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EP1520826A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen, sowie Anwendung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen, sowie Anwendung des Verfahrens Download PDF

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Publication number
EP1520826A1
EP1520826A1 EP03022332A EP03022332A EP1520826A1 EP 1520826 A1 EP1520826 A1 EP 1520826A1 EP 03022332 A EP03022332 A EP 03022332A EP 03022332 A EP03022332 A EP 03022332A EP 1520826 A1 EP1520826 A1 EP 1520826A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
yarn
tension
winding
thread tension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03022332A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Tschümperlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Original Assignee
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SSM Schaerer Schweiter Mettler AG filed Critical SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Priority to EP03022332A priority Critical patent/EP1520826A1/de
Publication of EP1520826A1 publication Critical patent/EP1520826A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/005—Means compensating the yarn tension in relation with its moving due to traversing 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
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
    • B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a method for increasing the productivity of textile machines, on which the thread withdrawn by a thread delivery from a supply and a thread guide having a thread laying is supplied, wherein from the Thread tension a controlled variable for the delivery speed of the thread is obtained.
  • Constant thread tension is one of the prerequisites for optimum and uniform quality of the product produced in the process in question. Nevertheless, it comes with the winding process again and again that, depending on the quality of the feed bobbin, of possibly made thread treatments such as dyeing and the like, and of the Winding speed, the thread tension fluctuates relatively strong. Because of this were various devices proposed that allow a constant thread tension for example, those described in DE-C-38 24 034 and in EP-A-0 950 742.
  • the device for controlling the yarn feed on a machine described in EP-A-0 950 742 Textile machine such as a knitting, kneading or winding machine, contains a sensor for measuring the thread tension, means for measuring the yarn delivery speed and a Control for precise adjustment of these two parameters, preferably the yarn delivery speed is regulated by the thread tension.
  • a similar device is in EP-A-0 875 479 by Shurer Schweiter Mettler AG.
  • the invention will now be the known methods and devices for controlling the Thread tension on a textile machine can be improved so that even the yarn processing process is significantly improved in the direction of a productivity increase.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned solved that information about the stochastic fluctuations in the thread tension recorded and taken into account for the said controlled variable.
  • a first preferred embodiment of the method according to the invention is characterized characterized in that detection of the information about the stochastic fluctuations in Dependence on the position of the thread guide takes place.
  • a second preferred embodiment of the method according to the invention is characterized characterized in that for the variations in the thread tension a lower and an upper Threshold be specified, and that the winding speed falls below the lower Threshold gradually increased and gradually reduced if the upper threshold is exceeded becomes.
  • the thread tension is the absolute parameter to be observed and one sets for the regulation of the winding speed a lower and an upper limit of Thread tension. As long as it stays within these limits, the winding speed becomes raised to the upper limit. When the upper limit is exceeded, the winding speed becomes reduced until the thread tension is again within the tolerance range. This will be the average winding speed increased by up to 20% and the efficiency of the machine significantly increased.
  • the invention further relates to a device for increasing the productivity of textile machines with a motor-driven delivery mechanism for a thread, a thread laying with a yarn guide for winding the yarn on a yarn carrier, a Drive for the yarn carrier and a controller for this.
  • the inventive device is characterized in that the drive of the yarn carrier regulated taking into account the stochastic variations in the thread tension is.
  • a first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized by a sensor for measuring the thread tension and by means for detection the thread breaks.
  • a detection of Amplitude and / or duration of stochastic variations in yarn tension are assigned to the respective position of the thread guide.
  • the invention further relates to an application of said method to winding machines or process machines in the air swirling or texturing area.
  • winding machines Preferably is on Winding machines with a plurality of winding units, the thread speed at each winding unit individually regulated.
  • the winding station shown in Fig. 1 consists of a Aufsteckung 1 for receiving a feed bobbin 2 with a thread F, a thread insulation 3, one of a motor 4 driven Delivery mechanism 5, a sensor 6 for measuring the tension of the thread F and a Winding unit 7.
  • the latter consists of a by a motor (not shown) drivable Spindle 8 for receiving and holding a bobbin tube 9, on which a coil 10th is wound, and from a thread laying 11.
  • the drive of the coil 10th take place via a motor-driven friction roller on which the coil 10 rests (see EP-A-1 125 878).
  • the thread laying 11 contains a thread guide as the most essential element 12, which performs an oscillating traversing movement along the axis of the spool 10.
