WO2006103156A1

WO2006103156A1 - Verfahren und anordnung zum betrieb eines spulengattters für eine wickelanlage sowie ein spulengatter

Info

Publication number: WO2006103156A1
Application number: PCT/EP2006/060619
Authority: WO
Inventors: Andreas Kleiner; Alfred Jakob
Original assignee: Benninger Ag
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2006-10-05
Also published as: ATE393846T1; KR20070116148A; EP1707656A1; US7770271B2; JP2008534404A; US20080191085A1; KR101167350B1; ES2302124T3; CN101146940A; CN101146940B; DE502005003902D1; EP1707656B1; PT1707656E

Abstract

Ein Spulengatter (2) mit mehreren Spulstellen (7), von denen mit einer Wickelmaschine (3) gleichzeitig mehrere Fäden gleicher o- der unterschiedlicher Gattung abziehbar sind, und mit wenigstens einem jeder Spulstelle zugeordneten dynamischen Fadenspanner (6) , an welchem zum Erzeugen einer bestimmten Fadenzugs der Faden mit einer variablen Bremskraft beaufschlagbar ist, wobei jeder Fadenspanner (6) mit einem ihm zugeordneten Antriebsmotor (20) aktivierbar ist, weist eine Steueranordnung zum Steuern des Fadenzugs in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Fadengeschwindigkeit während eines Hochfahrvorgangs und/oder eines Stoppvorgangs der Wickelmaschine (3) und einen Regler (25) zum Regeln des Fadenzugs während der stationären Normalphase der Wickelmaschine (3) auf. Die Steueranordnung und der Regler (25) sind dabei derart ausgestaltet, dass der Fadenzug bzw. die Ausgangs-Fadenspannung jedes Fadens in Bezug auf einen SOLL-Wert etwa konstant gehalten werden kann. Zur Bestimmung einer Stellgrösse (32) für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners (6) ist eine Störgrössenauf schaltung (24) vorgesehen, wobei diese mit der Fadengeschwindigkeit (v) als Eingangsgrösse eine um wenigstens die Motorträgheit und den Reibungswert des Antriebsmotors (20) kompensierte Korrekturgrösse (34) berechnet.

Description

Verfahren und Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage sowie ein Spulengatter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage sowie ein Spulengatter gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Mit derartigen Verfahren wird ein möglichst optimaler Spannungsausgleich aller Fäden an einem Spulengatter angestrebt, weil die unterschiedlichen Lauflängen der Fäden zwischen Spulstellen und Wickelmaschine und die damit zusammenhängende Fadenführung ohne entsprechenden Ausgleich zu unterschiedlichen Fadenspannungen führen würden. Die Folge davon wäre eine ungleichmässige Wickeldichte .

Es sind bereits Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters bekannt, bei welchen der Fadenzug jedes Fadens möglichst nahe bei einem konstanten Soll-Wert gehalten werden soll. So beschreibt beispielsweise die EP-A-I 162 295 ein Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters für eine Schäranlage mit mehreren Spulstellen, bei welchem an jeder Spulstelle der jeweilige Faden mit einem Fadenspanner mit einer Bremskraft beaufschlagt wird. Der Fadenzug wird dabei dauernd während des Wickelvorgangs gemessen. Der so gemessene Ist-Wert des Fadenzugs bzw. der Ausgangsfadenspannung wird mit einem Soll-Wert verglichen und bei Feststellen einer Abweichung diesem angenähert, wobei jeder Fadenspanner über einen entsprechenden Antriebsmotor aktiviert wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das beschriebenen Regelverfahren zwar während eines Normalbetriebs mit konstanter Drehzahl der Wickelmaschine, beispielsweise einer Konusschärmaschine, gute Resultate erzielt. Bei anderen Betriebszuständen, insbesondere beim Hochfahr- oder Stopp-Vorgang ist die Regelung hingegen häufig überfordert. Besonders bei Wickelanlagen mit grossen Fadenstre- cken zwischen Spulengatter und Wickelmaschine hat sich die Handhabung des Verfahrens als schwierig erwiesen. Bei schnellen Vorgängen, insbesondere beim Hochfahren oder bei einem Stopp der Wickelmaschine, kann es zu einem Aufschwingen der Fadenstrecke durch zu schnelle Spannungsanpassung beim Regeln des Fadenzugs kommen. Die Fäden können reissen (bei zu grossem Fadenzug) oder durchhängen (bei zu kleinem Fadenzug, Verwicklungsgefahr) .

