwerte erfaßt, die nach unten gerichtet und "sehr hoch" sind,
  • der Quantitätsbereich II alle Meßwerte erfaßt, die nach unten gerichtet und "mittelhoch" sind,
  • der Quantitätsbereich III alle Meßwerte erfaßt, die im wesentlichen "gleich Null" oder "niedrig" einzustufen sind,
  • der Quantitätsbereich IV alle Meßwerte erfaßt, die nach oben gerichtet und "mittelhoch" einzustufen sind,
  • der Quantitätsbereich V alle Meßwerte erfaßt, die nach oben gerichtet und "sehr hoch" sind.
    • Es gibt weiterhin einen Speicherbereich, in dem alle in Betracht kommenden Ausgangssignale des Reglers - im Rahmen dieser Anmeldung als 'Stellwert' bezeichnet - vorbestimmten Stellwert-Qualitätsbereichen zugeordnet sind.
    In Figur 2C ist dargestellt, daß die Skala der vorkommenden Stellwerte in fünf Quantitätsbereiche eingeteilt ist. Dabei sind die in Betracht kommenden Stellwerte folgenden Quantitätsbereichen zugeordnet:
  • I: Drehzahl stark erniedrigen
  • II: Drehzahl weniger stark erniedrigen
  • III: Drehzahl konstant lassen
  • IV: Drehzahl weniger stark erhöhen
  • V: Drehzahl stark erhöhen.
    • Der Speicher besitzt ferner einen Speicherbereich, in dem als Regel-Algorithmus jede vorkommende Kombination von Positions-Quantitätsbereichen und Geschwindigkeits-Quantitätsbereichen einem bestimmten Stellwert-Qualitätsbereich nach Fig. 2C zugeordnet ist.
    Bei der gewählten Unterteilung der Quantitätsbereiche gibt es 15 derartige Kombinationen. Der Regel-Algorithmus lautet zum Beispiel:
    Wenn die Geschwindigkeit zum Quantitätsbereich positiv "mittel" gehört und die Position des Tänzerarmes zum Quantitätsbereich "weit oben" gehört, dann sei die Stellgröße dem Quantitätsbereich "negativ mittel" = "Drehzahl weniger stark emiedrigen" entnommen.
    In einem ersten Beispiel sei die Position des Tänzerarms 'positiv 10 Maßeinheiten' und die Geschwindigkeit 'positiv 8 Maßeinheiten'. Das bedeutet, daß der aktuelle Meßwert der Position dem Positions-Quantitätsbereich III = "weit oben" mit dem Zugehörigkeitswert UP = 1 zugeordnet wird. Der aktuelle Meßwert der Geschwindigkeit wird dem Geschwindigkeits-Quantitätsbereich IV "positiv mittel" mit dem Zugehörigkeitswert UP = 1,8 zugeordnet.
    Aus dem eingespeisten Regler-Algorithmus (der hier zufällig bereits zitiert ist) entnimmt daher die Rechnereinheit des Reglers, daß dieser Kombination der Stellwert-Quantitätsbereich II = Drehzahl weniger stark erhöhen, zugeordnet werden sollte.
    Dabei ergibt sich der Zugehörigkeitswert (Erfüllungswert) des Stellwertes zu dem ausgewählten Quantitätsbereich II zum Beispiel durch Multiplikation der Zugehörigkeits-Werte für Position und Geschwindigkeit zu ihrem jeweils in Betracht kommenden Quantitätsbereich. Dabei kann vor dieser Multiplikation oder sonstigen Überlagerung auch noch eine Gewichtung der Zugehörigkeits-Werte erfolgen, die das Vertrauensmaß der Zugehörigkeit wiedergibt.
    Das Ergebnis ist der Erfüllungswert.
    Im vorliegenden Falle sei der Gewichtungsfaktor (Vertrauensmaß) für beide Zugehörigkeitswerte = 1. Damit ergibt sich der Zugehörigkeitswert (Erfüllungswert) für den Stellwert zu seinem ausgewählten Quantitätsbereich mit ebenfalls 0,8.
    In Figur 2C ist dargestellt, daß damit von dem Stellwert-Quantitätsbereich II "negativ mittel" die unter der 0,8-Horizontalen liegende Fläche den Bereich angibt, aus dem der Stellwert ausgewählt wird. Auch hierfür enthält der Rechner einen Regel-Algorithmus. Dieser Regel-Algorithmus kann beispielsweise besagen, daß der Stellwert die Abszisse des Flächenschwerpunktes der Fläche ist, die von dem in Betracht kommenden Quantitätsbereich durch den Zugehörigkeitswert abgeschnitten wird. Diese Fläche ist in Fig. 2C schraffiert. Die Abszisse des Schwerpunktes und damit der Stellwert hat den Wert -3. Dieser Wert wird dem Motor zur Herabsetzung der Drehzahl vorgegeben.
