WO2024012929A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERMITTELN EINER DREHZAHLSTELLGRÖßE FÜR EINE ANTRIEBSEINHEIT EINES SPULSPINDELREVOLVERS - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERMITTELN EINER DREHZAHLSTELLGRÖßE FÜR EINE ANTRIEBSEINHEIT EINES SPULSPINDELREVOLVERS Download PDF

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WO2024012929A1 PCT/EP2023/068329 EP2023068329W WO2024012929A1 WO 2024012929 A1 WO2024012929 A1 WO 2024012929A1 EP 2023068329 W EP2023068329 W EP 2023068329W WO 2024012929 A1 WO2024012929 A1 WO 2024012929A1
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WO
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speed
winder
determining
control variable
speed control
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PCT/EP2023/068329
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Inventor
Patrik BERNER
Original Assignee
Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
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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
    • B65H67/00—Replacing or removing cores, receptacles, or completed packages at paying-out, winding, or depositing stations
    • B65H67/04—Arrangements for removing completed take-up packages and or replacing by cores, formers, or empty receptacles at winding or depositing stations; Transferring material between adjacent full and empty take-up elements
    • B65H67/044—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession
    • B65H67/048—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession having winding heads arranged on rotary capstan head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52—Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
    • B65H2701/313—Synthetic polymer threads
    • B65H2701/3132—Synthetic polymer threads extruded from spinnerets

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder and a device for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder.
  • Winders for winding synthetic fibers with a winding spindle turret are known, for example, from EP 0374536 A2.
  • a winder of this type has a bobbin turret on which at least two winding spindles are rotatable and drivable.
  • the winding spindle turret rotates the respective winding spindle into a winding position and into a doffing position.
  • a pressure roller is provided on the winding area and traversing area of the bobbin package to be wound on the winding spindle.
  • the pressure roller presses the synthetic thread to be wound against the winding area of the bobbin package, with the winding spindle rotating at a predetermined speed.
  • the diameter of the coil pack increases. This requires intermittent movement of the pressure roller, whereby a substantially constant axial distance between the pressure roller and the coil package should be maintained.
  • the object of the invention is therefore to provide a method that avoids or at least can reduce the negative effects of clocking when building the coil pack.
  • the object is achieved with regard to the method with a method for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder with the features of claim 1.
  • a method for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder wherein a speed control variable of a drive unit of the winder is derived from a real operating parameter of the winder and a theoretical operating parameter of a bobbin growth model of the winder Winding spindle turret is determined.
  • a theoretical operating parameter from a simulated coil growth model is combined with a real recorded operating parameter of the winder.
  • a speed control variable is then combined from the two recorded or determined values, with the help of which real influences that cannot be recorded with the theoretical coil growth model are taken into account.
  • the coil growth model has a computer simulation of a kinematic winder model and simulates the structure of a coil package during winding, the theoretical operating parameters of which can be used to control the winder and the associated winding spindle turret if the winding is error-free.
  • Control using the theoretical operating parameters from the kinematic winder model advantageously has good control behavior.
  • This control concept has two degrees of freedom control and combines the advantages of a control that allows errors and disruptions to be compensated for with a control that provides safe and good control behavior.
  • a kinematic winder model is simulated in the control device of the winder, from which essential theoretical operating parameters for controlling the winder can be called up.
  • a rotor position of the winding spindle turret is theoretically determined using a known coil diameter and a predetermined position of a pivoting lever of a pressure roller of the winder. This also makes it possible to theoretically determine the required speed that is used to control the drive unit.
  • a real operating parameter is recorded, with which the theoretical operating parameter is corrected if necessary in order to determine a regulated manipulated variable with which the drive unit of the winding spindle turret is then controlled.
  • the process has the following steps:
  • the coil growth model has a kinematic winder model and the real operating parameter has an operating parameter from a control loop of the winder.
  • a kinematic winder model is to be understood in particular as a simulated representation of the bobbin package structure on the winder by means of a simulation program of the winder, including the bobbin spindle turret device with its drive as well as the bobbin packages arranged thereon, which are wound up by means of a traversing unit and the bobbin spindles arranged thereon with their bobbin growth.
  • the simulation program can be used to access the theoretical speed, which will generally occur on the winder, although corresponding incorrect positions and malfunctions, such as bulging of the coil packs, are not taken into account.
  • the kinematic winder model cannot take into account and/or simulate all errors that occur. For example, temperature fluctuations in the production hall and/or additional external influences affecting the device are difficult to simulate in the winder model. In order to compensate for these external influences, a real operating parameter that is recorded on the winder is also added. With the help of the real operating parameter, the determined theoretical operating parameter for the speed of the drive of the winding spindle turret can then be corrected, so that operation at a continuous speed without clocking is possible.
  • the control loop can be, for example, the position control loop of the pivoting lever of the pressure roller. However, any other device for the winder can also be provided.
  • the predetermined speed is determined using the kinematic winder model.
  • the speed is controlled by means of
  • the kinematic winder model has little
  • winding package radius at least the following theoretical operating parameters: winding package radius, pressure roller radius, winding spindle turret radius, winding spindle turret angle, pivoting lever radius, pressure roller contact force and/or pivoting lever angle.
  • the pivot lever angle is in particular the angle of a lever mechanism
  • the kinematic winder model can be calculated and from this the predetermined speed for the winding spindle speed can be calculated.
  • a correction is not necessary if, for example, the coil package is wound without errors.
  • a typical error that is difficult to take into account with the kinematic winder model is, for example, a one-sided bulging of the coil package when winding.
  • the speed correction value is based on the
  • Pivot lever angle of the pressure roller is determined and/or determined based on the pressure roller contact force.
  • the pivoting lever angle arises at the rotation point of the pivoting lever to which the pressure roller is attached, relative to a reference point on the winder housing.
  • a theoretical operating parameter can be determined, which is then compared with a real operating parameter, so that a corresponding speed correction value can be determined in order to compensate for any errors and thus be able to adapt the speed control variable.
  • the speed correction value can also be determined based on the pressure roller contact force.
  • the contact pressure can also simply be recorded in real terms on the existing winder by providing appropriate sensors and / or indirectly determining this force from the existing sensors.
  • the speed correction value is determined using a P controller, a PI controller and/or a PID controller. Determining the speed correction value can also be determined using other control methods.
  • a control system generally includes a control circuit with controllers that regulate the respective components of the device depending on the recorded values.
  • the controller has parts of a P controller, an I controller and a D controller.
  • the P controller only has a proportional component. Its output signal is proportional to the input signal.
  • An I controller acts on the speed control variables of the weighting and the reset time by integrating the control deviations over time.
  • the D component (differential) is a differentiator that is only used as a controller in conjunction with controllers with P and / or I behavior. The D element does not react to the level of the control deviation, but only to its rate of change.
  • the bobbin package radius is determined from the speed of the contact roller and the speed of the bobbin spindle.
  • all detectable and/or indirectly or directly detectable operating parameters of the winder can be used, such as the detected speed of the pressure roller and/or the detected speed of the winding spindle. These values can also be determined directly from the associated drive unit if it is speed-controlled, or indirectly, for example via power consumption.
  • the resulting values can be used both for the winder model and for the speed correction value in order to determine the speed control variable.
  • the object is achieved with regard to the device with a device for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder with the features according to claim 10.
  • a device for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder comprising a drive unit for rotating the winding spindle turret, and a speed control variable determining device for determining the speed control variable of the speed of the winding spindle turret from a real operating parameter of the winder and a theoretical operating parameter of a coil growth model of the winder.
  • the speed control variable determination device for determining a speed control variable for a drive unit of a winding spindle turret of a winder, it is possible to determine a correct speed control based on known operating parameters of the winder. To provide a size that is based on a theoretical operating parameter and a real operating parameter of the winder.