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch während nichtstationärer Betriebszustände, insbesondere während eines Hoch- fahr-Vorgangs oder eines Stopp-Vorgangs, einen optimalen Spannungsausgleich aller Fäden gewährleistet. Insbesondere soll der Fadenzug jedes Fadens bei allen Betriebszuständen auf einem insbesondere konstanten Soll-Wert gehalten werden können. Das Verfahren soll sich insbesondere für Wickelanlagen mit langen Fadenstrecken zwischen Spulengatter und Wickelmaschine eignen. Die Einbau einer Anordnung zum Betreiben des Spulengatters soll weiter möglichst wenig Kosten verursachen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale in Anspruch 1 aufweist.

Wickelmaschinen, beispielsweise eine Konusschärmaschine mit einer Schärtrommel, rotieren mit einer Winkelgeschwindigkeit. Die Winkelgeschwindigkeit kann im stationären Normalbetrieb etwa konstant sein und in nicht-stationären Betriebszuständen variieren. An jeder Spulstelle wird der Faden zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs, welcher im Wesentlichen der Ausgangs- Fadenspannung entspricht, mit Hilfe wenigstens eines Fadenspanners mit einer variablen Bremskraft beaufschlagt. Zum Halten des Fadenzugs auf einen Soll-Wert wird während eines Hochfahr- Vorgangs und/oder eines Stopp-Vorgangs der Wickelmaschine jeder Fadenspanner über die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine gesteuert. Als Hochfahr-Vorgang wird dabei derjenige nichtstationäre Betriebszustand verstanden, bei welchem die Wickelmaschine von Null auf den stationären Normalbetrieb beschleunigt. Beim Stopp-Vorgang erfolgt ein Abbremsen der Wickelmaschine vom stationären Normalbetrieb bis zum Stillstand. Jeder Fadenspanner verfügt über einem ihm zugeordneten Antriebsmotor. Zur Steuerung des Fadenspanners wird ein Antriebsmotor aktiviert. Somit kann jeder Faden auf einfache Art und Weise mit der notwendigen Bremskraft beaufschlagt werden. Die Winkelgeschwindigkeit kann weiter mit einfachen Mitteln gemessen werden. Diese Steuerung hat den Vorteil, dass jeder Fadenspanner in allen Betriebszu- ständen, insbesondere auch während dem gesamten Zeitraum des Hochfahr-Vorgangs oder Stopp-Vorgangs, genau eingestellt werden. Die Steuerung des Fadenspanners während der nicht-stationären Betriebszustände hat gegenüber einer Regelung den Vorteil, dass ein Aufschaukeln oder ein ungünstiges Anregen der Fäden vermieden wird. Alternativ zur Messung der Winkelgeschwindigkeit ist es selbstverständlich auch denkbar, dass jeder Fadenspanner direkt über die Fadengeschwindigkeit des Fadens gesteuert wird.

Eingangsgrösse für die Steuerung jedes Fadenspanners ist die Fadengeschwindigkeit. Zur Steuerung der Fadenspanner kann es deshalb vorteilhaft sein, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine während des Hochfahr-Vorgangs und/oder des Stopp- Vorgangs dauernd gemessen und in eine Fadengeschwindigkeit umgerechnet wird. Dies erfolgt besonders vorteilhaft unter Einbezug der Schichtdicke der Fadenwickels auf der Wickelmaschine. Die Schichtdicke kann mit einer entsprechenden Einrichtung gemessen werden. Da die Schichtdicke im Wesentlichen von der Garnart abhängt, könnte diese auch - ohne Messung der Schichtdicke - berechnet werden. Zur Erzielung genauer Resultate könnte in diesem Fall auch der Anpressdruck der Presswalze mit einbezogen werden. Durch die Messung der Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine kann selbstverständlich auch die Fadenbeschleunigung analog zur Fadengeschwindigkeit erfasst werden. Somit ist während der nicht-stationären Betriebszustände das Verhalten der Fäden über die gesamte Dauer bekannt, wodurch eine genaue Steuerung der Fadenspanner sichergestellt ist. Wie vorgängig erwähnt, ist es auch denkbar, die Fadengeschwindigkeit direkt am Faden zwischen Spulengatter und Wickelmaschine zu messen.

Die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners kann aus der Fadengeschwindigkeit und aus Fadenspanner-spezifischen und insbesondere Motor-spezifischen Parametern des Antriebsmotors des Fadenspanners berechnet werden. Als steuerungsrelevante Parameter zum Steuern des Fadenspanners kommen insbesondere die Motorträgheit und der Reibungswert des Antriebsmotors in Frage.

