Verfahren zum Steuern einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung sowie Fadenspeicher- und -liefervorrichtung

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Steuern einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung, insbesondere für eine Webmaschine, auf deren Speicherfläche der Faden in Windungen aufwickelbar und von einem Verbraucher abziehbar ist, und bei dem eine Steuereinheit für einen Aufwickelantrieb zumindest anhand des Ist-Werts der Anzahl der Windungen auf der Speicherfläche die Aufwickelgeschwindigkeit verbrauchsabhängig verstellt, um den Ist-Wert einem vorbestimmten Soll-Wert anzugleichen, wird der Soll-Wert bei wenigstens einer Änderung der Aufwickelgeschwindigkeit verändert, um eine optimale Kleinheit des Fadenvorrats auf der Speicherfläche zu erreichen. In einer nach dem Verfahren arbeitenden Fadenspeicher- und -liefervorrichtung ist der Steuereinheit (8) ein Führungsgrößengeber (18) für auf vorherbestimmte Weise variierende Soll-Werte (nV) zugeordnet, wobei die Soll-Werte (nV) sich ändern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Fadenspeicher- und -liefervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.

[0002] Gemäß EP B1 01 74 039 wird die Aufwickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem vorbestimmten Soll-Wert und einem Ist-Wert der Anzahl der auf der Speicherfläche vorliegenden Fadenwindungen derart verstellt, daß die Differenz in einem begrenzten Bereich zwischen einem positiven und einem negativen Wert schwankt. Der Soll-Wert entspricht der Anzahl der Fadenwindungen zur Deckung eines durchschnittlichen Verbrauchs. Wenngleich damit bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit im Verhältnis zu einem niedrigeren Durchschnittsverbrauch ein passender Fadenvorrat entsteht, so ist dieser bei hohen Aufwickelgeschwindigkeiten dann gleich große Fadenvorrat unnötig. Bei einem Gleichgewichtszustand zwischen der Aufwickelgeschwindigkeit und dem durchschnittlichen Verbrauch wird bei höherer Aufwickelgeschwindigkeit, bei einer Verbrauchszunahme aufgrund des bereits schnell laufenden Aufwickelantriebs der Fadenvorrat rascher ergänzt als bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit. Ein zu großer Fadenvorrat ist jedoch insbesondere im höheren Aufwickelgeschwindigkeitsbereich unerwünscht, weil die Gefahr sich übereinanderlegender Windungen größer ist, weil ferner die Aufwickelgeschwindigkeit beim Ergänzen des Fadenvorrats auf die unnötige Größe zum Durchgehen nach oben tendiert (Übergeschwindigkeit), weil weiterhin beim Ergänzen des unnötig großen Fadenvorrats das Einschwingen der Aufwickelgeschwindigkeit auf einen neuen Gleichgewichtszustand nach einer Verbrauchsänderung lange dauert, weil ferner bei Übergeschwindigkeit die mechanische Belastung des Fadens unzweckmäßig ansteigt und zu Fadenbrüchen, insbesondere auf der Zuführseite führen kann, und weil nach einer Verzögerung aufgrund einer Verbrauchsabnahme ausgehend von dem unnötig großen Fadenvorrat der Fadenvorrat in seiner Größe noch weiter und zu stark anwächst. Die vielen Windungen im zu großen Vorrat hemmen das Vorwärtsschieben des Fadenvorrats. Infolge der zeitweisen Übergeschwindigkeit und des zumeist zu großen Fadenvorrats wird Leistung unnötig verbraucht.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Fadenspeicher- und -liefervorrichtung anzugeben, die einen optimal kleinen Fadenvorrat auf der Speicherfläche gewährleisten.

