EP1520825B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, sowie Anwendung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, sowie Anwendung des Verfahrens Download PDF

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EP1520825B1
EP1520825B1 EP03022331A EP03022331A EP1520825B1 EP 1520825 B1 EP1520825 B1 EP 1520825B1 EP 03022331 A EP03022331 A EP 03022331A EP 03022331 A EP03022331 A EP 03022331A EP 1520825 B1 EP1520825 B1 EP 1520825B1
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EP
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thread
thread tension
tension
guide
yarn
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Erwin Tschümperlin
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SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the thread tension on a winder on which the thread is withdrawn by a thread delivery from a supply and fed to a thread guide having thread laying, wherein a controlled variable for the delivery speed of the thread is obtained.
  • 24 034 are provided in a thread-consuming machine, in particular a circular knitting machine having a plurality of thread-processing sites, correspondingly many delivery facilities for the thread-like material.
  • a thread tensioning device which cooperates with the thread-like material and contains a sensor and a measuring circuit.
  • the apparatus for controlling yarn feeding on a textile machine such as a knitting, kneading or winding machine described in EP-A-0 950 742 includes a thread tension measuring sensor, a yarn feeding speed measuring means and a precise setting control these two parameters, wherein preferably the yarn delivery speed is controlled by the thread tension.
  • a similar device is described in EP-A-0 875 479 by Shurer Schweiter Mettler AG.
  • EP-A-1 318 097 a method of the type mentioned is described in which a distinction of the fluctuations of the thread tension causing disturbances after periodic and stochastic disturbances takes place, and the periodic disturbances are calculated and taken into account for said controlled variable.
  • the stochastic disturbances are the disturbances caused by the withdrawal of the thread and the periodic ones Faults are caused by the thread laying disturbances. Since the latter are geometric, they can be calculated. It has been found that by this method, the variations in the thread tension are not sufficiently well compensated in all cases, so that the tolerance range of the thread tension in the product produced is still relatively high.
  • this known method for regulating the thread tension on a winding machine is to be improved in such a way that the compensation of the periodic thread tension fluctuations is further improved, thereby narrowing the tolerance range of the thread tension in the product produced and improving the quality of the spool.
  • edge softening a targeted softening or optionally also hardening of the edges should be possible, which is only possible with the machines in operation today by a stroke of the thread laying process influencing.
  • a cyclical shortening of the stroke of the thread guide of the thread laying takes place.
  • this method is only time-controlled and has no link with the current position of the thread guide.
  • edge softening can not be re-processed under different operating conditions.
  • the object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned in that the thread tension is measured by the position of the thread guide dependent and the measured fluctuations in the thread tension for said controlled variable are taken into account, with a continuous synchronization between the position of the thread guide and the control of the thread delivery takes place, and that a thread tension profile is specified.
  • the position-dependent determination of the thread tension and the associated synchronization of the delivery speed of the thread is independent of the stroke and the speed of the thread guide. This independence allows the compensation of periodic fluctuations in the thread tension even at start and stop ramps and at low production speeds.
  • the thread tension can be selectively changed, whereby both a reproducible edge softening and a compensation of bulges is possible.
  • the method can also be used for bevels of the coil edges and asymmetric coil construction.
  • a first preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the thread tension profile is predetermined by entering an effective distance and a percentage reduction of the nominal thread tension.
  • the effective distance is preferably entered as a distance from an edge of a coil to be produced.
  • a second preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the thread tension profile is predetermined by inputting a curve consisting of several pairs of values with the position of the thread guide and the thread tension, which relates to the stroke length to be wound.
  • the thread tension profile can be predetermined as a function of the coil diameter and / or of further parameters.
  • Such further parameters are formed for example by the stroke of the thread guide, the bevel of the coil to be produced or the compensation of bulges.
  • the invention further relates to a device for controlling the thread tension on a winder, with a motor-driven delivery mechanism for the thread and a thread laying with a thread guide for winding the thread on a yarn carrier, wherein the drive of the delivery mechanism is controlled so that a balance of the thread laying conditional disturbances of the thread tension occurs.
  • the inventive device is characterized by a sensor for measuring the thread tension, by an evaluation stage for the sensor signals, in which an assignment of the measured values of the sensor to the respective position of the thread guide takes place, by means for a continuous synchronization between the position of the thread guide and the control of Thread delivery and by means for the specification of a thread tension profile.
  • a first preferred embodiment is characterized in that a control of the delivery mechanism corresponding to the thread tension profile takes place.