Zur Bestimmung einer Stellgrösse für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners kann eine StörgrössenaufSchaltung mit der Fadengeschwindigkeit als Eingangsgrösse eine Korrektur- grösse berechnen. Dabei sind vorteilhaft wenigstens die Motorträgheit und der Reibungswert des Antriebsmotors zu kompensieren. Die Werte für die Motorträgheit, den Reibungswert und vorteilhaft auch die Drehmoment-Konstante des Antriebsmotors sind auf einfache Art und Weise erfassbar. Beispielsweise können die Werte für Motorträgheit, Reibungswert und Drehmoment-Konstante aus Datenblättern der jeweiligen Hersteller herausgelesen werden. Auf kostspielige Messvorrichtungen kann verzichtet werden. Die Störgrössenkompensation kann so auf einfache Art und Weise erfolgen. Der Antriebsmotor kann momentengeregelt werden, die genannte Stellgrösse und die Korrekturgrösse sind als Ströme. Die vorgängig beschriebene Steuerung der Fadenspannung während des Hochfahrens oder Stopps der Wickelmaschine kann mit einer Regelung für die stationäre Phase (Normalbetrieb) der Wickelmaschine kombiniert werden. Dazu wird während des Normalbetriebs der Ist-Wert des Fadenzugs jedes Fadens von einem Fadenspannungssensor dauernd erfasst und mittels eines Reglers auf den Soll-Wert geregelt. Eine solche Regelung ist beispielsweise in der EP-A-I 162 295 beschrieben. Diese kombinierte Steuerung und Regelung gewährleistet einen optimalen Fadenzugverlauf aller Fäden in allen Betriebszuständen.

Der Regler kann anhand des Fadengeschwindigkeits-Verlaufs erkennen, welcher Betriebszustand (Hochfahren, Normalbetrieb, Stopp) vorliegt. Im Zeitpunkt eines Wechsels bzw. Uebergangs von einem Betriebszustand zu einem anderen Betriebszustand (z.B. Hochfahren zu stationärem Normalbetrieb) wird die Regelung entweder ein- oder ausgeschaltet. Beispielsweise weisen die Fäden steigende Fadengeschwindigkeiten beim Hochfahren der Wickelmaschine auf (hierbei wird besonders bevorzugt eine konstante Beschleunigung für den Faden bzw. für die Wickelmaschine vorgesehen) . Sobald die Fadenbeschleunigung nahe bei oder genau Null ist, wird der Regler eingeschaltet. So kann auf einfache Art und Weise von der Steuerung zur Regelung gewechselt werden. Selbstverständlich könnte auch direkt über die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine anhand bestimmter Endwerte der Wechsel von Steuerung zu Reglung (oder umgekehrt) erfolgen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere eine Steuer- und Regelanordnung, zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage, insbesondere eine Schäranlage, mit einem Spulengatter mit mehreren Spulstellen einer Wickelmaschine zum gemeinsamen Wickeln mehrerer Fäden gleicher oder unterschiedlicher Gattung, die von den Spulstellen abgezogen werden. Zum Einhalten eines konstanten Fadenzugs jedes Fadens weist die Anordnung eine StörgrössenaufSchaltung für die Steuerung des Fadenzugs während des Hochfahr-Vorgangs und/oder des Stopp-Vorgangs der Wickelmaschine auf, die eingangsseitig mit einem Drehgeber der Wickelmaschine in Wirkverbindung steht, der ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine liefert. Die variable Winkelgeschwindigkeit stellt dabei die Störgrösse dar. Änderungen der Fadengeschwindigkeit führen zu einem variierenden Fadenzug. Mit Hilfe einer Störgrössenauf- schaltung können Störungen des Faden-Systems auf einfache Art und Weise kompensiert werden. Die Steuer- und Regel-Anordnung kann insbesondere für das vorgängig beschriebene Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage eingesetzt werden. Anstatt mit dem Drehgeber könnte die Störgrössenauf- schaltung auch mit einer Messeinrichtung zum Messen der Fadengeschwindigkeit der Fäden, beispielsweise in Form einer Umlenkwalze, verbunden sein.

Die Steuer- und Regel-Anordnung kann eine Geschwindigkeits- Messeinrichtung aufweisen, mit welcher die Fadengeschwindigkeit der Fäden messbar ist. Die über den Drehgeber angetriebene Wickelmaschine kann ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine liefern, welches in die Fadengeschwindigkeit um- rechenbar ist. Alternativ könnte beispielsweise auch mit Hilfe einer Umlenkwalze die Fadengeschwindigkeit direkt erfasst werden.