[0004] Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und vorrichtungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 11 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0005] Das angestrebte Ziel wird verfahrens- und vorrichtungstechnisch einfach durch Berücksichtigung der Erkenntnis erreicht, daß der Aufwickelantrieb bei höherer Aufwickelgeschwindigkeit in der Lage ist, bei einer Verbrauchszunahme den Fadenvorrat schneller auf die notwendige Größe zu ergänzen als bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit, und zwar ohne die Gefahr eines gänzlichen Leerens des Fadenvorrats, so daß der Vorrat bei höherer Auwickelgeschwindigkeit kleiner sein kann als bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit. Dem trägt die Änderung des Soll-Werts Rechnung. Bei einer Verbrauchsabnahme wird mit der Änderung des Soll-Werts die Vorratsgröße nicht unzweckmäßig erhöht, sondern durch den Soll-Wert nur auf die für den niedrigeren Verbrauch notwendige Mindestgröße gebracht. Auf welche Weise oder mit welcher Gesetzmäßigkeit der Soll-Wert verändert wird, richtet sich unter anderem nach der Leistungsfähigkeit des Aufwickelantriebs, die sich durch eine bekannte, vorrichtungsspezifische Kennlinie darstellen läßt. Diese Kennlinie kann beispielsweise die Beschleunigungskurve des Aufwickelantriebs sein. Der Verbrauch bzw. die Charakteristik des Verbrauchs ist ebenfalls für die Veränderung des Soll-Werts wichtig. Es ist aber davon auszugehen, daß die Fadenspeicher- und -liefervorrichtung von vornherein so auf den Verbraucher abgestimmt ist, daß sie ihn unter allen zu erwartenden Betriebszuständen zuverlässig versorgen kann. Von besonderer Bedeutung ist die Veränderung des Soll-Werts nicht nur bei Normalbetrieb, sondern auch in der Anlauf- und der Auslaufphase bis zum Stillstand, weil der Sollwert dann insofern eine Rolle spielt, als er Übergeschwindigkeit und beim Auslaufen die Bildung eines zu großen Vorrats unterdrückt. Durch die optimale Kleinheit des Fadenvorrats bei jedem Verbrauch werden verschiedene Vorteile erreicht. Zunächst wird mit dem jeweils in der Größe passenden Fadenvorrat die Gefahr sich übereinanderlegender Windungen reduziert. Es läßt sich der Fadenvorrat mit sehr wenig Widerstand vorwärts schieben. Ferner ergibt sich eine geringere Maximalgeschwindigkeit des Aufwickelantriebs, weil die Aufwickelgeschwindigkeit bei einer Verbrauchszunahme nicht mehr nach oben durchgeht, um für diese hohe Aufwickelgeschwindigkeit den unnötig großen Fadenvorrat zu bilden. Durch Vermeidung solcher Übergeschwindigkeiten wird die mechanische Belastung des Fadens insbesondere auf der Zuführseite reduziert und damit die Tendenz zu Fadenbrüchen in diesem Bereich verringert. Das bisher zwangsweise in Kauf zu nehmende Einschwingen der Aufwickelgeschwindigkeit auf den Verbrauch entfällt, weil sich die Aufwickelgeschwindigkeit anhand der Soll-Werte harmonisch an den Verbrauch anpaßt. Durch Wegfall des Einschwingens wird der jeweilige Gleichgewichtszustand sehr rasch erreicht. Nach verbrauchsbedingtem Absinken der Aufwickelgeschwindigkeit paßt die Größe des Fadenvorrats sofort wieder zum neuen Verbrauch, weil die Aufwickelgeschwindigkeit beim Absinken anhand der Soll-Wert-Änderung ohne spürbares Einschwingen angeglichen wird. Insgesamt resultiert aus dem Verfahren und der Ausbildung der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung eine höhere Qualität der Fadenlieferung mit günstiger Leistungsnutzung und weniger Störungen.

[0006] Die Verfahrensform gemäß Anspruch 2 ergibt auf einfach realisierbare Weise die jeweils optimale Kleinheit des Fadenvorrats. Je höher die Aufwickelgeschwindigkeit bei einem Gleichgewichtszustand ist, desto kleiner ist der Fadenvorrat. Da die Änderung des Soll-Werts automatisch erfolgt, braucht von außen nicht eingegriffen zu werden.