  • a oscillating traversing motion yarn guide 12 can also be a so-called Wing-thread laying of the type described in EP-A-0 997 422 may be provided.
  • a such wing thread laying has two counter-rotatable, superimposed Thread guide wing and a bow disc on. The thread guide wings emerge from the contour of the Arch disc out and dive back into this, where at the immersion points of the Thread guide wings in each case the transfer of the thread takes place.
  • the yarn guide 12 is movable to and fro in a rail or groove-like guide Glide element 13 attached to which a traversing element 14 attacks.
  • This is as flexible and stiff in traversing direction organ for transmitting tensile forces formed and for example by a string, a wire, a metal cable, a flat, toothed or V-belt, a metal band, a chain or the like. Formed.
  • the traversing element 14 passes over two Rollers 15 and 16, one of which, according to the role of the roller 16, as a drive wheel for the Drive of the traversing element 14 is used.
  • the drive wheel 16 is by a servo motor (not shown), preferably a stepper motor, driven.
  • the drive wheel 16 is mounted directly on the motor shaft.
  • the engine is a sensor (not shown) for detecting the rotational position of the drive wheel 16 and thus associated with the traversing position of the thread guide 12. Regarding this sensor is on the EP-A-0 829 444 and corresponding US-A-5,918,829.
  • the sensor is a consisting of a transmitting and a receiving diode photoelectric sensor, the Movement of the drive wheel 16 or scanned with this rigidly connected disc.
  • the Driving wheel 16 or the disc is for this purpose with suitable optically scannable markings, for example, with holes or slots arranged along a circle.
  • the drive motors of the spindle 8 and the drive wheel 16, the sensor for the traversing position the thread guide 12 and any other sensors, for example, for the speed of Coil 10, are connected to a spindle control 17, which uses the aforementioned motors programmed winding parameters and winding laws as well as those of the sensors controls supplied data.
  • the spindle control 17 is also provided with a delivery control 18 connected, which in turn with the yarn tension sensor 6 and the drive motor. 4 of the delivery plant 5 is connected.
  • the thread tension sensor 6 measures the variations in the thread tension at fixed Positions n times over a hub. These measured values are determined over m laying cycles and averaged. The values obtained thus show an image of the thread shortening or thread extension before the thread laying 11 and form the pilot value for the controlled variable of Thread delivery.
  • Important for the position-dependent determination of the thread tension is the Information on which position the yarn guide 12 is at a certain time. This information is continuously high priority between the spindle control 17 and the Delivery control 18 exchanged and there is a synchronization of the time base.
  • Periodic thread fluctuations are disturbances caused by the thread laying 11 are.
  • a look at the geometry of the thread laying shows that because of the linear Movement of the thread guide 12, the length of the thread F between this and the thread tension sensor 6 at the reversal points of the traversing movement is greater than in the middle.
  • the geometry of the thread laying 11, which is well known, is used to thread delivery 5 to decelerate briefly at the reversal points of the yarn guide 12. At these reversal points There is a significant, but dependent on the Bewicklungsin throttling the Motor 4 to compensate for the downtime of the yarn guide 12 at the reversal points.
  • the diagram of Fig. 2 shows the control loop for the described control of the thread tension: At the top left you can see the parameters of the spindle control 17 specifiable 19, this is the laying geometry and the winding geometry, including that of the delivery control 18 predefinable setpoint 20 of the thread tension. The latter is via an adder 21 and a transfer function 22 associated with the parameters 19.
  • the adder 21 is also the actual value of the thread tension measured and processed by the thread tension sensor 6 fed.
  • transfer function 22 the mathematical relationship between input and output signal in consideration of a time delay. With In other words, responding to a change in the input of the transfer function 22 their output in a characteristic way with a new value.
  • the link of the Output of the transfer function 22 with the parameters 19 reaches the controlled system 23, this is the element to be influenced or the part of the control loop to be controlled.
  • these are the thread F and the Properties of the elements which the thread F touches on its way.
  • Such properties are, for example, the surface of the drive roller (delivery mechanism 5) and the surfaces all deflection points.
  • the material parameters 24 of the thread F are essential for the scheme. They are listed as a separate box because it depends on the Material other rule settings can be used.
  • the output signal of Level 24 is the actual value of the thread tension / thread tension.
  • the thread tension will be n times fixed positions (angle synchronous) and measured by the controller in a step 25 over m Averaged samples.