Weiter kann ein Regler zum Regeln des Fadenzugs während des Normalbetriebs der Wickelmaschine vorgesehen sein. Die Kombination einer solchen Regel-Anordnung mit einer Steuer-Anordnung mit einer StörgrössenaufSchaltung gewährleistet eine nahezu optimale Einstellung des Fadenzugs jedes Fadens. Der Fadenzug jedes Fadens kann so für jeden Betriebszustand auf einfache Art und Weise auf einem etwa konstanten Soll-Wert gehalten werden. Vorteilhaft ist es, wenn eine Summiereinrichtung zur Erzeugung der Stellgrösse für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners vorgesehen ist, mit welcher die von der Störgrös- senaufSchaltung ausgegebene Korrekturgrösse mit einem Soll-Wert für die Bremskraft des Fadenspanners summiert (bzw. subtrahiert, je nach Vorzeichen) . Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Summiereinrichtung auch eine Regler-Korrekturgrösse, welche vom Regler zum Regeln des Fadenzugs während des Normalbetriebs der Wickelmaschine ausgegeben wird, summieren kann.

Für jeden Faden kann eine Steuer-Anordnung mit einer Störgrös- senaufSchaltung und eine Regel-Anordnung mit einem Regler vorgesehen sein. Diese Komponenten können über ein Bus-System, insbesondere ein CAN- und/oder PROFI-Bus-System miteinander vernetzt sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Spulengatter, welches insbesondere nach dem Verfahren der vorgängig genanten Art betrieben werden kann und welches insbesondere auch mit Steuer- und Regel-Anordnung der vorgängig genannten Art versehen sein kann. Das Spulengatter weist eine Steuer-Anordnung zum Steuern des Fadenzugs in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine bzw. der Fadengeschwindigkeit der Fäden während eines Hochfahr-Vorgangs und/oder Stopp-Vorgangs der Wickelmaschine auf. Weiter weist es eine Regel-Anordnung mit wenigstens einem Regler zum Regeln des Fadenzugs während des stationären Normalbetriebs der Wickelmaschine auf. Die Steuer-Anordnung und die Regel-Anordnung sind dabei derart ausgestaltet, dass der Fadenzug jedes Fadens mit Hilfe der über deren Antriebsmotoren einstellbaren Fadenspanner in Bezug auf einen Soll-Wert etwa konstant gehalten werden kann. Als Antriebsmotoren sind Gleichstrommotoren besonders geeignet. Als Fadenspanner (bzw. Fadenbremsen) sind vorteilhaft dynamische Fadenspanner zu wählen. Solche Fadenspanner können wenigstens einen drehbaren Drehkörper mit einer Rotationsachse aufweisen, wobei der Faden zum Beaufschlagen mit einer Bremskraft wenigstens teilweise am Umfangsbereich des Drehkörpers angreift und wobei zum Einstellen der Bremskraft der Drehkörper über den jeweiligen Antriebsmotor antreibbar ist. Solche Fadenspanner sind beispielsweise in der EP-A-950 742 oder in der US 4,413,981 beschrieben worden. Selbstverständlich sind aber auch andere Fadenspanner, beispielsweise Fadenspanner mit Tellerbremsen, aber auch eventuell Ösenvorspanner oder Crepevorspanner vorstellbar. Fadenspanner mit einem Drehkörper haben gegenüber Reibbremsen wie etwa Tellerbremsen den Vorteil, dass die Massenträgheit des Drehkörpers sich günstig (beruhigend) auf den Fadenlauf auswirkt. Fadenspanner mit lediglich einem drehbaren Drehkörper sind aber auch deshalb besonders geeignet, weil sie nur wenige Steuerungs- und Reglungsrelevante Parameter aufweisen und damit einfach zu handhaben sind.

Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht auf eine Wickelanlage mit einem Spulengatter,

Figur 2 eine Draufsicht auf eine einzelne Spulstelle mit einem Fadenspanner und einem Fadensensor,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Fadenspanners gemäss Figur 2,

Figur 4 eine Draufsicht auf einen Fadenspanner und einen Fadensensor,

Figur 5 eine Seitenansicht auf den Fadenspanner gemäss Figur 4, Figur 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild für eine Steuer und Regelanordnung für eine Wickelanlage,

Figur 7 eine StörgrössenaufSchaltung für die Steuer und Regelanordnung gemäss Figur 6,

Figur 8 ein Regler für die Steuer und Regelanordnung gemäss Figur 6,

Figur 9a Ein gemessener Verlauf des Fadenzugs während eines Stopp-Vorgangs der Wickelmaschine,

Figur 9b Ein zugehöriger Verlauf des Stellstroms für den Antriebsmotor zu Figur 9a, und

Figur 10 eine stark schematisierte Ansicht der Wickelanlage.