[0007] Auch die Maßnahme gemäß Anspruch 3 ist zweckmäßig, weil hiermit berücksichtigt wird, daß bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit ohnedies ein relativ großer Fadenvorrat benötigt wird, weil der Aufwickelantrieb bei einer Verbrauchszunahme den Vorrat nur langsam zu ergänzen vermag.

[0008] Eine wichtige Maßnahme geht ferner aus Anspruch 4 hervor. Die Startanzahl trägt dem Umstand Rechnung, daß der Aufwickelantrieb ausgehend vom Stillstand am längsten braucht, um bei einer Verbrauchszunahme die jeweils notwendige Größe des Fadenvorrats aufzubauen. Die Startanzahl kann dabei dem Soll-Wert für die niedrigste Aufwickelgeschwindigkeit (Stillstand) entsprechen. Denkbar ist es aber auch, die Startanzahl höher zu wählen und mit der Einstellung der Aufwickelgeschwindigkeit nach der Soll-Wert-Änderung erst ab einer vorbestimmten Aufwickelgeschwindigkeit oder nach dem ein Gleichgewichtszustand erreicht ist zu beginnen. Die Startanzahl ist auch für das erstmalige Auffüllen des Vorrats erforderlich. Unter der Voraussetzung eines bekannten in etwa konstanten Durchschnittsverbrauches kann das gesetzte Ziel auch mit wenigstens einer Änderung des Soll-Werts erreicht werden, d.h., der Steuerung wird relativ zur Startanzahl wenigstens ein geänderter Soll-Wert gegeben, der auf den bekannten Durchschnittsverbrauch abgestimmt ist und dafür sorgt, daß der Fadenvorrat bei diesem Durchschnittsverbrauch optimal klein ist, d.h. kleiner als beim Anlaufen. Der Soll-Wert bzw. die Soll-Wert-Änderung wird zweckmäßigerweise für die Steuerung dann wirksam, wenn nach dem Anlaufen des Antriebs der Gleichgewichtszustand erreicht wird. Es läßt sich so eine Einschwingphase unterdrücken, weil diese Einstellung der Aufwickelgeschwindigkeit nach Verlassen der Startanzahl bald unter Anpassung an den Sollwert erfolgt.

[0009] Gerade den letztgenannten Anforderungen wird die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 5 gerecht.

[0010] Wenn gemäß Anspruch 6 durch die Steuerung der Aufwickelgeschwindigkeit anhand der Soll-Werte stets die optimale Kleinheit des Fadenvorrats gewährleistet ist und die Geschwindigkeitssteuerung harmonisch verläuft, werden nicht nur die mechanische Belastung des Fadens sondern auch die Spannungsänderungen auf der Zulaufseite begrenzt.

[0011] Die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 7 hat sich als zweckmäßig erwiesen. Die Beschleunigungskennlinie des Aufwickelantriebs ist eine gut brauchbare Grundlage zur Bestimmung der verschiedenen Soll-Werte. Denn vom Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs-Verhalten des Aufwickelantriebs hängt es unter anderem ab, wie rasch der Fadenvorrat ergänzt bzw. verringert wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß der jeweilige Durchmesser der Speicherfläche, der auch verstellbar sein kann, oder die Fadenqualität nur eine sekundäre Rolle spielen.

[0012] Gemäß Anspruch 8 wird der Soll-Wert in Abhängigkeit vom bekannten Durchschnittsverbrauch ermittelt, d.h. entweder errechnet oder empirisch gesucht, und der Steuereinheit zur Benutzung aufgegeben.

[0013] Eine feinfühlige Steuerung läßt sich bei der Verfahrensdurchführung gemäß Anspruch 9 erreichen. Mit welchem Takt die Informationsvergleiche wiederholt werden, richtet sich nach den jeweiligen Betriebsbedingungen. Die Frequenz kann aber auch höher oder niedriger gewählt werden, z.B. mittels eines einstellbaren Taktgebers für die Steuereinheit.

[0014] Günstig ist in diesem Zusammenhang die Vorgangsweise gemäß Anspruch 10, weil mit dem geschlossenen Regelkreis, der durch die Soll-Werte als Führungsgrößen dominiert wird, eine feinfühlige Steuerung erzielt wird.