  • the speed control variable determination device can have a RAM and/or ROM memory for controlling the winder and an associated control program.
  • the device has a calculation device for determining the coil diameter of a coil package to be wound up.
  • the drive unit is speed-controlled and/or the drive unit has a speed control.
  • the drive unit itself can have a speed control device, but can also be designed to be speed-controlled.
  • the rotation control regulation can be provided in the drive unit itself and/or as a separate regulation in the control of the winder.
  • the speed control variable determination device is set up to determine the speed control variable of the speed of the winding spindle turret from the coil diameter and the pivoting position of the pressure roller.
  • the device has a winding spindle turret rotational position detection device for detecting a rotational position of the winding spindle turret.
  • the device has a pressure roller position detection device.
  • the pressure roller can be pressed against the surface of the coil package via a gear, a push rod and/or a lifting device.
  • the required or existing contact pressure of the pressure roller against the surface of the coil package can be determined directly using sensors and/or indirectly from the required pneumatic, translational force and/or distances.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a winder with a traversing device for traversing a synthetic thread, a pressure roller and a winding spindle turret
  • FIG. 2 shows a schematic view of the winder shown in FIG. 1 additionally with a winding spindle rotational position detection device
  • FIG. 3 shows the winder 1 shown in FIG. 1 with a display of operating parameters of the winder, in particular of the winding spindle turret, for determining a speed variable for driving the winding spindle turret, and
  • Fig. 4 is a flow chart of steps for determining the speed control variable for driving the winding spindle turret from a kinematic winder model and a real reference variable of a parameter from a control loop of the winder
  • a main reference system with an XYZ direction is indicated in each view, the orientation of which is decisive for the local reference systems of the associated devices of the winder shown in the figures.
  • the main reference system shown in Figures 1-3 is also decisive for different positions of the devices shown there to indicate the reference directions. Examples of this are the reference system Y s -X s for the axis of rotation 21 of a pivot lever 24 of a pressure roller 10, the reference system YR-XR for a winding spindle turret axis 9 of a winding spindle turret 2 and / or the reference system YK-XK for the determination of theoretical operating parameters of a kinematic winder model with a coil growth model, as indicated in Figure 3.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a winder 1 with its essential components for winding a synthetic thread 12 onto a bobbin 6.
  • a winder 1 has a plurality of traversing devices 15 which extend in the Z direction in the longitudinal direction of the winding spindle 4 for traversing a plurality of synthetic threads 12.
  • the winding tube 6 is generally a paper tube that is releasably fixed on the winding spindle 4. In general, a plurality of winding tubes 6 can be fixed on the winding spindle 4.
  • the winding spindle 4 is driven and rotatably mounted on one side on a winding spindle turret 2, which allows the respective winding spindle 4 to move from a winding position for winding the synthetic thread 12 onto the winding tube 6 to a bobbin pack 8 in a doffer position for removing the bobbin packs 8 from the winding spindle 4.
  • the wound bobbin 6 can also be referred to as a bobbin package 8.
  • the winding spindle 4 In the winding position, the winding spindle 4 is rotated about its winding spindle turret axis 9 and is arranged adjacent to a pressure roller 10, which presses against the winding package 8 with its own weight. In the doffer position, the winding spindle 4 is arranged at a distance from the pressure roller 10 and is stationary, so that the wound winding packages 8 can be removed from the winding spindle 4.
  • the fully wound bobbin packages 8 are moved into the doffer position when the bobbin tubes 6 are wound with synthetic threads 12.
  • the winding spindle 4 In the doffer position, the winding spindle 4 is locked and does not rotate. Additional holding devices for holding the plurality of bobbin tubes 6 on the bobbin spindle are loosened so that the bobbin tubes 6 wound with synthetic threads 12 can be pushed off the bobbin spindle 4.
  • the winding spindle 4 In the winding position, the winding spindle 4 is in a winding position by means of the winding spindle turret 2, as shown in FIG. 1, which allows the synthetic thread 12 to be wound up.
  • the winding spindle turret 2 can be rotated about the winding spindle turret axis 9 by means of a winding spindle turret drive unit 3.
  • the winding spindle 4 is rotated into the winding position at a predetermined winding spindle speed with a drive, not shown.
  • the synthetic thread 12 is pressed onto the bobbin tube 6 or the bobbin package 8 that is being formed by means of the pressure roller 10.
  • the synthetic thread is moved back and forth across the width of the bobbin tube in the Z direction via a traversing device 15, which can also be referred to as oscillating.
  • the traversing device 15 moves or oscillates the synthetic thread 12 by means of a traversing thread guide 18 back and forth in the longitudinal direction Z of the winding tube 6, which is held on the winding spindle 4.
  • the winding spindle 4 rotates and has its own drive, which is arranged in its longitudinal direction in the Z direction.
  • a traversing drive unit 16 is present, which is held stationary and rotatable on one side on a support frame 22 of the winder 1 via a traversing bearing 20.
  • a pivot lever 24 is provided on the support frame 22, which on the one hand is pivotally attached to the support frame 22 on a rotation axis 21 and on the other hand holds the pressure roller 10 via a pivot bearing 11.
  • the pressure roller 10 is either rotated by pressing against the coil pack 8 or, in an embodiment not shown, additionally has its own drive.
  • a pivot piston 28 is provided on the pivot lever 24, which moves the pivot lever 24 and the pressure roller 10 connected to it in the Y direction can move up and down and thus controls the contact force of the pressure roller against the coil package.
  • a bobbin spindle turret drive unit 3 is provided to drive the bobbin spindle turret 2. With the winding spindle turret drive unit 3, the respective winding spindle 4 is rotated into the winding position or into the doffer position.
  • the winding spindle turret drive unit 3 with the determination of the speed according to the invention, manipulated variable n, ensures that the position of the pressure roller 10 relative to the bobbin package 8 remains essentially constant through a corresponding rotation. This means that a continuous rotational movement of the bobbin spindle turret 2 can be provided over the entire bobbin travel, as a result of which the contact pressure F aw of the pressure roller 10 on the bobbin pack 8 also remains constant.
  • the pressure roller 10 is regularly raised by means of the pivoting piston 28, so that different contact pressures occur.
  • the regular raising and lowering of the pressure roller 10 is called cycling denotes and can influence the quality of the synthetic thread 12, as this leads to fluctuations in the contact pressure F aw .
  • Fig. 2 the winder 1 from Fig. 1 is additionally shown with a speed sensor or winding spindle turret position detection device 30. With the help of the winding spindle turret position detection device 30, the speed of the winding spindle turret 2 can be detected.
  • a speed control variable for the drive unit 3 of the winding is created using a theoretical operating parameter recorded from a kinematic winder model and a real operating parameter.
  • spindle turret 2 determined.
  • the kinematic winder model the growth of the coil pack 8 during winding is recorded using a coil growth model that can be derived from it.
  • the control of the winder 1 can be carried out from the kinematic winder model and/or the coil growth model.
  • the kinematic winder model can be used to wind up the coil pack 8. Pure control of the winder 1 according to the kinematic winder model is possible. But if errors occur during winding, winding that is only controlled on the basis of the kinematic winder model can lead to incorrectly and poorly wound coil packs 8 that cannot be used for further processing.
  • a frequently occurring error is, for example, a bulging of the bobbin pack 8 on the end faces and bobbin tube edges of the bobbin tube 6.
  • the result is also an incorrectly calculated rotor motor speed nModeii, since a theoretically determined coil pack radius rsp of the coil pack 8 is used to calculate the rotor motor speed nModeiii in the kinematic winder model.
  • the winder model according to the invention is supplemented by a real operating parameter of the winder 1.