  • a second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the specification of the thread tension profile is effected by entering an effective distance and a percentage reduction of the nominal thread tension.
  • a third preferred embodiment is characterized in that the specification of the thread tension profile is effected by inputting a curve consisting of several pairs of values with the position of the thread guide and the associated thread tension and relating to the stroke length to be wound.
  • the invention further relates to an application of said method for influencing the quality of the coil edges.
  • the application according to the invention is characterized in that the position-dependent control of the thread tension is used for softening or hardening the edges of the manufactured coils, for producing bevelled coil flanks, for compensating bulges or for asymmetrical coil construction of cylindrical or conical coils.
  • the winding station shown in Fig. 1 consists of a Aufsteckung 1 for receiving a feed bobbin 2 with a thread F, a thread insulation 3, a driven by a motor 4 delivery 5, a sensor 6 for measuring the tension of the thread F and a winding unit.
  • the latter consists of a by a motor (not shown) drivable spindle 8 for receiving and holding a bobbin 9, on which a coil 10 is wound, and a thread laying 11.
  • the drive of the coil 10 via a motor-driven friction roller on which the coil 10 rests (see EP-A-1 125 878).
  • the thread laying 11 contains, as the most essential element, a yarn guide 12, which performs an oscillating traversing movement along the axis of the spool 10.
  • a yarn guide 12 which performs an oscillating traversing movement along the axis of the spool 10.
  • an oscillating traversing exporting thread guide 12 may also be provided a so-called wing thread laying of the type described in EP-A-0 997 422.
  • a wing-thread laying has two counter-rotatable, superposed yarn guide wings and a bow disk. The yarn guide wings emerge from the contour of the sheet disk and dive back into it, wherein at the immersion points of the yarn guide wings in each case the transfer of the thread takes place.
  • the yarn guide 12 is mounted on a sliding in a rail or groove-like guide back and forth slide 13, on which a traversing element 14 engages.
  • This is designed as a flexible and traversing stiff element for transmitting tensile forces and, for example, by a string, a wire, a metal cable, a flat, toothed or V-belt, a metal band, a chain or the like. Formed.
  • the traversing element 14 passes over two rollers 15 and 16, one of which, according to the roller 16, serves as a drive wheel for driving the traversing element 14.
  • the drive wheel 16 is driven by a servomotor (not shown), preferably a stepping motor.
  • the drive wheel 16 is mounted directly on the motor shaft.
  • the motor is a sensor (not shown) for detecting the rotational position of the drive wheel 16 and thus associated with the traversing position of the yarn guide 12.
  • the sensor is a consisting of a transmitting and a receiving diode photoelectric sensor, which scans the movement of the drive wheel 16 or a rigidly connected to this disc.
  • the drive wheel 16 or the disc is provided for this purpose with suitable optically scannable markers, for example, arranged along a circle holes or slots.
  • the drive motors of the spindle 8 and the drive wheel 16, the sensor for the traversing position of the thread guide 12 and any other sensors, such as the speed of the coil 10, are connected to a spindle control 17, which said motors on the basis of programmed Spulparametem and winding laws and the controls data supplied by the sensors.
  • the spindle control 17 is also connected to a delivery control 18, which in turn is connected to the yarn tension sensor 6 and to the drive motor 4 of the delivery mechanism 5.
  • the thread tension sensor 6 measures the fluctuations of the thread tension at fixed positions n times by one stroke. These measured values are determined over m laying cycles and averaged. The values thus obtained thus show an image of the thread shortening or thread extension before the thread laying 11 and form the precontrol value for the controlled variable of the thread delivery.
  • Important for the position-dependent determination of the thread tension is the information at which position the thread guide 12 is at a certain time. This information is continuously exchanged with high priority between the spindle controller 17 and the delivery controller 18 and there is a synchronization of the time base.
  • Periodic thread fluctuations are disturbances caused by the thread laying 11.
  • a look at the geometry of the thread laying shows that because of the linear movement of the thread guide 12, the length of the thread F between this and the thread tension sensor 6 at the reversal points of the traversing movement is greater than in the middle.
  • This difference in length corresponds to a difference in the thread tension, which is greater at the reversal points than in the middle.
  • the thread tension thus reaches its maximum value at a reversal point, decreases towards the middle, reaches its lowest value there and then rises again until the reversal point.
  • the geometry of the thread laying 11, which is known, is used to brake the yarn delivery 5 at the reversal points of the yarn guide 12 briefly. At these reversal points is a significant, but dependent on the Bewicklungsin throttling of the motor 4 to compensate for the downtime of the yarn guide 12 at the reversal points.