  • the thread tension thus sets the position-dependent actual value to regulating variable 26 is the control algorithm 26, for example, a PD controller, PID controller or 3-point controller. Disturbances of the thread tension are recognized as such, because their current Value deviates from the value averaged over m periods.
  • the fluctuations of the thread tension also used to control the winding speed, where it is the stochastic Variations are those which are used for this regulation.
  • the sensor 6 for the Thread tension measures the integral variations in thread tension resulting from put periodic and stochastic fluctuations together. Because the stochastic Variations have a higher frequency and a different characteristic than the Periodic fluctuations, they can be distinguished from the periodic fluctuations become. Other characteristic in this context means that the stochastic Variations occur randomly and both from those originating from the template periodic fluctuations, such as those of the up and down movement in the Removal of the thread caused interference, as well as by the geometry of the Relocation conditional disturbances can be distinguished. The latter disorders can be checked on the basis of the geometric data and the values selected by the user.
  • the winding speed and the thread tension are specified and it is regulated to a constant yarn tension.
  • the machine then makes a mandatory spool with the specified winding speed.
  • the relevant winding unit is taken out of service. in the The difference is no longer the winding speed, but the thread tension the absolute parameter to be respected.
  • the winding speed is gradual, with a defined ramp steepness, so long increased until the thread tension exceeds the upper threshold.
  • the winding speed is also gradual and with the same ramp steepness reduced until the thread tension is again within the tolerance range.
  • the detection of yarn breaks is carried out by a sensor, such as the sensor 6 for the thread tension.
  • the yarn breaks are registered in the delivery control 18 and counted and passed on to the spindle control 17, from which the number of thread breaks per unit time is considered as a second criterion for the regulation of the winding speed. All obtained data on the stochastic variations in the thread tension and the Number of thread breaks recorded over a certain rolling time range, stored and evaluated, the evaluation of the amplitude and duration of the Voltage disturbances as well as the frequency and frequency of possible thread breaks considered and statistically processed these data.

Landscapes

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

Abstract

Auf einer Textilmaschine, auf welcher der Faden (F) durch eine Fadenlieferung (5) von einem Vorrat (2) abgezogen und einer einen Fadenführer (12) aufweisenden Fadenverlegung (11) zugeführt wird, wird aus der Fadenspannung eine Regelgrösse für die Geschwindigkeit des Fadens (F) gewonnen. Zu diesem Zweck werden Informationen über die stochastischen Schwankungen der Fadenspannung erfasst und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt. Die genannten Informationen enthalten Daten über die Amplitude und/oder die Dauer der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung. Es wird für die Schwankungen der Fadenspannung eine untere und eine obere Grenze vorgegeben, und die Spulgeschwindigkeit wird bei Unterschreiten der unteren Schwelle stufenweise erhöht und bei Überschreiten der oberen Schwelle stufenweise reduziert. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen, auf welchen der Faden durch eine Fadenlieferung von einem Vorrat abgezogen und einer einen Fadenführer aufweisenden Fadenverlegung zugeführt wird, wobei aus der Fadenspannung eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens gewonnen wird.
Für verschiedene Prozesse in der Textilindustrie, beispielsweise für den Spulprozess, ist eine konstante Fadenspannung eine der Voraussetzungen für eine optimale und einheitliche Qualität des bei dem betreffenden Prozess hergestellten Produkts. Trotzdem kommt es beim Spulprozess immer wieder vor, dass in Abhängigkeit von der Qualität der Vorlagespule, von eventuell vorgenommenen Fadenbehandlungen wie beispielsweise Färben und dergleichen, und von der Spulgeschwindigkeit, die Fadenspannung relativ stark schwankt. Aus diesem Grund wurden verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen, die eine konstante Fadenspannung ermöglichen sollen, beispielsweise die in der DE-C-38 24 034 und in der EP-A-0 950 742 beschriebenen.
Bei der in der DE-C-38 24 034 beschriebenen Einrichtung sind bei einer fadenverbrauchenden Maschine, insbesondere einer Rundstrickmaschine, die mehrere fadenverarbeitende Stellen aufweist, entsprechend viele Liefereinrichtungen für das fadenförmige Gut vorgesehen. An jeder Lieferstelle befindet sich eine Fadenspannungseinrichtung, die mit dem fadenförmigen Gut zusammen wirkt und einen Geber und eine Messschaltung enthält.