  • the real operating parameter is used to correct a theoretical operating parameter from the winder model, such as a predetermined speed nModeii for the drive unit 3, so that possible errors, such as bulging of the winding package 8, can be compensated for.
  • a speed correction value n correction is only to be taken into account or is included in the
  • Speed control variable n Control variable for the speed of the winding spindle turret 2 is introduced if errors occur. If no errors occur, no additional correction is necessary. The speed correction value for the speed of the winding
  • a P controller To determine the speed correction values n correction, a P controller, a PI controller and/or a PID controller may be provided.
  • the correction variable of the speed correction value is preferably from the
  • Pivoting lever angle ⁇ and the associated pivoting lever radius 1s are determined. It can- However, other real operating parameters can also be used here additionally or separately, such as the contact pressure F aw of the pressure roller 10.
  • a target pivot lever angle asoii is stored in the winder 10 via a teach-in process.
  • the actual pivot lever angle ⁇ Act is a real operating parameter that can be indirectly detected by means of the position sensor 26 on the pivot lever 24 of the pressure roller 10 (see Figure 3).
  • the speed correction value can be determined according to a P controller, a PI controller and/or a PID controller, as specified by the formulas Illa to IIIc.
  • the P controller also known as a proportional controller, can be used in the controlled system. This relationship can be expressed mathematically, for example for the speed correction value n correction using the formula Illa define.
  • the proportional share Kp is also known as the proportionality factor. It can specify how much the angle difference ⁇ a should be amplified.
  • the P controller is the simplest form of the PID controller and only has the control parameter Kp. This has the advantage that you can react particularly quickly to changes in the setpoint.
  • a PI and/or PID controller can also be used to determine the speed correction value n correction over time.
  • a PI controller has a proportional component Kp and an integral component KI:
  • PID controller has a proportional component Kp, an integral component KI and a differential component KD:
  • Fig. 3 shows a schematic view of the winder 1 from Fig. 1, with the associated theoretical operating parameters for the calculation of the winder model and the calculation of the correcting real operating parameters also being displayed.
  • the kinematic winder model can be determined using the pressure roller radius r AW , the winding package radius rsp, the winding spindle turret radius Rr and the winding spindle turret angle ⁇ .
  • the kinematic winder model can use trigonometric functions to simulate the relationship between the theoretical operating parameters of the spool radius r sp , the pivot lever angle ⁇ and the spool spindle turret angle (p.
  • the winding spindle turret angle (p in the kinematic winder model can be calculated as shown below: with and where the parameters h, f and g of formula IV with the bobbin spindle turret radius R r , the pivoting lever radius 1s, the bobbin spindle turret angle a, bobbin package radius rsp, X bobbin spindle turret coordinate x s and Y bobbin spindle turret coordinate ys in the kinematic winder model be calculated.
  • the parameters x s , y s , l s are geometric constants of the winder 1 and, like the parameters R r , a, rsp, also have a geometric relationship to the winder 1.
  • the theoretical predetermined speed n model in 1/min in the kinematic winder model can be calculated using the difference quotient:
  • sampling time At and the gear ratio i gear between the rotor motor and rotor of the drive unit 3 are known or previously determined.
  • the speed correction value can alternatively or additionally be determined by means of a pressure roller contact force FAW if corresponding sensors are present and/or the force can be determined indirectly from suitable components, such as the pivoting piston 28.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram in which the individual steps for determining the speed control variable for the speed of the spool spindle turret drive unit 3 are determined.
  • step S1 a predetermined speed n model is calculated based on the
  • Winder model for the winding spindle turret 2 instead.
  • a real operating parameter of the winder 1 is recorded.
  • the real operating parameter can have, for example, the pivot lever angle ⁇ and / or the pressure roller contact force F aw .
  • the calculation and the recording preferably take place at the same time.
  • a speed correction value n correction is then calculated in step S3 using the real operating parameter.
  • Step S4 determined. With the predetermined speed n model or, if necessary, with the speed manipulated variable n manipulated variable if the speed correction value is not equal
  • the drive unit 3 of the winding spindle turret 2 is then driven.
  • step S5 The drive 3 of the bobbin spindle turret 2 is regulated in step S5, so that any incorrect positions and bulges of the bobbin pack 8 can be compensated for.
  • the combining and setting preferably takes place at the same time.

Landscapes

  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Dreh- zahlstellgröße für eine Antriebseinheit (3) eines Spulspindelrevolvers (1) von einem Wickler (1), wobei aus einem realem Betriebsparameter des Wicklers (1) und einem theoretischen Betriebsparameter eines Spulenzuwachsmodells des Wicklers (1) eine Drehzahlstellgröße der Antriebseinheit (3) des Spulspindelrevolvers ermittelt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahlstellgröße für eine An- triebseinheit eines Spulspindelrevolvers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler und einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevol- vers von einem Wickler.
Wickler zum Aufwickeln synthetischer Fasern mit einem Spulspindelrevolver sind bei- spielsweise aus EP 0374536 A2 bekannt.
Ein Wickler dieser Bauart weist einen Spulenrevolver auf, auf dem mindestens zwei Spulspindeln drehbar und antreibbar vorgesehen sind. Der Spulspindelrevolver dreht die jeweilige Spulspindel in eine Wickelposition und in eine Doffposition.
In der Wickelposition ist eine Andrückwalze auf dem Wickelbereich und Changierbe- reich des auf der Spulspindel aufzuwickelnden Spulenpakets vorgesehen.
Die Andrückwalze presst den zu wickelnden synthetischen Faden gegen den Wickelbe- reich des Spulenpaketes, wobei sich die Spulspindel mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.
Bei einem Wickeln des Spulenpaketes wächst der Durchmesser des Spulenpaketes an. Dies erfordert ein intermittierendes Bewegen der Andrückwalze, wobei ein wesentlich konstanter Achsabstand zwischen Andrückwalze und Spulenpaket aufrechterhalten werden soll.
Außerdem erfordert dies auch ein sogenanntes Takten der Antriebseinheit des Spulspin- delrevolvers. Das Takten bedeutet ein Anlaufen und anschließendes Abbremsen der Antriebseinheit des Spulspindelrevolvers und auch eine Änderung der Anpresskraft der Andrückwalze, da diese dabei von dem Spulenpaket angehoben und nachfolgend wieder auf das Spulenpaket abgesenkt wird. Diese beiden Änderungen der Drehbewegung des Spulspindelrevolvers und die Ände- rung der Position der Andrückwalze können sich auf die Fadeneigenschaften des syn- thetischen Fadens und den Spulenaufbau des Spulenpaketes negativ auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, das die negativen Auswirkungen des Taktens beim Spulenpaketaufbau vermeidet bzw. wenigstens abmin- dern kann.
Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, die die ent- sprechenden negativen Folgen auf die Fadeneigenschaften und den Spulenaufbau beim Takten vermeiden bzw. wenigstens abmindern kann.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens mit einem Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl- stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler be- reitgestellt, wobei aus einem realem Betriebsparameter des Wicklers und einem theore- tischen Betriebsparameter eines Spulenzuwachsmodells des Wicklers eine Drehzahlstel- lgröße einer Antriebseinheit des Spulspindelrevolvers ermittelt wird.
Mit dem Verfahren ist es möglich von einer getakteten Drehung des Spulspindelrevol- vers auf eine kontinuierliche Rotation zu wechseln, ohne dass es zu Änderungen in der Rotationsgeschwindigkeiten und damit verbundenen Auswirkungen auf die Fadeneigen- schaften beim Spulenaufbau des synthetischen Fadens kommt.