  • a thread tension profile is predetermined in order to improve the quality of the spool 10 overall and in particular at the spool edges.
  • the quality improvement measures include targeted edge softening or edge hardening, as well as influencing the thread tension on beveling of the coil flanks, compensation of bulges and asymmetric coil construction.
  • the yarn tension profile is dependent on the diameter of the coil 10 and / or the stroke of the yarn guide 12 and it is realized by the thread laying 11 by a corresponding control of the yarn feeding by the yarn delivery 5.
  • the thread tension is specified by inputting an effective distance, which is, for example, the distance from an edge of the spool 10, and a percentage change in the nominal thread tension or by entering a curve defined from several value pairs, which relates in each case to the stroke length to be wound. In most cases (edge softening), changing the thread tension will be a thread tension reduction.
  • the named value pairs are the position of the thread guide 12 and the corresponding thread tension. Different winding lengths and take-up speeds can be considered, and the yarn tension profile is adaptable depending on other parameters, such as bevel or compensation, and it is also applicable to conical bobbins where the yarn tension change is reproducible and can be operated under all operating conditions.
  • the diagram of FIG. 2 shows the control loop for the described control of the thread tension:
  • the upper left recognizes the parameters of the spindle control 17, 19 this is the laying geometry and the Aufwickelgeometrie, including the delivery control 18 specifiable setpoint 20 of the thread tension and the predetermined thread tension profile.
  • the latter are linked to the parameters 19 via an adder 21 and a transfer function 22.
  • the adder 21 is also supplied with the actual value of the thread tension measured and processed by the thread tension sensor 6.
  • Transfer function 22 denotes the mathematical relationship between input and output signal, taking into account a time delay. In other words, upon a change in the input of transfer function 22, its output will characteristically respond with a new value.
  • the combination of the output of the transfer function 22 with the parameters 19 reaches the controlled system 23, which is the element to be influenced or the part of the control loop to be regulated.
  • the controlled system 23 is the element to be influenced or the part of the control loop to be regulated.
  • these are the thread F and the properties of the elements which the thread F touches on its way.
  • Such properties are, for example, the surface of the drive roller (delivery mechanism 5) and the surfaces of all deflection points.
  • the material parameters 24 of the thread F are essential for the scheme. They are listed as a separate box because other rule settings can be used, depending on the material.
  • the output of the stage 24 is the actual value of the yarn tension / thread tension.
  • the thread tension is measured n times at fixed positions (angle synchronous) and averaged by the controller in a step 25 over m scans.
  • the thread tension thus represents the position-dependent actual value of the variable to be controlled.
  • the control algorithm 26 is, for example, a PD controller, PID controller or 3-point controller. Faults in the thread tension are recognized as such because their current value deviates from the value averaged over m periods.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, auf welcher der Faden durch eine Fadenlieferung von einem Vorrat abgezogen und einer einen Fadenführer aufweisenden Fadenverlegung zugeführt wird, wobei eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens gewonnen wird.
  • Für den Spulprozess ist eine konstante Fadenspannung eine der Voraussetzungen für eine optimale und einheitliche Qualität des bei dem betreffenden Prozess hergestellten Produkts. Trotzdem kommt es beim Spulprozess immer wieder vor, dass in Abhängigkeit von der Qualität der Vorlagespule, von eventuell vorgenommenen Fadenbehandlungen wie beispielsweise Färben und dergleichen, und von der Spulgeschwindigkeit, die Fadenspannung relativ stark schwankt. Aus diesem Grund wurden verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen, die eine konstante Fadenspannung ermöglichen sollen, beispielsweise die in der DE-C-38 24 034 und in der EP-A-0 950 742 beschriebenen.
  • Bei der in der DE-C-38 24 034 beschriebenen Einrichtung sind bei einer fadenverbrauchenden Maschine, insbesondere einer Rundstrickmaschine, die mehrere fadenverarbeitende Stellen aufweist, entsprechend viele Liefereinrichtungen für das fadenförmige Gut vorgesehen. An jeder Lieferstelle befindet sich eine Fadenspannungseinrichtung, die mit dem fadenförmigen Gut zusammen wirkt und einen Geber und eine Messschaltung enthält.
  • Die in der EP-A-0 950 742 beschriebene Einrichtung zur Steuerung der Garnzufuhr an einer Textilmaschine, wie beispielsweise einer Strick-, Wirk- oder Spulmaschine, enthält einen Sensor zu Messung der Fadenspannung, Mittel zur Messung der Fadenliefergeschwindigkeit und eine Steuerung zur präzisen Einstellung dieser beiden Parameter, wobei vorzugsweise die Fadenliefergeschwindigkeit anhand der Fadenspannung geregelt wird. Eine ähnliche Einrichtung ist in der EP-A-0 875 479 der Schärer Schweiter Mettler AG beschrieben.