Die in der EP-A-0 950 742 beschriebene Einrichtung zur Steuerung der Garnzufuhr an einer Textilmaschine, wie beispielsweise einer Strick-, Wirk- oder Spulmaschine, enthält einen Sensor zu Messung der Fadenspannung, Mittel zur Messung der Fadenliefergeschwindigkeit und eine Steuerung zur präzisen Einstellung dieser beiden Parameter, wobei vorzugsweise die Fadenliefergeschwindigkeit anhand der Fadenspannung geregelt wird. Eine ähnliche Einrichtung ist in der EP-A-0 875 479 der Schärer Schweiter Mettler AG beschrieben.
Trotz dieser bekannten Einrichtungen muss bei den heute realisierten Textilmaschinen, speziell im Umspul-, im Aircovering- und im Texturierbereich in den meisten Fällen ein Kompromiss zwischen der Höhe der Fadengeschwindigkeit und der in Kauf zu nehmenden Anzahl von Fadenbrüchen getroffen werden. Dadurch ist die betreffende Maschine meist für den schlechtesten Fall parametrisiert und kann keine optimale Produktivität erzielen.
Durch die Erfindung sollen nun die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine so verbessert werden, dass auch der Garnverarbeitungsprozess in Richtung auf eine Produktivitätserhöhung deutlich verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Informationen über die stochastischen Schwankungen der Fadenspannung erfasst und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden. Vorzugsweise enthalten die genannten Informationen Daten über die Amplitude und/oder die Dauer der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung.
Heute wird in den meisten Fällen auf eine konstante Fadenspannung geregelt, wobei der Maschine die zu erzielende Fadenspannung und die Spulgeschwindigkeit vorgegeben werden. Die Maschine spult dann zwingend mit der vorgegebenen Spulgeschwindigkeit. Beim erfindungsgemässen Verfahren ist hingegen nicht mehr die Spulgeschwindigkeit der absolut einzuhaltende Parameter, sondern die Fadenspannung.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Erfassung der Informationen über die stochastischen Schwankungen in Abhängigkeit von der Position des Fadenführers erfolgt.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwankungen der Fadenspannung eine untere und eine obere Schwelle vorgegeben werden, und dass die Spulgeschwindigkeit bei Unterschreiten der unteren Schwelle stufenweise erhöht und bei Überschreiten der oberen Schwelle stufenweise reduziert wird.
Beim vorgeschlagenen Verfahren ist die Fadenspannung der absolut einzuhaltende Parameter und man setzt für die Regelung der Spulgeschwindigkeit eine untere und eine obere Limite der Fadenspannung. Solange diese innerhalb dieser Grenzen bleibt, wird die Spulgeschwindigkeit bis zur oberen Limite erhöht. Bei Überschreiten der oberen Limite wird die Spulgeschwindigkeit reduziert, bis die Fadenspannung wieder innerhalb des Toleranzbereichs liegt. Dadurch wird die durchschnittliche Spulgeschwindigkeit um bis zu 20% erhöht und die Effizienz der Maschine deutlich gesteigert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 5 bis 11 beansprucht.
Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk für einen Faden, einer Fadenverlegung mit einem Fadenführer zum Aufwickeln des Fadens auf einen Garnträger, einem Antrieb für den Garnträger und einer Steuerung für diesen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Garnträgers unter Berücksichtigung der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung geregelt ist.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Sensor zur Messung der Fadenspannung und durch Mittel zur Erfassung der Fadenbrüche. Vorzugsweise erfolgt anhand der Signale des Sensors eine Erfassung der Amplitude und/oder der Dauer der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung, und diese Daten werden der jeweiligen Position des Fadenführers zugeordnet.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 13 bis 17 beansprucht.
Die Erfindung betrifft weiter eine Anwendung des genannten Verfahrens auf Spulmaschinen oder Prozessmaschinen im Luftverwirbelungs- oder Texturierbereich. Vorzugsweise wird auf Spulmaschinen mit einer Mehrzahl von Spulstellen die Fadengeschwindigkeit an jeder Spulstelle individuell geregelt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1
eine schematische Darstellung der Spulstation einer Spulmaschine; und
Fig. 2
ein Diagramm des Regelkreises zur Regelung der Fadenspannung.