Figur 1 zeigt eine mit 1 bezeichnete Wickelanlage, beispielsweise eine Schäranlage mit einem Spulengatter 2 und einer Wickelmaschine 3, z. B. eine Konusschärmaschine. Selbstverständlich sind aber auch Zettel- oder Bäummaschinen als Wickelmaschinen vorstellbar. Die einzelnen Fadenspulen 4 sind an Spulstellen 7 des Spulengatters aufgesteckt und die gemeinsam abgezogenen Fäden 5 passieren wenigstens je einen Fadenspanner (bzw. Fadenbremse) 6 zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Fadenzugs . Das Beispiel gemäss Figur 1 zeigt ein Parallelgatter. Die Spulen bilden dabei vertikale und horizontale Reihen, wobei je eine vertikale Reihe auf jeder Gatterseite eine Fadengruppe bildet, deren Fadenlauflänge von der Spulstelle bis zur Wickelmaschine gleich gross ist. Das gleiche Prinzip kann aber auch bei jedem anderen Gattertyp, z.B. in einem V-Gatter, eingesetzt werden.

Am Gatter können unabhängig von der Fadenlauflänge an unterschiedlichen Stellen Spulen unterschiedlicher Gattung, beispielsweise unterschiedlicher Garnqualitäten oder unterschiedliche Garnfarben aufgesteckt sein. Unabhängig vom sogenannten Gatterlängenausgleich, können die Fäden unterschiedlicher Gattung jeweils einer individuellen Bremskraft ausgesetzt sein. Im Bereich der Gatterseite 8, welche der Wickelmaschine 3 am nächsten liegt, sind vorzugsweise die Fadenspannungssensoren 9 für jeden einzelnen Faden angeordnet. Die Anordnung der Fadenspannungssensoren an dieser Stelle ist jedoch nicht zwingend. Grundsätzlich wäre es vorteilhaft, die Fadenspannungssensoren so nahe wie möglich an den Aufwickelpunkt der Wickelmaschine heranzuführen.

Nach dem Verlassen des Spulengatters gelangen die Fäden in den Bereich der Wickelmaschine 3, wo sie zunächst ein Geleseblatt 10 passieren, in dem die Fäden ihre korrekte Reihenfolge erhalten. Anschliessend werden die Fäden dem Schärblatt 11 zugeführt, in dem sie zusammengeführt werden, um anschliessend als Fadenverband 12 über eine Umlenk- und/oder Messwalze 13 auf den Wickel 15 bzw. auf den Wickelbaum 14 aufgewickelt zu werden.

Zum Betrieb des Spulengatters 2 für die Wickelanlage 1 ist eine Steuer- und Regel-Anordnung 17 vorgesehen. Diese Anordnung 17 ist mit einem Drehgeber 16 für die Rotation der Wickelmaschine 3 verbunden. In der stark schematisierten Darstellung gemäss Figur 1 erhält die Anordnung 17 eingangsseitig ein Signal 29 vom Drehgeber 16 sowie Signale 30 von den Spannungsensoren 9. Ausgangs- seitig ist die Anordnung 17 mit den Fadenspannern 6 verbunden, welche durch die Stellgrösse 32 gesteuert und geregelt werden. Als Eingangssignal 29 kann beispielsweise ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit ω vorgesehen werden. Besonders geeignet als Eingangssignal 29 ist ein Signal für die Fadengeschwindigkeit v, welches zum Beispiel aus der Winkelgeschwindigkeit ω und der gemessenen Dicke des Wickels 15 berechnet werden kann. Die Fadengeschwindigkeit v könnte jedoch auch direkt mit Hilfe der Umlenkwalze 13 gemessen werden.

Fig. 2 zeigt beispielsweise, wie ein von einer Spule 4 abgewi- ckelter Faden 5 einen Fadenspanner 6 durchläuft. Die Bremskraft wird hier durch eine Tellerbremse 18 mit zwei in Fadenlaufrichtung hintereinander angeordneten Bremstellereinheiten aufgebracht. Die Tellerbremse ist in einem U-förmigen, vertikalen Stützprofil untergebracht, in dessen U-Schenkel Fadenführungsösen für den Durchtritt des Fadens 5 angeordnet sind. Fig. 3 zeigt weitere Einzelheiten des Fadenspanners mit der Tellerbremse. Über jeder Tellerbremse 18 ist unmittelbar im Stützprofil ein individueller Antriebsmotor 20 befestigt. Dieser betätigt über einen Verstellsupport 22 ein Druckelement 23, welches die Bremsteller belastet oder entlastet.