  • Bei Spulmaschinen besteht das Problem, dass durch die lineare Bewegung der Fadenverlegeeinheit der Faden verkürzt oder verlängert wird und dadurch die Fadenspannung kurzzeitig ansteigt beziehungsweise absinkt. Diese Spannungsschwankungen können aber durch die bekannten Einrichtungen wegen der durch die Trägheit des Sensors und der Steuerung bedingten Zeitverzögerung nicht ausgeregelt werden.
  • In der EP-A-1 318 097 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben, bei welchem eine Unterscheidung der die Schwankungen der Fadenspannung verursachenden Störungen nach periodischen und stochastischen Störungen erfolgt, und die periodischen Störungen berechnet und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden. Die stochastischen Störungen sind die durch den Abzug des Fadens bedingten Störungen und die periodischen Störungen sind die durch die Fadenverlegung bedingten Störungen. Da die letzteren geometrisch bedingt sind, können sie berechnet werden. Es hat sich gezeigt, dass durch dieses Verfahren die Schwankungen der Fadenspannung nicht in allen Fällen ausreichend gut kompensiert werden, so dass die Toleranzbandbreite der Fadenspannung im erzeugten Produkt noch immer relativ hoch ist.
  • Durch die Erfindung sollen nun dieses bekannte Verfahren zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine so verbessert werden, dass die Kompensation der periodischen Fadenspannungsschwankungen weiter verbessert und dadurch die Toleranzbandbreite der Fadenspannung im erzeugten Produkt enger und die Qualität der Spule verbessert wird.
  • Insbesondere soll auch eine gezielte Aufweichung oder gegebenenfalls auch Verhärtung der Kanten möglich sein, was bei den heute im Einsatz stehenden Maschinen nur durch ein den Hub der Fadenverlegung beeinflussendes Verfahren möglich ist. So erfolgt zur Kantenaufweichung eine zyklische Verkürzung des Hubs des Fadenführers der Fadenverlegung. Dieses Verfahren ist aber ausschliesslich zeitgesteuert und hat keine Verknüpfung mit der aktuellen Position des Fadenführers. Ausserdem ist die Kantenaufweichung nicht unter verschiedenen Betriebsbedingungen reprozierbar.
  • Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Fadenspannung von der Position des Fadenführers abhängig gemessen wird und die dabei gemessenen Schwankungen der Fadenspannung für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden, wobei eine laufende Synchronisation zwischen der Position des Fadenführers und der Steuerung der Fadenlieferung erfolgt, und dass ein Fadenspannungsprofil vorgegeben wird.
  • Die positionsabhängige Ermittlung der Fadenspannung und die zugehörige Synchronisation der Liefergeschwindigkeit des Fadens ist unanhängig vom Hub und von der Geschwindigkeit des Fadenführers. Diese Unabhängigkeit erlaubt die Kompensation von periodischen Schwankungen der Fadenspannung auch bei Start- und Stoprampen sowie bei tiefen Produktionsgeschwindigkeiten. Durch die Vorgabe eines Fadenspannungsprofils kann die Fadenspannung gezielt verändert werden, wodurch sowohl eine reproduzierbare Kantenaufweichung als auch eine Kompensation von Ausbauchungen möglich wird. Das Verfahren kann auch bei Abschrägungen der Spulenflanken und bei asymmetrischem Spulenaufbau angewendet werden.
  • Bei einem in der WO-A-92 08664 beschriebenen ähnlichen Verfahren wird die Momentanposition des Fadenführers durch einen Sensor bestimmt und die Fadenspannung in Abhängigkeit von dieser Momentanposition gesteuert. Es erfolgt also eine positionsabhängige Steuerung, aber keine positionsabhängige Messung der Fadenspannung. In der EP-A-1 125 880 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Spulen auf OE-Spinnmaschinen beschrieben, bei welcher zur Herstellung einer Spule mit einstellbarem Dichteprofil die Aufwickel-Fadenspannung anhand des Signals eines Sensors für diese regelbar ist.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenspannungsprofil durch Eingabe einer Wirkdistanz und einer prozentuellen Verringerung der Soll-Fadenspannung vorgegeben wird. Die Wirkdistanz wird vorzugsweise als Distanz von einer Kante einer herzustellenden Spule eingegeben.
  • Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenspannungsprofil durch Eingabe einer aus mehreren Wertepaaren mit der Position des Fadenführers und der Fadenspannung bestehenden Kurve vorgegeben wird, welche sich auf die zu bewickelnde Hublänge bezieht.
  • Gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist das Fadenspannungsprofil in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser und/oder von weiteren Parametern, vorgebbar. Solche weitere Parameter sind beispielsweise durch den Hub des Fadenführers, die Abschrägung der herzustellenden Spule oder die Kompensation von Ausbauchungen gebildet.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk für den Faden und einer Fadenverlegung mit einem Fadenführer zum Aufwickeln des Fadens auf einen Garnträger, wobei der Antrieb des Lieferwerks so geregelt ist, dass ein Ausgleich der durch die Fadenverlegung bedingten Störungen der Fadenspannung erfolgt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Sensor zur Messung der Fadenspannung, durch eine Auswertestufe für die Sensorsignale, in welcher eine Zuordnung der Messwerte des Sensors zur jeweiligen Position des Fadenführers erfolgt, durch Mittel für eine laufende Synchronisation zwischen der Position des Fadenführers und der Steuerung der Fadenlieferung und durch Mittel für die Vorgabe eines Fadenspannungsprofils.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Fadenspannungsprofil entsprechende Steuerung des Lieferwerks erfolgt.
  • Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Fadenspannungsprofils durch Eingabe einer Wirkdistanz und einer prozentuellen Verringerung der Soll-Fadenspannung erfolgt.
  • Eine dritte bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Fadenspannungsprofils durch Eingabe einer aus mehreren Wertepaaren mit der Position des Fadenführers und der zugeordneten Fadenspannung bestehenden und sich auf die zu bewickelnde Hublänge beziehenden Kurve erfolgt.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Anwendung des genannten Verfahrens zur Beeinflussung der Qualität der Spulenränder.
  • Die erfindungsgemässe Anwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass die positionsanhängige Regelung der Fadenspannung zur Aufweichung oder Verhärtung der Kanten der hergestellten Spulen, zur Erzeugung abgeschrägter Spulenflanken, zur Kompensation von Ausbauchungen oder bei asymmetrischem Spulenaufbau von zylindrischen oder konischen Spulen verwendet wird.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Spulstation einer Spulmaschine; und
    • Fig. 2 ein Diagramm des Regelkreises zur Regelung der Fadenspannung.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Spulstation besteht aus einer Aufsteckung 1 zur Aufnahme einer Vorlagespule 2 mit einem Faden F, einer Fadendämmung 3, einem von einem Motor 4 angetriebenen Lieferwerk 5, einem Sensor 6 zur Messung der Spannung des Fadens F und einem Spulaggregat 7. Das letztere besteht aus einer durch einen Motor (nicht dargestellt) antreibbaren Spindel 8 zur Aufnahme und Halterung einer Spulenhülse 9, auf die eine Spule 10 aufgewickelt wird, und aus einer Fadenverlegung 11. Alternativ kann der Antrieb der Spule 10 über eine motorisch angetriebene Reibwalze erfolgen, auf der die Spule 10 aufliegt (siehe dazu EP-A-1 125 878). Die Fadenverlegung 11 enthält als wesentlichstes Element einen Fadenführer 12, der entlang der Achse der Spule 10 eine oszillierende Changierbewegung ausführt. Eine solche Fadenverlegung ist beispielsweise in der EP-A-0 829 444 (= US-A-5 918 829), der EP-A-1 125 878, der EP-A-1 209 114 und der EP-A-1 219 559 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Anstatt der dargestellten Fadenverlegung 11 mit dem entlang der Achse der Spule 10 eine oszillierende Changierbewegung ausführenden Fadenführer 12 kann auch eine so genannte Flügel-Fadenverlegung der in der EP-A-0 997 422 beschriebenen Art vorgesehen sein. Eine solche Flügel-Fadenverlegung weist zwei gegenläufig rotierbare, übereinander angeordnete Fadenführerflügel und eine Bogenscheibe auf. Die Fadenführerflügel treten aus der Kontur der Bogenscheibe hervor und tauchen wieder in diese ein, wobei an den Eintauchpunkten der Fadenführerflügel jeweils die Übergabe des Fadens erfolgt.