Dabei wird, in anderen Worten, ein theoretisches Betriebsparameter aus einem simulier- ten Spulenzuwachsmodell mit einem real erfassten Betriebsparametern des Wicklers kombiniert. Aus den beiden erfassten bzw. ermittelten Werten wird dann eine Drehzahl- stellgröße zusammengefasst, mit deren Hilfe reale Einflüsse, die mit dem theoretischen Spulenzuwachsmodell nicht erfasst werden können, berücksichtigt werden. Das Spulenzuwachsmodell weist eine Computersimulation eines kinematischen Wick- lermodells auf und simuliert den Aufbau eines Spulenpaketes beim Wickeln, deren the- oretische Betriebsparameter bei einer fehlerfreien Wicklung für die Steuerung des Wicklers und des zugehörigen Spulspindelrevolvers verwendbar sind.
Eine Steuerung mittels der theoretischen Betriebsparameter aus dem kinematischen Wicklermodell weist vorteilhafterweise ein gutes Führungsverhalten auf.
Der real erfasste Betriebsparameter aus dem Wickler erlaubt eine zusätzliche Regelung.
Dieses Regelungskonzept weist eine zwei Freiheitsgrad-Regelung auf und vereint die Vorteile einer Regelung, die einen Ausgleich von Fehlern und Störungen erlaubt, mit einer Steuerung, die ein sicheres und gutes Führungsverhalte bereitstellt.
In anderen Worten wird in der Steuervorrichtung des Wicklers ein kinematisches Wick- lermodell simuliert, aus dem wesentliche theoretische Betriebsparameter zum Steuern des Wicklers abrufbar sind. Mit dem kinematischen Wicklermodell wird beispielsweise über einen bekannten Spulendurchmesser und einer vorbestimmten Lage eines Schwenkhebels einer Andrückwalze des Wicklers eine Rotorposition des Spulspindel- revolvers theoretisch ermittelt. Damit ist auch die erforderliche Drehzahl theoretische ermittelbar, die zur Steuerung der Antriebseinheit verwendet wird. Zur Kontrolle des theoretischen Betriebsparameters wird ein realer Betriebsparameter erfasst, mit dem der theoretische Betriebsparameter gegebenenfalls korrigiert wird, um eine geregelte Stell- größe zu ermitteln, mit der dann die Antriebseinheit des Spulspindelrevolvers gesteuert wird.
Dies hilft Fehler bei der Steuerung der Antriebseinheit des Spulspindelrevolvers zu kor- rigieren und zu vermeiden und stellt gleichzeitig ein gutes Führungsverhalten bereit.
Nach einer besonderen Ausgestaltung weist das Verfahren folgende Schritte auf:
Berechnen einer vorbestimmten Drehzahl des Spulspindelrevolvers mittels eines Spulenzuwachsmodells,
Antreiben des Spulspindelrevolvers mit der vorbestimmten Drehzahl, Erfassen eines realen Betriebsparameters des Wicklers,
Ermitteln eines Drehzahlkorrekturwertes aus dem realen Betriebsparameter des Wicklers,
Zusammenfassen der vorbestimmten Drehzahl und des Drehzahlkorrekturwertes zu einer Drehzahl Stellgröße,
Einstellen der Drehzahl der Antriebseinheit des Spulspindelrevolvers gemäß der Drehzahl Stellgröße .
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das Spulenzuwachsmodell ein kinemati- sches Wicklermodell und der reale Betriebsparameter einen Betriebsparameter aus ei- nem Regelkreis des Wicklers auf.
Unter einem kinematischen Wicklermodell ist insbesondere eine simulierte Darstellung des Spulenpaketaufbau am Wickler mittels eines Simulationsprogramms des Wicklers einschließlich der Spulspindelrevolvervorrichtung mit deren Antrieb als auch die darauf angeordneten Spulpakete, die mittels einer Changiereinheit und den daran angeordneten Spulspindeln aufgewickelt werden mit deren Spulenzuwachs zu verstehen. Mit dem Simulationsprogramm kann auf die theoretische Drehzahl zugegriffen werden, die auch grundsätzlich am Wickler auftreten wird, wobei aber entsprechende Fehl Stellungen und Störungen, wie zum Beispiel das Ausbauchen der Spulenpakete hierbei nicht berück- sichtigt wird.
Diese kleinen Fehl Stellungen können aber mittels der zuvor dargestellten Bezugsgröße, nachfolgend auch Betriebsparameter genannt, am Wickler korrigiert werden.
Das kinematische Wicklermodell kann nicht alle auftretenden Fehler berücksichtigen und/oder simulieren. Beispielsweise sind Temperaturschwankungen in der Produktions- halle und/oder zusätzliche auf das Gerät wirkende äußere Einflüsse, nur schwer in dem Wicklermodell simulierbar. Um diese äußeren Einflüsse zu kompensieren, wird zusätz- lich ein realer Betriebsparameter, der an dem Wickler erfasst wird, hinzugefügt. Mit Hilfe des realen Betriebsparameters kann dann der ermittelte theoretische Betriebspa- rameter für die Drehzahl des Antriebs des Spulspindelrevolvers korrigiert werden, so dass ein Betrieb mit einer kontinuierlichen Drehzahl ohne Taktung möglich ist. Der Regelkreis kann zum Beispiel der Lageregelkreis des Schwenkhebels der An- drückwalze sein. Es kann aber auch jede andere Einrichtung des Wicklers vorgesehen sein.
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Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die vorbestimmte Drehzahl mittels des kinematischen Wicklermodells ermittelt.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Drehzahl Stellgröße mittels
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Figure imgf000006_0001
ermittelt wobei der Drehzahlkorrekturwert nKorrektur aus dem realen Betriebsparameter ermittelt wird und der Drehzahlwert nModell aus dem Modell
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das kinematisch Wicklermodell wenigs-
15 tens folgende theoretische Betriebsparameter auf: Spulpaketradius, Andrückwalzen- Radius, Spulspindelrevolverradius, Spulspindelrevolverwinkel, Schwenkhebelradius, Andrückwalzen-Anpresskraft und/oder Schwenkhebelwinkel.
Unter dem Schwenkhebelwinkel ist insbesondere der Winkel eines Hebelgetriebes der
20 Andrückwalze bezüglich des Wicklergehäuses zu verstehen. Die theoretischen Be- tri ebsparameter haben einen geometrischen Bezug zu den Dimensionen des Wicklers.
Mit den voranstehend genannten Betriebsparametem kann das kinematische Wickler- modell berechnet werden und daraus die vorbestimmte Drehzahl für den Spulspindelre-
25 volver. Eine Korrektur ist nicht notwendig, wenn beispielsweise das Spulenpaket ohne Fehler aufgewickelt wird. Ein typischer Fehler, der beim kinematischen Wicklermodell nur schwer zu berücksichtigen ist, ist zum Beispiel ein einseitiges Ausbauchen des Spu- lenpaketes beim Aufwickeln.
30 Nach bevorzugter Ausgestaltung wird der Drehzahlkorrekturwert basierend auf dem
Schwenkhebelwinkel der Andrückwalze ermittelt und/oder basierend auf der Andrück- walzen-Anpresskraft ermittelt. Der Schwenkhebelwinkel ergibt sich hierbei an der Drehstelle des Schwenkhebels an dem die Andrückwalze befestigt ist, relativ zu einem Bezugspunkt an dem Wicklerge- häuse. Mit Hilfe dieses Schwenkhebels kann ein theoretischer Betriebsparameter ermit- telt werden, der dann mit einem realen Betriebsparameter verglichen wird, so dass ein entsprechender Drehzahlkorrekturwert ermittelt werden kann, um evtl. Fehler auszu- gleichen und damit die Drehzahl Stellgröße anpassen zu können.
Alternativ und / oder zusätzlich zu den Schwenkhebel winkel kann der Drehzahlkorrek- turwert auch basierend auf der Andrückwalzen-Anpresskraft ermittelt werden.