Als besonders geeignet haben sich jedoch Fadenspanner mit lediglich einem drehbaren Drehkörper herausgestellt. Wie Figur 4 zeigt, besteht ein besonders geeigneter Fadenspanner 6 aus lediglich einem drehbaren Drehkörper, welcher mit einem (nicht gezeigten) Antriebsmotor verbunden ist. Der Drehkörper ist hierbei als Garnrad 19 ausgestaltet, das einen Radius r und eine Rotationsachse R aufweist. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, ist der Faden 5 mehrfach um die Rolle 19 gewickelt. Selbstverständlich kann aber auch eine einzige Wicklung genügen. Mit Hilfe eines Fadensensors 9 wird dann der Fadenzug des Fadens 5 gemessen. Die nachfolgende Beschreibung der Steuer- und Regel-Anordnung bezieht sich auf den Fadenspanner gemäss Figuren 4 und 5. Der Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Garnrads ist beispielsweise in der EP-A-950 742 beschrieben. Als Garnrad könnte man aber auch insbesondere ein aus der

US 4,413,981 bekanntes Garnrad vorsehen. Selbstverständlich könnte das nachfolgend beschriebenen Steuer- und Regel-Prinzip auch für andere dynamische Fadenspanner (vgl. Fig. 2/3) Verwendung finden. So würden sich auch Rollenspanner eignen, bei welchen der Faden über eine Klemmstelle zwischen zwei Rollen geführt wird. In Figur 6 ist ein schematisches Blockschaltdiagramm mit einer Steuer- und Regel-Anordnung zum Betrieb des Spulengatters für die Wickelanlage gezeigt. Mit 26 ist eine Regelstrecke für den Faden bezeichnet. Ein Regler 25 regelt den Fadenzug während des stationären Normalbetriebs der Wickelmaschine. Ein solches Regel-Verfahren ist beispielsweise aus der EP-A-I 162 295 bekannt. Der dauernd gemessene IST-Wert 30 des Fadenzugs wird im Regler 25 mit dem entsprechenden SOLL-Wert 31 verglichen und beim Feststellen einer Abweichung des IST-Werts vom SOLL-Werts wird mit Hilfe des Reglers der Fadenspanner derart verstellt, dass sich der IST-Wert dem SOLL-Wert annähert. Demzufolge liefert der Regler 25 ausgangseitig ein Signal 36, welches einem stationären Strom zum Antreiben des Antriebsmotors entspricht sowie eine Korrekturgrösse 35, welche die Abweichung des SOLL-Werts vom IST-Werts erfasst und einbezieht. In einer Summiereinheit 40 werden die beiden Signale 35 und 36 addiert und liefern für den stationären Normalbetrieb eine Stellgrösse 32 (Stellstrom) für den Antriebsmotor eines Fadenspanners .

Für spezielle Betriebszustände, insbesondere für das Hochfahren oder Stoppen der Wickelmaschine kann das beschriebene Regel- Verfahren wenig geeignet sein. Dies gilt insbesondere bei Wickelanlagen mit grossen Fadenlängen. Für diese nicht-stationären Betriebszustände wie Hochfahren oder Stoppen der Wickelmaschine ist eine StörgrössenaufSchaltung 24 vorgesehen. Als Eingangssignal 29 für die StörgrössenaufSchaltung 24 dient hierbei die gemessene Fadengeschwindigkeit v. Ausgangseitig liefert die StörgrössenaufSchaltung 24 eine Korrekturgrösse (Korrekturstrom) 34, welche in der Summiereinheit 40 von der SOLL-Grösse bzw. dem - Strom 36 subtrahiert wird. Während des Hochfahrvorgangs oder Stoppvorgangs kann der Korrekturstrom 35 vom Regler 25 beispielsweise Null sein. Durch 27 ist in Figur 6 weiter der Einfluss des Abzugs von einer Spule, beispielsweise eine Kreuzspule, dargestellt. Ein für die Störung des Fadenzugs durch Abzug der Spule liefert ein Störsignal 33. Aufgabe des Reglers 25 ist hierbei insbesondere die Ausregelung dieses Einflusses.

Figur 7 zeigt Details der StörgrössenaufSchaltung 24. Mittels eines Multiplikators 50 (l/r) wird die Fadengeschwindigkeit v in die Drehzahl des Garnrads mit dem Radius r umgerechnet. Ein Fadenspanner gemäss Fig. 4/5 ist - neben dem Radius des Garnrads - durch Parameter des Antriebsmotors gekennzeichnet. Als steuerungsrelevante Parameter werden daher die Motorträgheit J, die Reibung kr sowie die Drehmomentkonstante des Motors Km erfasst.