  • Der Fadenführer 12 ist auf einem in einer schienen- oder nutenartigen Führung hin und her bewegbaren Gleitorgan 13 befestigt, an welchem ein Changierelement 14 angreift. Dieses ist als flexibles und in Changierrichtung steifes Organ zur Übertragung von Zugkräften ausgebildet und beispielsweise durch eine Saite, einen Draht, ein Metallseil, einen Flach-, Zahn- oder Keilriemen, ein Metallband, eine Kette oder dgl. gebildet. Das Changierelement 14 läuft über zwei Rollen 15 und 16, von denen die eine, darstellungsgemäss die Rolle 16, als Treibrad für den Antrieb des Changierelements 14 dient.
  • Das Treibrad 16 ist von einem Servomotor (nicht dargestellt), vorzugsweise einem Schrittmotor, angetrieben. Vorzugsweise ist das Treibrad 16 direkt auf der Motorwelle befestigt. Dem Motor ist ein Sensor (nicht dargestellt) zur Detektion der Drehposition des Treibrades 16 und damit der Changierposition des Fadenführers 12 zugeordnet. Bezüglich dieses Sensors wird auf die EP-A-0 829 444 und die zu dieser korrespondierende US-A-5 918 829 verwiesen. Der Sensor ist ein aus einer Sende- und einer Empfangsdiode bestehender fotoelektrischer Sensor, der die Bewegung des Treibrads 16 oder einer mit diesem starr verbundenen Scheibe abtastet. Das Treibrad 16 oder die Scheibe ist zu diesem Zweck mit geeigneten optisch abtastbaren Markierungen, beispielsweise mit entlang eines Kreises angeordneten Löchern oder Schlitzen, versehen.
  • Die Antriebsmotoren der Spindel 8 und des Treibrades 16, der Sensor für die Changierposition des Fadenführers 12 sowie eventuelle weitere Sensoren, beispielsweise für die Drehzahl der Spule 10, sind mit einer Spindelsteuerung 17 verbunden, welche die genannten Motoren anhand von programmierten Spulparametem und Wickelgesetzen sowie der von den Sensoren gelieferten Daten steuert. Die Spindelsteuerung 17 ist ausserdem mit einer Liefersteuerung 18 verbunden, welche ihrerseits mit dem Fadenspannungssensor 6 und mit dem Antriebsmotor 4 des Lieferwerks 5 verbunden ist.
  • Der Fadenspannungssensor 6 misst die Schwankungen der Fadenspannung an festen Positionen n-mal über einen Hub. Diese Messwerte werden über m Verlegezyklen ermittelt und gemittelt. Die so gewonnenen Werte zeigen also ein Abbild der Fadenverkürzung oder Fadenverlängerung vor der Fadenverlegung 11 und bilden den Vorsteuerwert für die Regelgrösse der Fadenlieferung. Wichtig für die positionsabhängige Ermittlung der Fadenspannung ist die Information, an welcher Position sich der Fadenführer 12 zu einer bestimmten Zeit befindet. Diese Information wird laufend mit hoher Priorität zwischen der Spindelsteuerung 17 und der Liefersteuerung 18 ausgetauscht und es erfolgt eine Synchronisierung der Zeitbasis.
  • Wesentlich ist auch, dass die positionsabhängige Ermittlung der Fadenspannung und auch die zugehörige Synchronisation der Spindelsteuerung 17 und der Liefersteuerung 18 vom Hub und von der Geschwindigkeit der Fadenverlegung 11 unabhängig ist. Diese Unabhängigkeit erlaubt die Kompensation von so genannten periodischen Fadenschwankungen auch bei Start- und Stoprampen sowie bei tiefen Produktionsgeschwindigkeiten.
  • Periodische Fadenschwankungen sind Störungen, die durch die Fadenverlegung 11 verursacht sind. Ein Blick auf die Geometrie der Fadenverlegung zeigt, dass wegen der linearen Bewegung des Fadenführers 12, die Länge des Fadens F zwischen diesem und dem Fadenspannungssensor 6 an den Umkehrpunkten der Changierbewegung grösser ist als in der Mitte.
  • Diese Verhältnisse sind durch den gestrichelten Kreisbogen B angedeutet, wobei der Längenunterschied zwischen den beiden Extremwerten mit dem Bezugszeichen A bezeichnet ist.
  • Diesem Längenunterschied entspricht ein Unterschied der Fadenspannung, welche an den Umkehrpunkten grösser ist als in der Mitte. Die Fadenspannung erreicht also an einem Umkehrpunkt ihren Höchstwert, nimmt gegen die Mitte hin ab, erreicht dort ihren Tiefstwert und steigt dann bis zum Umkehrpunkt wieder an.