Die Anpresskraft kann auch einfach real an dem vorhandenen Wickler erfasst werden, in dem entsprechende Sensoren vorgesehen werden und / oder mittelbar diese Kraft aus den vorhandenen Sensoren ermittelt wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Drehzahlkorrekturwert mittels einem P-Regler, einem PI-Regler und/oder einem PID-Regler ermittelt. Das Er- mitteln des Drehzahlkorrekturwerts kann auch mit anderen Regelverfahren ermittelt werden.
Eine Regelsteuerung umfasst generell einen Regelkreis mit Reglern, die abhängig von den erfassten Werten, die jeweiligen Bauelemente der Vorrichtung regeln.
Bei einem PID-Regler (proportional-integral-derivate Controller) weist der Regler An- teile eines P-Reglers, eines I-Reglers und eines D-Reglers auf.
Der P-Regler weist ausschließlich einen proportionalen Anteil auf. Mit seinem Aus- gangssignal ist er proportional zu dem Eingangssignal.
Ein I-Regler (integraler Regler) wirkt durch zeitliche Integration der Regelabweichun- gen auf die Drehzahl Stellgrößen der Gewichtung und der Nachstellzeit. Der D-Anteil (differentialer) ist ein Differenzierer, der nur in Verbindung zu Reglern mit P- und / oder I-Verhalten als Regler eingesetzt wird. Das D-Glied reagiert nicht auf die Höhe der Regelabweichung, sondern nur auf deren Änderungsgeschwindigkeit.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Spulpaketradius aus der Drehzahl der Anrückwalze und der Drehzahl der Spul Spindel ermittelt.
Für die Ermittlung des Wicklermodells und des Drehzahlkorrekturwertes können alle erfassbaren und/oder indirekt oder direkt ermittelbaren Betriebsparameter des Wicklers verwendet werden, wie beispielsweise die erfasste Drehzahl der Andrückwalze und / oder die erfasste Drehzahl der Spulspindel. Diese Werte können auch aus der zugehöri- gen Antriebseinheit direkt ermittelt werden, wenn diese drehzahlgesteuert ist, oder indi- rekt, beispielsweise über den Stromverbrauch.
Die daraus sich ergebenden Werte können sowohl für das Wicklermodell als auch für den Drehzahlkorrekturwert verwendet werden, um daraus die Drehzahl Stellgröße zu ermitteln.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung mit einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl- stellgröße für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler be- reitgestellt, aufweisend eine Antriebseinheit zum Drehen des Spulspindelrevolvers, und eine Drehzahlstellgrößenermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Drehzahl Stellgröße der Drehzahl des Spulspindelrevolvers aus einem realem Betriebsparameter des Wick- lers und einem theoretischem Betriebsparameter eines Spulenzuwachsmodells des Wicklers.
Mit der Drehzahlstellgrößenermittlungsvorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahlstell- größe für eine Antriebseinheit eines Spulspindelrevolvers von einem Wickler ist es möglich, anhand bekannter Betriebsparameter des Wicklers eine korrekte Drehzahlstel- Igröße bereitzustellen, die auf einem theoretischen Betriebsparameter und einem realem Betriebsparameter des Wicklers basiert.
Die Drehzahlstellgrößenermittlungsvorrichtung kann einen RAM- und/oder ROM- Speicher für die Steuerung des Wicklers und ein zugehöriges Steuerprogramm aufwei- sen.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Be- rechnungseinrichtung zum Ermitteln des Spulendurchmessers eines aufzuwickelnden Spulenpakets auf.
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Antriebseinheit drehzahlgesteuert und/ oder die Antriebseinheit weist eine Drehzahlregelung auf.
Die Antriebseinheit selbst kann eine Drehzahlsteuerungsvorrichtung aufweisen, kann aber auch von sich aus drehzahlgesteuert ausgelegt sein.
Die Drehsteuerregelung kann in der Antriebseinheit selbst und/oder auch als separate Regelung in der Steuerung des Wicklers vorgesehen sein.
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Drehzahlstellgrößenermittlungsvor- richtung eingerichtet, aus dem Spulendurchmesser und der Schwenkposition der An- drückwalze, die Drehzahl Stellgröße der Drehzahl des Spulspindelrevolvers zu ermitteln.
Nach einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Spulspindelrevolver- Drehpositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Drehposition des Spulspindel- revolvers auf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Andrückwalzen- Lageerfassungsvorrichtung auf. Je nach Ausgestaltung kann die Andrückwalze über ein Getriebe über ein Geschiebege- stänge und / oder über eine Hebevorrichtung gegen die Oberfläche des Spulenpaketes gedrückt werden.
Die erforderliche oder vorhandene Anpresskraft der Andrückwalze gegen die Oberflä- che des Spulenpaketes kann direkt mit Sensoren und / oder indirekt mittelbar aus den erforderlichen pneumatischen, translatorischen Kraft- und / oder Wegstrecken ermittelt werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich in der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wicklers mit einer Changier-Einrichtung zum Changieren eines synthetischen Fadens, einer Andrückwalze und einem Spul- spindelrevolver,
Fig. 2 eine schematische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Wicklers zusätzlich mit einer Spulspindel-Drehpositionserfassungsvorrichtung,
Fig. 3 den in Fig. 1 gezeigten Wickler 1 mit Anzeige von Betriebsparametem des Wicklers, insbesondere des Spulspindelrevolver, zum Ermitteln einer Drehzahl- stellengröße für den Antrieb des Spulspindelrevolvers, und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm von Schritten zum Ermitteln der Drehzahl Stellgröße für den Antrieb des Spulspindelrevolvers aus einem kinematischen Wicklermodell und einer realen Bezugsgröße eines Parameters aus einem Regelkreis des Wicklers
In den Figuren ist bei jeder Ansicht ein Haupt-Bezugssystem mit XYZ-Richtung ange- geben, dessen Orientierung maßgebend für die lokalen Bezugsysteme der zugehörigen Einrichtungen des in den Figuren gezeigten Wickler sind. Das in den Figuren 1-3 gezeigte Haupt-Bezugssystem ist auch für unterschiedliche Posi- tionen der dort gezeigten Einrichtungen zur Angabe der Bezugsrichtungen maßgebend. Beispiele hierfür sind das Bezugssystem Ys-Xs für die Drehachse 21 eines Schwenkhe- bels 24 einer Andrückwalze 10, das Bezugssystem YR-XR für eine Spulspindelrevolver- achse 9 eines Spulspindelrevolvers 2 und/oder das Bezugssystem YK-XK für die Ermitt- lung von theoretischen Betriebsparametern eines kinematischen Wicklermodells mit einem Spulenzuwachsmodell, wie in Figur 3 angegeben.
In Fig. 1 ist schematisch eine Ansicht eines Wicklers 1 mit seinen wesentlichen Bautei- len zum Aufwickeln eines synthetischen Fadens 12 auf eine Spulhülse 6 gezeigt.
In den Figuren ist zum besseren Verständnis und zur einfacheren Darstellung nur ein synthetischer Faden 12 mit zugehöriger Changier-Einrichtung 15 dargestellt.
Im Allgemeinen weist ein Wickler 1 eine Mehrzahl von Changier-Einrichtungen 15 auf, die sich in Z-Richtung in Längserstreckungsrichtung der Spulspindel 4 zum Changieren einer Mehrzahl von synthetischen Fäden 12 erstrecken.
Die Spulhülse 6 ist im Allgemeinen eine Papierhülse, die auf der Spulspindel 4 lösbar fixiert wird. Im Allgemeinen kann eine Mehrzahl von Spulhülsen 6 auf der Spulspindel 4 fixiert werden.