Die in Fig. 1 dargestellte Spulstation besteht aus einer Aufsteckung 1 zur Aufnahme einer Vorlagespule 2 mit einem Faden F, einer Fadendämmung 3, einem von einem Motor 4 angetriebenen Lieferwerk 5, einem Sensor 6 zur Messung der Spannung des Fadens F und einem Spulaggregat 7. Das letztere besteht aus einer durch einen Motor (nicht dargestellt) antreibbaren Spindel 8 zur Aufnahme und Halterung einer Spulenhülse 9, auf die eine Spule 10 aufgewickelt wird, und aus einer Fadenverlegung 11. Alternativ kann der Antrieb der Spule 10 über eine motorisch angetriebene Reibwalze erfolgen, auf der die Spule 10 aufliegt (siehe dazu EP-A-1 125 878). Die Fadenverlegung 11 enthält als wesentlichstes Element einen Fadenführer 12, der entlang der Achse der Spule 10 eine oszillierende Changierbewegung ausführt. Eine solche Fadenverlegung ist beispielsweise in der EP-A-0 829 444 (= US-A-5 918 829), der EP-A-1 125 878, der EP-A-1 209 114 und der EP-A-1 219 559 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Anstatt der dargestellten Fadenverlegung 11 mit dem entlang der Achse der Spule 10 eine oszillierende Changierbewegung ausführenden Fadenführer 12 kann auch eine so genannte Flügel-Fadenverlegung der in der EP-A-0 997 422 beschriebenen Art vorgesehen sein. Eine solche Flügel-Fadenverlegung weist zwei gegenläufig rotierbare, übereinander angeordnete Fadenführerflügel und eine Bogenscheibe auf. Die Fadenführerflügel treten aus der Kontur der Bogenscheibe hervor und tauchen wieder in diese ein, wobei an den Eintauchpunkten der Fadenführerflügel jeweils die Übergabe des Fadens erfolgt.
Der Fadenführer 12 ist auf einem in einer schienen- oder nutenartigen Führung hin und her bewegbaren Gleitorgan 13 befestigt, an welchem ein Changierelement 14 angreift. Dieses ist als flexibles und in Changierrichtung steifes Organ zur Übertragung von Zugkräften ausgebildet und beispielsweise durch eine Saite, einen Draht, ein Metallseil, einen Flach-, Zahn- oder Keilriemen, ein Metallband, eine Kette oder dgl. gebildet. Das Changierelement 14 läuft über zwei Rollen 15 und 16, von denen die eine, darstellungsgemäss die Rolle 16, als Treibrad für den Antrieb des Changierelements 14 dient.
Das Treibrad 16 ist von einem Servomotor (nicht dargestellt), vorzugsweise einem Schrittmotor, angetrieben. Vorzugsweise ist das Treibrad 16 direkt auf der Motorwelle befestigt. Dem Motor ist ein Sensor (nicht dargestellt) zur Detektion der Drehposition des Treibrades 16 und damit der Changierposition des Fadenführers 12 zugeordnet. Bezüglich dieses Sensors wird auf die EP-A-0 829 444 und die zu dieser korrespondierende US-A-5 918 829 verwiesen. Der Sensor ist ein aus einer Sende- und einer Empfangsdiode bestehender fotoelektrischer Sensor, der die Bewegung des Treibrads 16 oder einer mit diesem starr verbundenen Scheibe abtastet. Das Treibrad 16 oder die Scheibe ist zu diesem Zweck mit geeigneten optisch abtastbaren Markierungen, beispielsweise mit entlang eines Kreises angeordneten Löchern oder Schlitzen, versehen.
Die Antriebsmotoren der Spindel 8 und des Treibrades 16, der Sensor für die Changierposition des Fadenführers 12 sowie eventuelle weitere Sensoren, beispielsweise für die Drehzahl der Spule 10, sind mit einer Spindelsteuerung 17 verbunden, welche die genannten Motoren anhand von programmierten Spulparametern und Wickelgesetzen sowie der von den Sensoren gelieferten Daten steuert. Die Spindelsteuerung 17 ist ausserdem mit einer Liefersteuerung 18 verbunden, welche ihrerseits mit dem Fadenspannungssensor 6 und mit dem Antriebsmotor 4 des Lieferwerks 5 verbunden ist.