  • Zusätzlich zu den periodischen Fadenspannungsschwankungen gibt es noch stochastische Störungen oder Schwankungen, die durch den Fadenabzug von der Vorlagespule 2 und durch die Lieferung 5 verursacht sind. Diese stochastischen Störungen gehen in die Messwerte des Sensors 6 nur mit einem sehr geringen Anteil ein. Sie weichen vom ermittelten Vorsteuerwert ab und beeinflussen die Fadenlieferung 5 derart, dass eine konstante Fadenspannung erzielt wird.
  • Die Geometrie der Fadenverlegung 11, die ja bekannt ist, wird dazu benutzt, um die Fadenlieferung 5 an den Umkehrpunkten des Fadenführers 12 kurz abzubremsen. An diesen Umkehrpunkten erfolgt eine wesentliche, aber von der Bewicklungslänge abhängige Drosselung des Motors 4, um die Stillstandszeit des Fadenführers 12 an den Umkehrpunkten zu kompensieren.
  • Zusätzlich zur positionsabhängigen Messung und Regelung der Fadenspannung wird ein Fadenspannungsprofil vorgegeben, um die Qualität der Spule 10 insgesamt und insbesondere an den Spulenrändem zu verbessern. Zu den die Qualität verbessernden Massnahmen zählen eine gezielte Kantenaufweichung oder Kantenverhärtung, sowie Beeinflussungen der Fadenspannung bei Abschrägung der Spulenflanken, bei Kompensation von Ausbauchungen und bei asymmetrischem Spulenaufbau.
  • Das Fadenspannungsprofil ist vom Durchmesser der Spule 10 und/oder vom Hub des Fadenführers 12 abhängig und es wird durch die Fadenverlegung 11 durch eine entsprechende Regelung der Fadenzuführung durch die Fadenlieferung 5 realisiert. Die Fadenspannung wird durch Eingabe einer Wirkdistanz, das ist beispielsweise die Distanz von einer Kante der Spule 10, und einer prozentuellen Veränderung der Soll-Fadenspannung oder durch Eingabe einer aus mehreren Wertepaaren definierten Kurve vorgegeben, die sich jeweils auf die zu bewickelnde Hublänge bezieht. In den meisten Fällen (Kantenaufweichung) wird es sich bei der Änderung der Fadenspannung um eine Fadenspannungsreduktion handeln. Bei den genannten Wertepaaren handelt es sich um die Position des Fadenführers 12 und die entsprechende Fadenspannung. Es können unterschiedliche Bewicklungslängen und Aufwickelgeschwindigkeiten berücksichtigt werden, und das Fadenspannungsprofil ist abhängig von anderen Parametern, wie Abschrägung oder Kompensation adaptierbar und es ist auch auf konischen Spulen anwendbar, wobei die Fadenspannungsänderung reproduzierbar ist und sich bei allen Betriebsbedingungen betreiben lässt.
  • Das Diagramm von Fig. 2 zeigt den Regelkreis für die beschriebene Regelung der Fadenspannung: Links oben erkennt man die der Spindelsteuerung 17 vorgebbaren Parameter 19, das ist die Verlegungsgeometrie und die Aufwickelgeometrie, darunter den der Liefersteuerung 18 vorgebbaren Sollwert 20 der Fadenspannung und das vorgebbare Fadenspannungsprofil. Die letzteren werden über ein Addierglied 21 und eine Übertragungsfunktion 22 mit den Parametern 19 verknüpft. Dem Addierglied 21 ist auch der vom Fadenspannungssensor 6 gemessene und verarbeitete Istwert der Fadenspannung zugeführt. Mit Übertragungsfunktion 22 ist das mathematische Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangssignal unter Berücksichtigung einer zeitlichen Verzögerung bezeichnet. Mit anderen Worten, bei einer Veränderung am Eingang der Übertragungsfunktion 22 reagiert deren Ausgang in charakteristischer Weise mit einem neuen Wert. Die Verknüpfung des Ausgangs der Übertragungsfunktion 22 mit den Parametern 19 gelangt zur Regelstrecke 23, das ist das zu beeinflussende Glied oder der zu regelnde Teil des Regelkreises. Für die Regelung ist eine Rückkopplung nötig. Im vorliegenden Fall sind dies der Faden F und die Eigenschaften der Elemente, welche der Faden F auf seinem Weg berührt. Solche Eigenschaften sind beispielsweise die Oberfläche der Antriebsrolle (Lieferwerk 5) und die Oberflächen aller Umlenkstellen.