Die Spulspindel 4 ist angetrieben drehbar einseitig gelagert an einem Spulspindelrevol- ver 2, der es erlaubt die jeweilige Spulspindel 4 von einer Wickelposition zum Aufwi- ckeln des synthetischen Fadens 12 auf die Spulhülse 6 zu einem Spulenpaket 8 in eine Dofferposition zum Entfernen der Spulpakete 8 von der Spulspindel 4 zu bringen. Die bewickelte Spulhülse 6 kann auch als Spulpaket 8 bezeichnet werden.
In der Wickelposition wird die Spulspindel 4 um deren Spulspindelrevolverachse 9 ge- dreht und ist benachbart zu einer Andrückwalze 10 angeordnet, die mit ihrem Eigenge- wicht gegen das Spulpaket 8 drückt. In der Dofferposition ist die Spulspindel 4 zu der Andrückwalze 10 beabstandet ange- ordnet und steht still, so dass die gewickelten Spulpakte 8 von der Spulspindel 4 ent- fernt werden können.
In die Dofferposition werden die vollständig aufgewi ekelten Spulpakete 8 gefahren, wenn die Spulhülsen 6 mit synthetischen Fäden 12 aufgewickelt sind.
In der Dofferposition ist die Spulspindel 4 arretiert und dreht sich nicht. Zusätzliche Haltevorrichtungen zum Festhalten der Mehrzahl von Spulhüsen 6 auf der Spul Spindel sind gelöst, so dass die mit synthetischen Fäden 12 bewickelten Spulhülsen 6 von der Spulspindel 4 abgeschoben werden können.
In der Wickelposition ist die Spulspindel 4 mittels des Spulspindelrevolvers 2 in einer Wickelposition, wie in Fig. 1 gezeigt, die es erlaubt den synthetischen Faden 12 aufzu- wickeln. Der Spulspindelrevolver 2 ist mittels einer Spul Spindelrevolver- Antriebseinheit 3 um die Spulspindelrevolverachse 9 drehbar.
In die Wickelposition wird die Spulspindel 4 mit einer vorbestimmten Spulspindel- Drehzahl mit einem nicht dargestellten Antrieb gedreht. Zeitgleich wird mittels der An- drückwalze 10 der synthetische Faden 12 auf die Spulhülse 6 bzw. das sich bildende Spulpaket 8 gedrückt. Zusätzlich dazu wird über eine Changiereinrichtung 15 der syn- thetische Faden über die Breite der Spulhülse in Z-Richtung hin- und herbewegt, was auch als changieren bezeichnet werden kann.
Die Changiereinrichtung 15 bewegt bzw. changiert den synthetischen Faden 12 mittels einer Changier-Fadenführung 18 in der Längsrichtung Z der Spulhülse 6 hin und her, die auf der Spulspindel 4 festgehalten ist.
Dabei dreht sich die Spulspindel 4 und hat dafür einen eigenen Antrieb, der sich in de- ren Längsrichtung in Z-Richtung angeordnet ist. Zum Bewegen der Changier-Fadenführung 18 der Changier-Einrichtung 15 ist eine Changier- Antriebseinheit 16 vorhanden, die an einem Traggestell 22 des Wicklers 1 über eine Changier-Lagerung 20 einseitig ortsfest und drehbar gehalten ist.
Zusätzlich ist an dem Traggestell 22 ein Schwenkhebel 24 vorgesehen, der einerseits an dem Traggestell 22 an einer Drehachse 21 schwenkbar befestigt ist und andererseits über eine Drehlagerung 11 die Anrückwalze 10 hält.
Die Andrückwalze 10 wird entweder durch das Andrücken gegen das Spulenpaket 8 gedreht oder weist zusätzlich in einer nicht dargestellten Ausführungsform einen eige- nen Antrieb auf.
Damit die Andrückwalze 10 eine geleichbleibende Anpresskraft Faw gegen das Spulen- paket 8 auch bei Zunahme des Durchmessers des Spulenpaketes 8 bereitstellen kann, ist an dem Schwenkhebel 24 ein Schwenkkolben 28 vorgesehen, der den Schwenkhebel 24 und die damit verbundene Andrückwalze 10 in Y-Richtung auf und ab bewegen kann und damit die Anpresskraft der Andrückwalze gegen das Spulenpaket steuert.
Zum Antreiben des Spulspindelrevolvers 2 ist eine Spul Spindelrevolver- Antriebseinheit 3 vorgesehen. Mit der Spulspindelrevolver-Antriebseinheit 3 wird mit dem Spulspindel- revolver 4 die jeweilige Spulspindel 4 in die Wickelposition bzw. in die Dofferposition gedreht.
Außerdem wird über die Spulspindelrevolver- Antriebseinheit 3 mit der erfindungsge- mäßen Ermittlung der Drehzahl Stellgröße nStellgroβe dafür gesorgt, dass durch eine ent- sprechende Drehung die Position der Andrückwalze 10 zu dem Spulenpaket 8 im We- sentlichen konstant bleibt. Damit kann über die gesamte Spulenreise eine kontinuierli- che Drehbewegung des Spulspindelrevolvers 2 bereitgestellt werden, wodurch auch die Anpresskraft Faw der Andrückwalze 10 auf das Spulenpaket 8 konstant bleibt.
Ohne eine geregelte Steuerung findet regelmäßig ein Anheben der Andrückwalze 10 mittels des Schwenkkolbens 28 statt, so dass es zu unterschiedlichen Anpresskräften kommt. Das regelmäßige Anheben und Absenken der Andrückwalze 10 wird als Takten bezeichnet und kann die Qualität des synthetischen Fadens 12 beeinflussen, da es dadurch zu Schwankungen der Anpresskraft Faw kommt.
In Fig. 2 ist der Wickler 1 aus Fig. 1 zusätzlich mit einer Drehzahl sensor bzw. Spul- spindelrevolver-Lageerfassungsvorrichtung 30 gezeigt. Mit Hilfe der Spulspindelrevol- ver-Lageerfassungsvorrichtung 30 kann die Drehzahl des Spulspindelrevolvers 2 erfasst werden.
Damit ein Takten vermieden werden kann, wird mit Hilfe eines aus einem kinemati- schen Wicklermodell erfassten theoretischen Betriebsparameter und einem realem Be- trieb sparameter eine Drehzahl Stellgröße für die Antriebseinheit 3 des Spul-
Figure imgf000014_0001
spindelrevolvers 2 ermittelt. Mit dem kinematischen Wicklermodell wird der Zuwachs des Spulenpaketes 8 beim Wickeln mittels eines daraus herleitbaren Spulenzuwachsmo- dells erfasst. Zusätzlich kann aus dem kinematischen Wicklermodell und/oder dem Spu- lenzuwachsmodell die Steuerung des Wicklers 1 durchgeführt werden.
Mit dem kinematischen Wicklermodell kann das Aufwickeln des Spulenpaketes 8 durchgeführt werden. Eine reine Steuerung des Wicklers 1 nach dem kinematischen Wicklermodell ist möglich. Aber kommt es beim Aufwickeln zu Fehlern, kann ein Wi- ckeln, das nur auf Basis des kinematischen Wicklermodells gesteuert wird, zu falsch und schlecht gewickelten Spulenpaketen 8 führen, die zu einer weiteren Verarbeitung nicht verwendbar sind.
Ein häufig auftretender Fehler ist beispielsweise ein Ausbauchen des Spulenpaketes 8 an den Stirnseiten und Spulhülsenränder der Spulhülse 6. Dies führt dazu, dass der Zu- wachs des Spulenpaketes 8 nicht, wie im Spulenzuwachsmodell des Wicklermodells simuliert, stattfindet und es daher zu einer Fehlsteuerung der Antriebwalze 10 bzw. der damit ausgeübten Anpresskraft Faw kommt. Dies kann zusätzlich zu weiteren Ausbau- chungen und Fehlwicklungen führen, die sich dann nachträglich auf die Fadenqualität auswirken können. Das Resultat ist außerdem eine falsch berechnete Rotormotordrehzahl nModeii, da ein theoretisch ermittelter Spulpaketradius rsp des Spulenpaketes 8 für die Berechnung der Rotormotordrehzahl nModeiiin dem kinematischen Wicklermodell verwendet wird.