Der Fadenspannungssensor 6 misst die Schwankungen der Fadenspannung an festen Positionen n-mal über einen Hub. Diese Messwerte werden über m Verlegezyklen ermittelt und gemittelt. Die so gewonnenen Werte zeigen also ein Abbild der Fadenverkürzung oder Fadenverlängerung vor der Fadenverlegung 11 und bilden den Vorsteuerwert für die Regelgrösse der Fadenlieferung. Wichtig für die positionsabhängige Ermittlung der Fadenspannung ist die Information, an welcher Position sich der Fadenführer 12 zu einer bestimmten Zeit befindet. Diese Information wird laufend mit hoher Priorität zwischen der Spindelsteuerung 17 und der Liefersteuerung 18 ausgetauscht und es erfolgt eine Synchronisierung der Zeitbasis.
Wesentlich ist auch, dass die positionsabhängige Ermittlung der Fadenspannung und auch die zugehörige Synchronisation der Spindelsteuerung 17 und der Liefersteuerung 18 vom Hub und von der Geschwindigkeit der Fadenverlegung 11 unabhängig ist. Diese Unabhängigkeit erlaubt die Kompensation von so genannten periodischen Fadenschwankungen auch bei Start- und Stoprampen sowie bei tiefen Produktionsgeschwindigkeiten.
Periodische Fadenschwankungen sind Störungen, die durch die Fadenverlegung 11 verursacht sind. Ein Blick auf die Geometrie der Fadenverlegung zeigt, dass wegen der linearen Bewegung des Fadenführers 12, die Länge des Fadens F zwischen diesem und dem Fadenspannungssensor 6 an den Umkehrpunkten der Changierbewegung grösser ist als in der Mitte.
Diese Verhältnisse sind durch den gestrichelten Kreisbogen B angedeutet, wobei der Längenunterschied zwischen den beiden Extremwerten mit dem Bezugszeichen A bezeichnet ist. Diesem Längenunterschied entspricht ein Unterschied der Fadenspannung, welche an den Umkehrpunkten grösser ist als in der Mitte. Die Fadenspannung erreicht also an einem Umkehrpunkt ihren Höchstwert, nimmt gegen die Mitte hin ab, erreicht dort ihren Tiefstwert und steigt dann bis zum Umkehrpunkt wieder an.
Zusätzlich zu den periodischen Fadenspannungsschwankungen gibt es noch stochastische Störungen oder Schwankungen, die durch den Fadenabzug von der Vorlagespule 2 und durch die Lieferung 5 verursacht sind. Diese stochastischen Störungen gehen in die Messwerte des Sensors 6 nur mit einem sehr geringen Anteil ein. Sie weichen vom ermittelten Vorsteuerwert ab und beeinflussen die Fadenlieferung 5 derart, dass eine konstante Fadenspannung erzielt wird.
Die Geometrie der Fadenverlegung 11, die ja bekannt ist, wird dazu benutzt, um die Fadenlieferung 5 an den Umkehrpunkten des Fadenführers 12 kurz abzubremsen. An diesen Umkehrpunkten erfolgt eine wesentliche, aber von der Bewicklungslänge abhängige Drosselung des Motors 4, um die Stillstandszeit des Fadenführers 12 an den Umkehrpunkten zu kompensieren.
Das Diagramm von Fig. 2 zeigt den Regelkreis für die beschriebene Regelung der Fadenspannung: Links oben erkennt man die der Spindelsteuerung 17 vorgebbaren Parameter 19, das ist die Verlegungsgeometrie und die Aufwickelgeometrie, darunter den der Liefersteuerung 18 vorgebbaren Sollwert 20 der Fadenspannung. Der letztere wird über ein Addierglied 21 und eine Übertragungsfunktion 22 mit den Parametern 19 verknüpft. Dem Addierglied 21 ist auch der vom Fadenspannungssensor 6 gemessene und verarbeitete Istwert der Fadenspannung zugeführt. Mit Übertragungsfunktion 22 ist das mathematische Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangssignal unter Berücksichtigung einer zeitlichen Verzögerung bezeichnet. Mit anderen Worten, bei einer Veränderung am Eingang der Übertragungsfunktion 22 reagiert deren Ausgang in charakteristischer Weise mit einem neuen Wert. Die Verknüpfung des Ausgangs der Übertragungsfunktion 22 mit den Parametern 19 gelangt zur Regelstrecke 23, das ist das zu beeinflussende Glied oder der zu regelnde Teil des Regelkreises. Für die Regelung ist eine Rückkopplung nötig. Im vorliegenden Fall sind dies der Faden F und die Eigenschaften der Elemente, welche der Faden F auf seinem Weg berührt. Solche Eigenschaften sind beispielsweise die Oberfläche der Antriebsrolle (Lieferwerk 5) und die Oberflächen aller Umlenkstellen.