  • Auch die Materialparameter 24 des Fadens F, und hier insbesondere dessen Elastizität, sind wesentlich für die Regelung. Sie sind als eigenes Kästchen aufgeführt, weil abhängig vom Material andere Regelereinstellungen verwendet werden können. Das Ausgangssignal der Stufe 24 ist der Istwert der Fadenzugkraft/Fadenspannung. Die Fadenspannung wird n-mal an festen Positionen (winkelsynchron) gemessen und vom Regler in einer Stufe 25 über m Abtastungen gemittelt. Die Fadenspannung stellt also den positionsabhängigen Istwert der zu regelnden Grösse dar. Der Regelalgorithmus 26 ist beispielsweise ein PD-Regler, PID-Regler oder 3-Punktregler. Störungen der Fadenspannung werden als solche erkannt, weil ihr aktueller Wert von dem über m Perioden gemittelten Wert abweicht.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, auf welcher der Faden (F) durch eine Fadenlieferung (5) von einem Vorrat (2) abgezogen und einer einen Fadenführer (12) aufweisenden Fadenverlegung (11) zugeführt wird, wobei eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens (F) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenspannung von der Position des Fadenführers (12) abhängig gemessen wird und die dabei gemessenen Schwankungen der Fadenspannung für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden, wobei eine laufende Synchronisation zwischen der Position des Fadenführers (12) und der Steuerung (18) der Fadenlieferung (5) erfolgt, und dass ein Fadenspannungsprofil vorgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenspannungsprofil durch Eingabe einer Wirkdistanz und einer prozentuellen Verringerung der Soll-Fadenspannung vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkdistanz als Distanz von einer Kante einer herzustellenden Spule (10) eingegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenspannungsprofil durch Eingabe einer aus mehreren Wertepaaren mit der Position des Fadenführers (12) und der Fadenspannung bestehenden Kurve vorgegeben wird, welche sich auf die zu bewickelnde Hublänge bezieht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Fadenspannung an festen Positionen n-mal über einen Hub des Fadenführers (12) erfolgt, und dass die Messwerte für jede Position über m Verlegezyklen ermittelt und gemittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenspannungsprofil in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser und/oder von weiteren Parametern vorgebbar ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten weiteren Parameter durch den Hub des Fadenführers (12), die Abschrägung der herzustellenden Spule (10), oder die Kompensation von Ausbauchungen gebildet sind.
  8. Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Spulmaschine, mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk (5) für den Faden (F) und einer Fadenverlegung (11) mit einem Fadenführer (12) zum Aufwickeln des Fadens (F) auf einen Garnträger (9), wobei der Antrieb (4) des Lieferwerks (5) so geregelt ist, dass ein Ausgleich der durch die Fadenverlegung (11) bedingten Störungen der Fadenspannung erfolgt, gekennzeichnet durch einen Sensor (6) zur Messung der Fadenspannung und durch eine Auswertestufe (25) für die Sensorsignale, in welcher eine Zuordnung der Messwerte des Sensors (6) zur jeweiligen Position des Fadenführers (12) erfolgt, durch Mittel (26) für eine laufende Synchronisation zwischen der Position des Fadenführers (12) und der Steuerung (18) der Fadenlieferung (5) und durch Mittel für die Vorgabe eines Fadenspannungsprofils.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Fadenspannungsprofil entsprechende Steuerung des Lieferwerks (5) erfolgt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Fadenspannungsprofils durch Eingabe einer Wirkdistanz und einer prozentuellen Verringerung der Soll-Fadenspannung erfolgt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Fadenspannungsprofils durch Eingabe einer aus mehreren Wertepaaren mit der Position des Fadenführers (12) und der zugeordneten Fadenspannung bestehenden und sich auf die zu bewickelnde Hublänge beziehenden Kurve erfolgt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerstufe (17) für den Antrieb des Garnträgers (9) und der Fadenverlegung (11) und eine mit dieser verbundene zweite Steuerstufe (18) für den Antrieb des Lieferwerks (5) vorgesehen sind, von denen eine die genannte Auswertestufe (25) enthält, und dass zwischen den beiden Steuerstufen (17, 18) eine laufende Übermittlung und Synchronisierung der Position des Fadenführers (12) erfolgt.
  13. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Beeinflussung der Qualität der Spulenränder, dadurch gekennzeichnet, dass die positionsabhängige Regelung der Fadenspannung zur Aufweichung oder Verhärtung der Kanten der hergestellten Spulen (10), zur Erzeugung abgeschrägter Spulenflanken, zur Kompensation von Ausbauchungen oder bei asymmetrischem Spulenaufbau von zylindrischen oder konischen Spulen verwendet wird.
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