Um Ausbauchungen und Fehl Stellungen des synthetischen Fadens 12 beim Wickeln zu vermeiden, wird erfindungsgemäße das Wicklermodell um einen realen Betriebspara- meter des Wicklers 1 ergänzt. Mit dem realen Betriebsparameter wird ein theoretischer Betriebsparameter aus dem Wicklermodell, wie beispielsweise eine vorbestimmte Drehzahl nModeii für die Antriebseinheit 3, korrigiert, so dass mögliche Fehler, wie bei- spielweise ein Ausbauchen des Spulpaketes 8, kompensiert werden können.
Ein Drehzahlkorrekturwert nKorrektur ist nur dann zu berücksichtigen, bzw. wird in die
Drehzahl Stellgröße nStellgroβe für die Drehzahl des Spulspindelrevolvers 2 eingebracht, wenn es zu Fehlern kommt. Sollten keine Fehler auftreten, ist auch keine zusätzliche Korrektur notwendig. Der Drehzahlkorrekturwert für die Drehzahl der Spul-
Figure imgf000015_0002
Spindelrevolver- Antriebseinheit 3 kann bei keinem Fehler den Betrag Null aufweisen.
Um mögliche Fehler des kinematischen Wicklermodells von den theoretischen Be- trieb sparametern auszugleichen und zum Ermitteln der Drehzahl Stellgröße ,
Figure imgf000015_0003
wird mittels eines erfassten realen Betriebsparameters, wie beispielsweise der Schwenkhebelwinkel α des Schwenkhebels 24, die Modelldrehzahl nModell aus dem kinematischen Wicklermodell mit einem Drehzahlkorrekturwert nach For-
Figure imgf000015_0004
mel I addiert.
Figure imgf000015_0001
Zur Ermittlung des Drehzahlkorrekturwerte nKorrektur ein P-Regler, ein PI-Regler und/oder ein PID-Regler vorgesehen sein.
Die Korrekturgröße des Drehzahlkorrekturwert wird bevorzugt aus dem
Figure imgf000015_0005
Schwenkhebelwinkel α und dem zugehörigen Schwenkhebelradius 1s ermittelt. Es kön- nen hier aber auch andere reale Betriebsparameter zusätzlich oder separat verwendet werden, wie beispielsweise die Anpresskraft Faw der Andrückwalze 10.
Zum Beispiel ist im Wickler 10 über ein Teach-In Verfahren ein Soll- Schwenkhebelwinkel asoii hinterlegt. Der Ist-Schwenkhebelwinkel αIst ist ein realer Be- tri ebsparameter, der mittels des Lagesensors 26 am Schwenkhebel 24 der Andrückwalze 10 mittelbar erfasst werden kann(siehe Figur 3).
Zur Ermittlung des Drehzahlkorrekturwerts
Figure imgf000016_0001
wird zuerst die Differenz Δα aus
Soll-Schwenkhebelwinkel αSoll und Ist-Schwenkhebelwinkel aist gebildet:
Δα= αSoll- αIst [II]
Dann wird aus der Winkel differenz Aa und einer der nachfolgend aufgeführten Formeln
Illa, Illb und/oder IIIc ein Drehzahlkorrekturwert
Figure imgf000016_0002
ermittelt, der dann zur
Ermittlung der Drehzahl Stellgröße
Figure imgf000016_0003
nach Formel I verwendet wird.
Der Drehzahlkorrekturwert
Figure imgf000016_0004
kann nach einem P-Regler, einem PI-Regler und/oder einem PID-Regler ermittelt werden, wie nach den Formeln Illa bis IIIc ange- geben.
Bei der Regelstrecke kann der P-Regler, auch Proportional-Regler bezeichnet, ange- wendet werden. Mathematisch lässt sich dieser Zusammenhang zum Beispiel für den Drehzahlkorrekturwert nKorrektur mittels Formel Illa
Figure imgf000016_0005
definieren. Der proportionale Anteil Kp wird auch als Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Er kann angeben, wie stark die Winkeldifferenz Δa verstärkt werden soll.
Bei anderen Betriebsparametem kann ein anderer Proportionalitätsfaktor Kp maßge- bend sein.
Der P-Regler ist die einfachste Form des PID-Reglers und hat nur den Regelparameter Kp. Dies hat den Vorteil, dass besonders schnell auf Änderungen des Sollwerts reagiert werden kann.
Für die Ermittlung des Drehzahlkorrekturwertes nKorrektur kann auch ein PI- und/oder PID-Regler über die Zeit verwendet werden.
Ein PI- Regler weist einen proportionalen Anteil Kp und einen integralen Anteil KI auf:
Figure imgf000017_0001
PID-Regler weist einen proportionalen Anteil Kp, einen integralen Anteil KI und einen differentialen Anteil KD auf:
Figure imgf000017_0002
Fig. 3 zeigt in schematischer Ansicht den Wickler 1 aus Fig. 1, wobei zusätzlich die zugehörigen theoretischen Betriebsparameter für die Berechnung des Wicklermodells und die Berechnung der korrigierenden realen Betriebsparameter angezeigt sind.
Nachfolgend werden die theoretischen Betriebsparameter des kinematischen Wickler- modells im Detail mit den zugehörigen Formeln erläutert. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie der Schwenkhebelwinkel α zugeordnet werden kann. Zu- sätzlich ist in Figur 3 der Schwenkhebelradius 1s angegeben, wobei der Schwenkhebel 1s von der Drehachse 21 des Schwenkhebels 24 bis zur Drehlagerung 11 der Andrückwal- ze 10 verläuft.
Mit dem Andrückwalzen-Radius rAW, den Spulpaketradius rsp, dem Spulspindelrevol- verradius Rr und dem Spulspindelrevolverwinkel φ kann das kinematische Wicklermo- dell ermittelt werden.
Das kinematische Wicklermodell kann über trigonometrische Funktionen den Zusam- menhang zwischen den theoretischen Betriebsparametem des Spulenradius rsp, des Schwenkhebelwinkels α und Spulspindelrevolverwinkel (p simulieren.
Hierbei kann der Spulspindelrevolverwinkel (p in dem kinematischen Wicklermodell wie nachfolgend aufgezeigt, berechnet werden:
Figure imgf000018_0003
mit
Figure imgf000018_0001
und
Figure imgf000018_0002
wobei die Parameter h, f und g der Formel IV mit dem Spulspindelrevolverradius Rr, dem Schwenkhebelradius 1s, dem Spulspindelrevolverwinkel a, Spulpaketradius rsp, X- Spulspindel-Revolver-Koordinate xs und Y-Spulenspindel-Revolver-Koordinate ys in dem kinematischen Wicklermodell berechnet werden.
Die Parameter xs, ys, ls sind nach Figur 3 geometrische Konstanten des Wicklers 1 und haben wie die Parameter Rr, a, rsp auch einen geometrischen Bezug zum Wickler 1. Über den Differenzenquotienten lässt sich die theoretische vorbestimmte Drehzahl nModell in 1/min in dem kinematischen Wicklermodell berechnen:
Figure imgf000019_0001
Hierbei ist die Abtastzeit At und das Getriebeübersetzungsverhältnis i Getriebe zwischen Rotormotor und Rotor der Antriebseinheit 3 bekannt bzw. zuvor ermittelt worden.