    In einem weiteren Beispiel sei der aktuelle Geschwindigkeits-Meßwert wiederum = 8 Meßeinheiten. Der Positions-Meßwert betrage dagegen 3 Meßeinheiten.
    Das bedeutet, daß diese Meßwerte dem Geschwindigkeits-Quantitätsbereich IV "positiv mittel" sowie dem Positions-Quantitätsbereich II "neutral" mit dem Zugehörigkeitswert 0,7 sowie dem Quantitätsbereich III "weit oben" mit dem Zugehörigkeitswert 0,3 zugeordnet sind.
    Es sei nun weiterhin in dem Speicherbereich für den Regel-Algorithmus eingespeichert:
    Wenn die Geschwindigkeit "positiv mittel" und die Stellung "neutral", dann sei die Stellgröße "neutral" sowie weiter:
    Wenn die Geschwindigkeit "positiv hoch" und die Stellung neutral, dann sei die Stellgröße "negativmittel".
    Der Rechner entnimmt dem Speicher aus den insgesamt 15 Regel-Algorithmen diese Regel-Algorithmen und ordnet demgemäß dem aktuellen Meßwert die Stellwert-Quantitätsbereiche II und III zu. Dies ist in Fig. 2D dargestellt. Der Zugehörigkeits-Wert des Stellwertes zu dem jeweiligen Quantitätsbereich ergibt sich aus den Zugehörigkeitswerten des Meßwertes zu den zugeordneten Positions- bzw. Geschwindigkeits-Quantitäts-Bereichen durch Überlagerung wie zuvor beschrieben. Eventuell erfolgt noch eine Multiplikation mit dem Vertrauensmaß, das zwischen Null (0) und Eins (1) vorbestimmt ist. Es sei hier = 1.
    Der Stellwert-Quantitätsbereich II besitzt also einen Zugehörigkeits-Wert von 0,7 x 0,8 = 0,56
    und der Stellwert-Quantitätsbereich III einen Zugehörigkeits-Wert
    von 0,3 x 0,8 = 0,24.
    Die durch diese Zugehörigkeitswerte in den Zugehörigkeitsbereichen markierte Fläche ist in Fig. 2D wiederum schraffiert.
    Der Rechner ist nun wiederum so programmiert, daß er den Flächenschwerpunkt der Fläche ermittelt, welche die ausgewählten durch die jeweiligen Zugehörigkeitswerte begrenzten Quantitätsbereiche bedecken; d. h.: die sich überschneidende Fläche wird nur einmal gerechnet, im übrigen wird die Summe der Quantitätsbereiche gebildet, die durch die zugeordneten Zugehörigkeitswerte begrenzt sind.
    Wenn die Spule 2 voll ist, wird der Changierschlitten 13 wieder - im Bilde - nach rechts bis in seine Startposition gefahren. Am Ende der Spulreise oder bei einem Fadenbruch fällt der Tänzerarm in seine untere Position (Anlegeposition) zurück. Dadurch wird der Schalter 34 wieder umgeschaltet und die Anlegedrehzahlregelung 37 aktiviert. Die Anlegegeschwindigkeit an der neu aufgesteckten Leerhülse des Spulkpopfes wird somit zum erneuten Anlegen eines Fadens konstant gehalten.

    Claims (3)

    1. Aufspulmaschine
         für einen mit konstanter Geschwindigkeit angelieferten Faden (12),
         mit einer Changiereinrichtung (9, 10) zum Hinund Herbewegen des Fadens (12) quer zu seiner Laufrrichtung,
         mit einer Spulspindel (3), die durch einen Spindelmotor (4) angetrieben wird,
         mit einem Tänzerarm (7), der den Durchhang des Fadens (12) vor der Changiereinrichtung (9, 10) erfaßt,
         mit einer Meßeinrichtung (40) zur Erzeugung eines Stellungs-Meßwerts, welcher die Stellung des Tänzerarms (7) repräsentiert,
         mit einem Regler (8), durch weichen der Stellungs-Meßwert in einen Motor-Stellwert umgesetzt und der Spindelmotor (4) in Abhängigkeit von dem Motor-Stellwert gesteuert wird, wobei Spulspindel (3), Tänzerarm (7), Spindelmotor (4) und Regler (8) einen Regelkreis mit einem nichtlinearen verhalten bilden,
      und wobei
      die Meßeinrichtung (40) während des Aufspulbetriebs zusätzlich zu dem Steilungs-Meßwert einen Geschwindigkeits-Meßwert erzeugt, welcher Geschwindigkeits-Meßwert die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Tänzerarms (12) repräsentiert,
      und daß der Motor-Stellwert durch Überlagerung des Stellungs-Meßwerts und des Geschwindigkeits-Meßwerts - ggf. nach vorheriger Gewichtung - ermittelt wird.