[0015] In der Fadenspeicherund -liefervorrichtung gemäß Anspruch 11, deren Merkmale für sich alleine erfindungswesentlich sind, beeinflußt der Führungsgrößengeber die Steuereinheit bei der Geschwindigkeitssteuerung, um die optimale Kleinheit des Fadenvorrats bei jedem Aufwickelgeschwindigkeitswert aufzusuchen oder einzuhalten. Da sich die Steuereinheit an den Soll-Werten orientiert, wird das Durchgeben der Aufwickelgeschwindigkeit nach oben bei einer Verbrauchszunahme genauso vermieden, wie eine unzweckmäßige Vergrößerung des Fadenvorrats bei einer Verzögerung. Die mechanische Belastung für den Faden bleibt so gering wie möglich. Trotz der optimalen Kleinheit des Fadenvorrats in jedem Aufwickelgeschwindigkeitsbereich wird ein vollständiges Leeren des Fadenvorrats bei einer Verbrauchszunahme zuverlässig vermieden.

[0016] Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 12, weil die Beschleunigungskurve des Aufwickelantriebs eine bekannte Referenzlinie ist, anhand derer sich die Soll-Werte ermitteln oder bestimmen lassen.

[0017] Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform, mit einem Mikroprozessor in der Steuereinheit und mit der Steuereinheit Informationen über die Anzahl der aufgewickelten und die Anzahl der verbrauchten Windungen und über mindestens einen Soll-Wert bereitstellenden Fühleinrichtungen, geht aus Anspruch 13 hervor. Der Mikroprozessor wird hierbei zweckmäßigerweise analog über den Ist-Wert informiert, z.B. durch Zählen der Windungen. Unter bestimmten Voraussetzungen könnte es ausreichen, den Ist-Wert mittels einer Vielzahl von Fadenfühlern, vorzugsweise mindestens drei, direkt an der Speicherfläche abzugreifen und daraus eine fast analoge Information für die Steuereinheit zu bilden. Der Mikroprozessor in der Steuereinheit ist mit einer zusätzlichen Funktion betraut, die er jedoch problemlos auszuführen vermag. Es wird die Aufwickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Soll-Werten so eingestellt, daß bei höheren Aufwickelgeschwindigkeitswerten die Größe des Fadenvorrats in dem Maße abnimmt, wie der Aufwickelantrieb in zunehmendem Maße in der Lage ist, den Fadenvorrat rascher zu ergänzen. Auch bei einer Verzögerung wird über den Mikroprozessor dafür gesorgt, daß der Fadenvorrat nicht unzweckmäßig vergrößert wird.

[0018] Regeltechnisch besonders zuverlässig und einfach ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 14. In dem Tabellenspeicher sind die Soll-Werte als Reihe vorhanden, deren Dichte so hoch sein kann, daß sich praktisch eine kontinuierliche Soll-Wertkurve ergibt. Der aufwickelgeschwindigkeitsabhängig verstellbare Abfragezeiger tastet jeweils nur einen Soll-Wert ab und übermittelt die daraus abgeleitete Information an die Steuereinheit. Für einfachere Anwendungsfälle reicht es aber auch aus, die Soll-Werte in einer groben Stufung vorzusehen, so daß nur ausgewählte Aufwickelgeschwindigkeitswerte betroffen sind und zwischen diesen signifikante Soll-Wertänderungen auftreten. Bei bekanntem Durchschnittsverbrauch reicht nur eine Stufe aus, d.h., der dann zutreffende Soll-Wert ist auf diesen Verbrauch abgestimmt.

[0019] Eine weitere alternative Ausführungsform geht aus Anspruch 15 hervor. Durch Umschalten von einem Fadenfühler auf den nächsten wird der jeweils neue Soll-Wert selbsttätig wirksam. Es ergibt sich zwar eine Soll-Wertkurve mit der Anzahl der Fadenfühler entsprechenden Stufen im Kurvenverlauf. Dies reicht aber zum Erreichen des gestellten Ziels ohne weiteres aus, insbesondere bei einer großen Anzahl solcher Fühler. Die Abstände zwischen den einzelnen Fadenfühlern können individuell eingestellt werden. Es ist nicht notwendig, genau exakt gleiche Abstände zu wählen.