Auch die Materialparameter 24 des Fadens F, und hier insbesondere dessen Elastizität, sind wesentlich für die Regelung. Sie sind als eigenes Kästchen aufgeführt, weil abhängig vom Material andere Regelereinstellungen verwendet werden können. Das Ausgangssignal der Stufe 24 ist der Istwert der Fadenzugkraft/Fadenspannung. Die Fadenspannung wird n-mal an festen Positionen (winkelsynchron) gemessen und vom Regler in einer Stufe 25 über m Abtastungen gemittelt. Die Fadenspannung stellt also den positionsabhängigen Istwert der zu regelnden Grösse dar. Der Regelalgorithmus 26 ist beispielsweise ein PD-Regler, PID-Regler oder 3-Punktregler. Störungen der Fadenspannung werden als solche erkannt, weil ihr aktueller Wert von dem über m Perioden gemittelten Wert abweicht.
Zusätzlich zur Regelung der Fadenlieferung 5 werden die Schwankungen der Fadenspannung auch zur Regelung der Spulgeschwindigkeit verwendet, wobei es die stochastischen Schwankungen sind, welche für diese Regelung verwendet werden. Der Sensor 6 für die Fadenspannung misst die integralen Schwankungen der Fadenspannung, die sich aus periodischen und stochastischen Schwankungen zusammen setzen. Da die stochastischen Schwankungen eine höhere Frequenz und eine andere Charakteristik aufweisen als die periodischen Schwankungen, können sie von den periodischen Schwankungen unterschieden werden. Andere Charakteristik bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die stochastischen Schwankungen zufällig auftreten und sowohl von den von der Vorlage herrührenden periodischen Schwankungen, wie beispielsweise den von der Auf- und Abwärtsbewegung beim Abziehen des Fadens verursachten Störungen, als auch von den durch die Geometrie der Verlegung bedingten Störungen unterschieden werden können. Die letzteren Störungen können anhand der geometrischen Daten und der vom Benutzer gewählten Werte überprüft werden.
Bei heutigen Maschinen werden die Spulgeschwindigkeit und die Fadenspannung vorgegeben und es wird auf eine konstante Fadenspannung geregelt. Die Maschine spult dann zwingend mit der vorgegebenen Spulgeschwindigkeit. Sobald die Fadenspannung ausserhalb des gewählten Toleranzbereichs liegt, wird die betreffende Spulstelle ausser Betrieb gesetzt. Im Unterschied dazu bildet nun nicht mehr die Spulgeschwindigkeit, sondern die Fadenspannung den absolut einzuhaltenden Parameter. Es wird eine untere und eine obere Schwelle der Fadenspannung definiert. Solange die Fadenspannung innerhalb des Toleranzbereichs liegt, wird die Spulgeschwindigkeit stufenweise, mit einer definierten Rampensteilheit, so lange erhöht, bis die Fadenspannung die obere Schwelle überschreitet. Bei Überschreiten der oberen Schwelle wird die Spulgeschwindigkeit ebenfalls stufenweise und mit der gleichen Rampensteilheit reduziert, bis die Fadenspannung wieder innerhalb des Toleranzbereichs liegt.
Bei der Beurteilung, ob die Spulgeschwindigkeit erhöht oder vermindert werden soll, haben die stochastischen Schwankungen der Fadenspannung Vorrang, da selbstverständlich durch die Spulstelle verursachte Fadenbrüche verhindert werden sollen. Da Fadenbrüche aber auch durch nicht im Bereich der Spulstelle bedingte Faktoren verursacht sein können, wie beispielsweise durch Knoten, die vom Knotenfänger abgefangen werden, so dass das Garn zum Reissen gebracht wird, oder durch eine schlechte Qualität der Vorlage-Spulen, werden die Fadenbrüche als weiteres Kriterium für die Beeinflussung der Spulgeschwindigkeit herangezogen. Man erhält auf diese Weise die Möglichkeit, bei schlechten Vorlagespulen die Spulgeschwindigkeit entsprechend zu reduzieren. Selbstverständlich ist aber die Vermeidung von Fadenbrüchen und die Einhaltung der zulässigen Fadenspannungstolerenz die oberste Maxime.