Mit Hilfe der Einheit 55 wird ein Wert für die Beschleunigung des Fadens berechnet. Der Multiplikator 53 (Motorträgheit J) wird die Beschleunigung in einem Wert für ein Moment umrechnen. Dieses Moment wird in einer Summiereinheit 41 mit einem weiteren Moment addiert, welches durch Reibung des Antriebsmotors erzeugt wurde. Dazu wird die Drehzahl des Fadenrads mit der Reibung kr multipliziert (Multiplikator 54). Schliesslich wird die Summe der Momente über den Multiplikator 52 (Drehmomentkonstante l/Km) in einer Korrekturgrösse 34 (Korrekturstrom für ein Antriebsmotor) umgerechnet.

Figur 8 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild für den Regler 25. Der SOLL-Wert 31 für den Fadenzug wird über die Multiplikatoren 51 und 52 (51: Radius r; 52: Drehmomentkonstante l/Km) in einen SOLL-Strom 36 für den Antriebsmotor eines Fadenspanners umgerechnet. Weiter wird mit einer Summiereinheit 42 die Abweichung des SOLL-Werts 31 vom IST-Wert 30 gebildet (der IST-Wert hat hierbei ein negatives Vorzeichen) . Die so gebildete Faden- zugsdifferenz wird über einen Integrator 43 und nachfolgend über die Multiplikatoren 51 (Radius r) und 52 (Drehmomentkonstante l/Km) in einer Korrekturgrösse bzw. ein Korrekturstrom 35 umgerechnet .

Die Figuren 9a und 9b zeigen den Verlauf des Fadenzugs während eines Stoppvorgangs und den dazugehörigen Verlauf der Stellgrös- se bzw. des Stellstroms 32 für den Antriebsmotor eines Fadenspanners. Die Kurve 29 zeigt die Fadengeschwindigkeit des Fadens. Diese ist bis zu einem Zeitpunkt T₀ im Wesentlichen konstant und geht in einer etwa geraden Linie während einer Zeitspanne ΔT bis zum Stillstand. Mit 31 ist der vorgegebene SOLL- Wert für den Fadenzug bezeichnet. Ersichtlicherweise verläuft bis zum Zeitpunkt T₀ der gemessene IST-Wert 30 - dank der Regelung - in einem schmalem Bandbereich entlang des konstanten SOLL-Werts . In Zeitpunkt T₀ findet dann der Wechsel von der Regelung zur Steuerung des Fadenspanners statt. Wie die Kurve 30 zeigt, befindet sich diese während der Zeitspanne ΔT verhältnisnahe an der SOLL-Geraden 31. Figur 9 zeigt, dass ab dem Zeitpunkt T₀ zum Steuern des Fadenspanners ein erhöhter Stellstrom 32 zum Bremsen des Antriebsmotors eingesetzt wird.

Figur 10 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer nach dem vorgängig beschriebenen Verfahren gesteuerten und geregelten Wickelanlage 1. Die Fadenspanner 6 und die Fadensensor 9 sind dabei bezogen auf linke Seite (LS) und die rechte Seite (RS) des Spulengatters aufgeteilt. Um die hohen Datenmengen zu verarbeiten, sind die einzelnen Komponenten über Datenleitungen 43 und 44, die beispielsweise nach dem CAN-Bus-Prinzip arbeiten, miteinander verbunden. Die Datenleitung 45, welche eine speicherprogrammierte Steuerung die Wickelmaschine mit einer speicherprogrammierten Steuerung (SPS) eines Spulengatters verbinden kann als PROFI-Bus ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters (2) für eine Wickelanlage (1) , insbesondere eine Schäranlage, mit mehreren Spulstellen (7), bei dem mit einer mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω) rotierenden Wickelmaschine (3) gemeinsam mehrere Fäden (5) gleicher oder unterschiedlicher Gattung, von den Spulstellen abgezogen werden, wobei an jeder Spulstelle der Faden zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs mit Hilfe wenigstens eines Fadenspanners (6) mit einer variablen Bremskraft beaufschlagt wird, wobei der Fadenspanner durch einen diesem zugeordneten Antriebsmotor (20) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fadenspanner (6) während eines Hochfahrvorgangs und/oder eines Stoppvorgangs der Wickelmaschine (3) über die Winkelgeschwindigkeit der Wickelmaschine (3) gesteuert wird, um den Fadenzug jedes Fadens in Bezug auf einen SOLL-Wert (31) etwa konstant zu halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit (ω) der Wickelmaschine (3) während des Hochfahrvorgangs und/oder des Stoppvorgangs dauernd gemessen und in eine Fadengeschwindigkeit (v) umgerechnet wird, wobei jeder Fadenspanner (6) durch die Fadengeschwindigkeit (v) als Eingangsgrösse für die Steuerung gesteuert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners (6) aus der Fadengeschwindigkeit (v) und Fadenspanner-spezifischen, insbesondere motorspezifischen Parametern (J, kr) des Antriebsmotor (20) des Fadenspanners (6) , berechnet wird.

4. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer Stellgrösse (32) für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners (6) eine StörgrössenaufSchaltung (24) mit der Fadengeschwindigkeit (v) als Eingangsgrösse eine Korrekturgrösse (34) berechnet.

5. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer Stellgrösse (32) für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners (6) eine StörgrössenaufSchaltung (24) mit der Fadengeschwindigkeit (v) als Eingangsgrösse eine um wenigstens die Motorträgheit (J) und den Reibungswert (kr) des Antriebsmotors (20) kompensierte Korrekturgrösse (34) berechnet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Normalbetriebs der Wickelmaschine (3) der IST-Wert (30) des Fadenzugs jedes Fadens von einem Fadenspannungssensor (9) dauernd erfasst wird und mittels eines Reglers (25) auf den SOLL-Wert (31) geregelt wird.

7. Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters (2) für eine Wickelanlage für eine Wickelanlage (1), insbesondere eine Schäranlage, mit einem Spulengatter (2) mit mehreren Spulstellen (7) und einer Wickelmaschine (3) zum gemeinsamen Wickeln mehrerer Fäden (5) gleicher oder unterschiedlicher Gattung, die von den Spulstellen abgezogen werden, zum Einhalten eines konstanten Fadenzugs jedes Fadens, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Störgrössenaufschal- tung (24) für die Steuerung des Fadenzugs während des Hochfahrvorgangs und/oder des Stoppvorgangs der Wickelmaschine (3) aufweist, die eingangsseitig mit einem Drehgeber (16) der Wickelmaschine (3) in Wirkverbindung steht, mit dem ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit (ω) der Wickelmaschine (3) erzeugbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeits-Messeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Fadengeschwindigkeit (v) insbesondere anhand der Winkelgeschwindigkeit (ω) der Wickelmaschine (3) messbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiter ein Regler (25) zum Regeln des Fadenzugs während des Normalbetriebs der Wickelmaschine (3) vorgesehen ist.

10. Steuer und Regel-Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summiereinrichtung (40) zur Erzeugung der Stellgrösse (32) für die notwendige Bremskraft zum Steuern des Fadenspanners (6) vorgesehen ist, welche die von der StörgrössenaufSchaltung (24) ausgegebene Korrekturgrösse (34) mit einem Sollgrösse (36) für die Bremskraft des Fadenspanners (36) summiert.

11. Spulengatter (2) mit mehreren Spulstellen (7), von denen mit einer Wickelmaschine (3) gleichzeitig mehrere Fäden gleicher oder unterschiedlicher Gattung abziehbar sind, und mit wenigstens einem jeder Spulstelle zugeordneten dynamischen Fadenspanner (6) , an welchem zum Erzeugen einer bestimmten Fadenzugs der Faden mit einer variablen Bremskraft beaufschlagbar ist, wobei jeder Fadenspanner (6) mit einem ihm zugeordneten Antriebsmotor (20) aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steueranordnung zum Steuern des Fadenzugs in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Fadengeschwindigkeit während eines Hochfahrvorgangs und/oder eines Stoppvorgangs der Wickelmaschine (3) und ein Regler (25) zum Regeln des Fadenzugs während der stationären Normalphase der Wickelmaschine (3) vorgesehen ist, wobei die Steueranordnung und der Regler (25) derart ausgestaltet sind, dass der Fadenzug bzw. die Ausgangs-Fadenspannung jedes Fadens in Bezug auf einen SOLL-Wert etwa konstant gehalten werden kann.

12. Spulengatter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fadenspanner (6) jeweils wenigstens einen drehbaren Drehkörper (19) mit einer Rotationsachse (R) aufweist, wobei der Faden zum Beaufschlagen mit einer Bremskraft wenigstens teilweise am Umfangsbereich des Drehkörpers angreift, wobei er bevorzugt wenigstens einmal um diesen wickelbar ist und dass zum Einstellen der Bremskraft der Drehkörper über den jeweiligen Antriebsmotor (20) antreibbar ist.