In eine anderen Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich mittels einer An- drückwalzen-Anpresskraft FAW der Drehzahlkorrekturwert ermittelt werden, wenn ent- sprechende Sensoren vorhanden sind und / oder die Kraft aus geeigneten Bauteilen mit- telbar ermittelt werden kann, wie beispielsweise dem Schwenkkolben 28.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, bei dem die einzelnen Schritte zum Er- mitteln der Drehzahl Stellgröße für die Drehzahl der Spul Spindelrevolver- Antriebseinheit 3 ermittelt werden.
In Schritt S1 findet eine Berechnung einer vorbestimmten Drehzahl nModell anhand des
Wicklermodells für den Spulspindelrevolver 2 statt. In Schritt S2 wird ein realer Be- trieb sparameter des Wicklers 1 erfasst. Der reale Betriebsparameter kann beispielsweise der Schwenkhebelwinkel α und / oder die Andrückwalzen-Anpresskraft Faw aufweisen. Bevorzugt findet das Berechnen und das Erfassen gelichzeitig statt.
Mit dem realen Betriebsparameter wird dann ein Drehzahlkorrekturwert nKorrektur im Schritt S3 berechnet.
Aus dem theoretischen vorbestimmten Drehzahlwert und dem Drehzahlkorrek-
Figure imgf000019_0002
turwert nKorrektur der realen Bezugsgröße wird die Drehzahl Stellgröße im
Figure imgf000019_0003
Schritt S4 ermittelt. Mit der vorbestimmten Drehzahl nModell bzw., wenn erforderlich, mit der Drehzahl Stellgröße nStellgroβe , falls Drehzahlkorrekturwert ungleich
Figure imgf000020_0002
0, wird dann die Antriebseinheit 3 des Spulspindelrevolvers 2 angetrieben.
Mit Hilfe des Drehzahlgrößenwertes
Figure imgf000020_0001
wird der Antrieb 3 des Spulspindelre- volvers 2 im Schritt S5 geregelt, so dass eventuelle Fehl Stellungen und Ausbauchungen des Spulenpaketes 8 ausgeglichen werden können.
Bevorzugt findet das Zusammenfassen und das Einstellen gelichzeitig statt.
Bezugszeichenliste
1 Wickler
2 Spulspindelrevolver
3 Spul Spindelrevolver- Antrieb seinheit
4 Spul spindel
5 Spulspindelrevolverachse
6 Spulhülse
8 Spulpaket
9 Spulspindelrevolverachse
10 Andrückwalze
11 Drehlagerung
12 Faden
14 Fadenführer
15 Changier-Einrichtung
16 Changier- Antriebseinheit
18 Changi er-F adenführung
20 Changier-Lagerung
21 Drehachse
22 Traggestell
24 Schwenkhebel
26 Lagesensor
28 Schwenkkolben
30 Drehzahlsensor;Spulspindelrevolver-Drehpositionserfassungsvorrichtung
32 Drehzahlstellgrößenermittlungsvorrichtung α Schwenkhebelwinkel φ Spulspindelrevolverwinkel
Faw Andrückwalzen-Anpresskraft ls Schwenkhebelradius rAW Andrückwalzen-Radius rSP Spulpaketradius
Rr Spulspindelrevolverradius xs X-Spulspindel-Revolver-Koordinate ys Y-Spulenspindel -Revolver-Koordinate
S 1 Berechnen einer vorbestimmten Drehzahl
S2 Erfassen eines Betriebsparameters
S3 Ermitteln eines Drehzahlkorrekturwertes S4 Zusammenfassen zu einer Drehzahl Stellgröße
S5 Einstellen des Antriebs auf Drehzahl Stellgröße

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit (3) eines Spulspindelrevolvers (1) von einem Wickler (1), wobei aus einem realem Betriebsparameter des Wicklers (1) und einem theoretischen Betriebsparameter eines Spulenzuwachsmodells des Wicklers (1) die Drehzahl Stellgröße einer An- triebseinheit (3) des Spulspindelrevolvers (2) ermittelt wird.
2. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach Anspruch 1, aufweisend die Schritte:
- Erfassen (Sl) eines realen Betriebsparameters des Wicklers und Berechnen (S2) einer vorbestimmten Drehzahl ( nModell ) des Spulspindelrevolvers mittels eines Spulenzuwachsmodells (S), Ermitteln (S3) eines Drehzahlkorrekturwertes aus dem realen
Betriebsparameter des Wicklers,
Zusammenfassen (S4) der vorbestimmten Drehzahl und des Drehzahlkor- rekturwertes zu einer Drehzahl Stellgröße ( nStellgroβe ) und Antreiben (S5) des Spulspindelrevolvers mit der vorbestimmten Drehzahl ( nModell ),
Einstellen (S5) der Drehzahl der Antriebseinheit (3) des Spulspindelrevol- vers gemäß der Drehzahlstellgröße.
3. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenzuwachsmodell (S) ein kinematischen Wicklermodell und der reale Betriebsparameter einen Be- tri ebsparameter aus einem Regelkreis des Wicklers aufweist.
4. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Drehzahl ) mittels des kinematischen Wicklermodells ermittelt wird.
5. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl Stellgröße
Figure imgf000024_0003
mittels
Figure imgf000024_0001
ermittelt wird, wobei der Drehzahlkorrekturwert
Figure imgf000024_0002
aus dem realen
Betriebsparameter ermittelt wird.
6. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kinematische Wicklermodell we- nigstens folgende theoretischen Betriebsparameter aufweist: Spulpaketradius (rSP), Andrückwalzen-Radius (rAW), Spulspindelrevolverradius (Rr), Spulspindelrevol- verwinkel (φ ), Schwenkhebelradius (1s), Andrückwalzen-Anpresskraft (Faw) und/oder Schwenkhebelwinkel (a).
7. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlkorrekturwert basierend auf dem Schwenkhebelwinkel (a) der Andrückwalze ermittelt wird und/oder ba- sierend auf der Andrückwalzen-Anpresskraft ermittelt wird.
8. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlkorrekturwert mittels ei- nem P-Regler, einem PI-Regler und/oder einem PID-Regler ermittelt wird.
9. Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulpaketradius (rsp) aus der Drehzahl der Andrückwalze (10) und der Drehzahl der Spulspindel (4) ermittelt wird.
10. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit (3) eines Spulspindelrevolvers (2) von einem Wickler, aufweisend: eine Antriebseinheit (3) zum Drehen des Spulspindelrevolvers, und eine Drehzahlstellgrößenermittlungsvorrichtung (32) zum Ermitteln der Drehzahl Stellgröße der Drehzahl des Spulspindelrevolvers aus einem realem Be- trieb sparameter des Wicklers und einem theoretischem Betriebsparameter eines Spulenzuwachsmodells des Wicklers.
11. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Berechnungseinrichtung zum Ermit- teln des Spulendurchmessers eines aufzuwickelnden Spulenpakets (8) aufweist.
12. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach wenigstens einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit dreh- zahlgesteuert ist und/ oder die Antriebseinheit (3) eine Drehzahlregelung aufweist.
13. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehen- den Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlstellgrö- ßenermittlungsvorrichtung eingerichtet ist, aus dem Spulendurchmesser und der Schwenkposition der Andrückwalze, die Drehzahl stellgrößer der Drehzahl des Spulspindelrevolvers zu ermitteln.
14. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße nach einem der vorangehen- den Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Spulspindelrevolver-Drehpositionserfassungsvorrichtung (30) zum Erfassen einer Drehposition des Spulspindelrevolvers (2) aufweist.
15. Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehzahl Stellgröße für eine Antriebseinheit (3) eines Spulspindelrevolvers (1) nach einem der vorangehenden Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Andrückwalzen- Lageerfassungsvorrichtung (26) aufweist.
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