Die Detektion von Fadenbrüchen erfolgt durch einen Sensor, beispielsweise des Sensor 6 für die Fadenspannung. Die Fadenbrüche werden in der Liefersteuerung 18 registriert und gezählt und an die Spindelsteuerung 17 weiter geleitet, von welcher die Anzahl Fadenbrüche pro Zeiteinheit als zweites Kriterium für die Regelung der Spulgeschwindigkeit berücksichtigt wird. Alle gewonnenen Daten über die stochastischen Schwankungen der Fadenspannung und die Anzahl der Fadenbrüche werden über einen bestimmten, rollenden Zeitbereich aufgenommen, gespeichert und ausgewertet, wobei die Auswertung die Amplitude und Wirkdauer der Spannungsstörungen sowie die Häufigkeit und Frequenz von allfälligen Fadenbrüchen betrachtet und diese Daten statistisch aufbereitet.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen, auf welchen ein Faden (F) durch eine Fadenlieferung (5) von einem Vorrat (2) abgezogen und einer einen Fadenführer (12) umfassenden Fadenverlegung (11) zugeführt und aus der Fadenspannung eine Regelgrösse für die Geschwindigkeit des Fadens (F) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die stochastischen Schwankungen der Fadenspannung erfasst und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Informationen Daten über die Amplitude und/oder die Dauer der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung enthalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Informationen über die stochastischen Schwankungen in Abhängigkeit von der Position des Fadenführers (12) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwankungen der Fadenspannung eine untere und eine obere Grenze vorgegeben werden, und dass die Spulgeschwindigkeit bei Unterschreiten der unteren Schwelle stufenweise erhöht und bei Überschreiten der oberen Schwelle stufenweise reduziert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulgeschwindigkeit so lange erhöht wird bis die Schwankungen der Fadenspannung die obere Schwelle überschreiten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenweise Erhöhung und die stufenweise Reduktion der Spulgeschwindigkeit mit einer definierten, einstellbaren Rampensteilheit erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Fadenbrüche registriert und für die genannte Regelgrösse mitberücksichtigt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Registrierung der Häufigkeit und/oder der Frequenz der Fadenbrüche erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Informationen über einen bestimmten, rollenden Zeitbereich aufgenommen, gespeichert und ausgewertet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der genannten Informationen ein Entscheidungskriterium für die automatische Anpassung der Spulgeschwindigkeit gewonnen wird, mit dessen Hilfe die Spulgeschwindigkeit so verändert wird, dass der Faden (F) möglichst schnell bei möglichst wenig Stillständen verarbeitet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtwert der Spulgeschwindigkeit und eine maximale Spulgeschwindigkeit vorgegeben und die Regelgrösse so bestimmt wird, dass einerseits die Fadenspannung auf einem vorgebbaren Wert und andererseits die Spulgeschwindigkeit innerhalb definierter Grenzen auf einem möglichst hohen Wert gehalten wird.
  12. Einrichtung zur Erhöhung der Produktivität von Textilmaschinen mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk (5) für einen Faden (F), einer Fadenverlegung (11) mit einem Fadenführer (12) zum Aufwickeln des Fadens (F) auf einen Garnträger (9), einem Antrieb für den Garnträger (9) und einer Steuerung (17) für diesen, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Garnträgers (9) unter Berücksichtigung der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung geregelt ist.
  13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Sensor (6) zur Messung der Fadenspannung und durch Mittel zur Erfassung der Fadenbrüche.
  14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Signale des Sensors (6) eine Erfassung der Amplitude und/oder der Dauer der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung erfolgt und dass diese Daten der jeweiligen Position des Fadenführers (12) zugeordnet werden.
  15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Fadenführers (12) durch einen Sensor bestimmt wird oder von einer Steuerstufe vorgegeben ist
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) des Lieferwerks (5) unter Berücksichtigung der stochastischen Schwankungen der Fadenspannung geregelt ist.
  17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerstufe (17) für den Antrieb des Garnträgers (9) und der Fadenverlegung (11) und eine mit dieser verbundene zweite Steuerstufe (18) für den Antrieb (4) des Lieferwerks (5) vorgesehen sind, und dass der ersten Steuerstufe (17) Daten über die momentane Position des Fadenführers (12) und die momentane Fadenspannung zugeführt sind.
  18. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auf Spulmaschinen oder Prozessmaschinen im Luftverwirbelungs- und Texturierbereich.
  19. Anwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf Spulmaschinen mit einer Mehrzahl von Spulstellen die Fadengeschwindigkeit an jeder Spulstelle individuell geregelt wird.
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