    2. Aufspulmaschine nach Anspruch 1,
          dadurch gekennzeichnet, daß
      der Stellungs-Meßwert und der Geschwindigkeits-Meßwert nach folgendem Verfahren überlagert werden:
      2.1 die Meßwerte werden jeweils vorbestimmten Stellungs-bzw. Geschwindigkeits- Quantitätsbereichen zugeordnet
         wobei jeder der Quantitätsbereiche die Zugehörigkeit des jeweiligen Meßwertes zu einer vorbestimmten markanten Quantität auf einer Werteskala der Zugehörigkeitswerte definiert,
         wobei jeder der Quantitätsbereiche eingeteilt ist in
         Hauptbereiche, denen der Zugehörigkeitswert = 1 zugeordnet ist, und
         Übergangsbereiche, in welchen der Zugehörigkeitswert zu dem jeweilig benachbarten Quantitätsbereich von 1 auf 0 abfällt, und
         wobei sich benachbarte Übergangsbereiche überschneiden,
      2.2 dem aktuellen Stellungs-Meßwert und dem aktuellen Geschwindigkeits-Meßwert werden die jeweiligen Zugehörigkeitswerte zu den ermittelten Quantitätsbereichen zugeordnet,
      2.3 in einem Speicher wird allen vorkommenden Kombinationen von Stellungs- und Geschwindigkeits-Quantitätsbereichen ein bestimmter Stellwert-Quantitätsbereich zugeordnet,
      2.4 die einstellbaren Motor-Stellwerte werden jeweils vorbestimmten Stellwert-Quantitätsbereichen zugeordnet
         wobei jeder der Quantitätsbereiche die Zugehörigkeit zu einer vorbestimmten Quantität definiert,
         wobei jeder Stellwert-Quantitätsbereicheingeteilt ist in
         Hauptbereiche, denen der Erfüllungswert = 1 zugeordnet ist, und
         Übergangsbereichen, in welchen der Erfüllungswert zu dem jeweilig benachbarten Quantitätsbereich von 1 auf 0 abfällt, und wobei sich benachbarte Übergangsbereiche überschneiden,
      2.5 aus dem Speicher werden die den aktuellen Kombinationen von Stellungs- und Geschwindigkeits-Quantitätsbereichen zugeordneten Stellwert-Quantitätsbereiche abgerufen,
      2.6 durch Überlagerung der ermittelten Zugehörigkeitswerte des Stellungs- bzw. Geschwindigkeits- Meßwerts zu ihren jeweiligen Quantitätsbereichen wird - evtl. nach vorheriger Gewichtung - z.B. durch Multiplikation ein Erfüllungswert für jede ermittelte Kombination von Stellungs- und Geschwindigkeits- Quantitätsbereichen gebildet, wobei zusätzlich dieser Erfüllungswert noch mit einem zwischen Null (0) und Eins (1) vordefinierten Vertrauensfaktor multipliziert werden kann.
      2.7 zu jeder dieser ermittelten Kombinationen von Stellungs- und Geschwindigkeits- Quantitätsbereichen wird der entsprechende Stellwert-Quantitätsbereich aus dem Speicher abgerufen,
      2.8 jedem dieser Stellwert-Quantitätsbereiche wird der Erfüllungswert der zugehörigen Kombination zugeordnet,
      2.9 eine Gewichtung der ermittelten Stellwert-Quantitätsbereiche nach ihrer Gesamtgröße und der Höhe des zugeordneten Erfüllungswerts wird durchgeführt,
      2.10 der Motor-Stellwert wird so ausgewählt,
         daß er zumindest einem der ermittelten Stellwert-Quantitätsbereiche zugehört und daß seine Lage die Größe zu zuvor gewichteten Stellwert-Quantitätsbereiche berücksichtigt, wobei sich überschneidende gewichtete Stellwert-Quantitätsbereiche nur einmal berücksichtigt werden.
    3. Aufspulmaschine nach Anspruch 2,
          dadurch gekennzeichnet, daß
      der Motor-Stellwert so ausgewählt wird, daß er die Abszisse des Schwerpunkts der Gesamtfläche ist, welche durch die Hüllkurve der zuvor gewichteten Stellwert-Quantitätsbereiche umschrieben wird.
    EP95920745A 1994-06-06 1995-06-02 Aufspulmaschine für einen mit konstanter geschwindigkeit laufenden faden Expired - Lifetime EP0712374B2 (de)

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