[0020] Einer weitere, alternative Ausführungsform mit einer annähernd stetigen Veränderung des Soll-Werts geht aus Anspruch 16 hervor. Da der Fadenfühler in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit in Längsrichtung der Speicherfläche verstellt wird, ändert sich der Soll-Wert, nach dem sich die Steuereinheit bei der Einstellung der Aufwickelgeschwindigkeit zu richten hat.

[0021] Vorteilhaft ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 17, bei der der Soll-Wert auf elektronische Weise durch Verstellen des begrenzten Teilfühlbereichs eines Breitbandfühlers verändert wird. In vereinfachter Form würde es auch ausreichen, bei einem Breitbandfühler eine Blendenöffnung zu verschieben, um den Bereich, in dem der Breitbandfühler die Speicherfläche abtastet, mit sich ändernder Aufwickelgeschwindigkeit zu verstellen und den Soll-Wert zu verändern.

[0022] Wichtig ist ferner der Gedanke gemäß Anspruch 18, weil in gleichen Abständen ausgewählte Aufwickelgeschwindigkeitswerte für ein stabiles Steuerverhalten günstig sind.

[0023] Da die Fähigkeit des Aufwickelantriebs, den Fadenvorrat bei höherer Geschwindigkeit schneller zu ergänzen als bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit, mit der Geschwindigkeit nach einer nicht-linearen Gesetzmäßigkeit wachsen kann, ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 19 zweckmäßig. Zwischen niedrigeren Aufwickelgeschwindigkeitswerten können die Soll-Wertunterschiede klein sein. Bei höheren Aufwickelgeschwindigkeitswerten sind die Unterschiede der Sollwerte verhältnismäßig größer.

[0024] Gemäß Anspruch 20 kann der elektronischen Steuereinheit der Soll-Wert für den bekannten Durchschnittsverbrauch auf baulich einfache Weise angeboten werden. Der Soll-Wert läßt sich individuell verstellen und wird von der Steuereinheit automatisch benutzt, um im Normalbetrieb den Fadenvorrat klein zu halten.

[0025] Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Fadenspeicher- und -lie­fervorrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm zum Verlauf der Soll-Werte,

Fig. 3 ein Diagramm mit zwei verschie­denen Verläufen der Soll-Werte,

Fig. 4 im Diagramm eine Beschleuni­gungskennlinie bzw. Geschwin­digkeitskurve eines Aufwickel­antriebes einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung,

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Fadenspeicher- und -liefervor­richtung von Fig. 1 während ei­ner Betriebsphase,

Fig. 6 die Vorrichtung von Fig. 1 wäh­rend einer anderen Betriebspha­se,

Fig. 7 eine Detailvariante, und

Fig. 8 eine weitere Detailvariante.

[0026] Bei einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 wird ein Faden 2 von einer nicht-dargestellten Vorratsspule abgezogen und durch ein Eintrittsende 3 mittels eines Aufwickelelementes 4 auf einer stillstehenden Speicherfläche 6 in Form von Windungen W aufgewickelt. Die Anzahl der Windungen W im Fadenvorrat ist mit n bezeichnet. Aus dem Fadenvorrat wird der Faden 2 über das Stirnende der Speicherfläche 6 durch ein Austrittsende 7 von einem Verbraucher C abgezogen, der beispielsweise eine Webmaschine ist. Das Aufwickelelement 4 wird mittels eines Antriebes 5 mit einer Aufwickelgeschwindigkeit V angetrieben. Der Antrieb 5 steht mit einer Steuereinheit 8 in Verbindung, die Signale einer schematisch angedeuteten Fühleinrichtung 9 sowie von einem Fühlelement 10 erhält.

[0027] Mit der Fühleinrichtung 9 (z.B. Hall-Element) kann das Aufwickelorgan 4 abgetastet werden, so daß die Steuereinheit 8 bei jedem Durchgang des Aufwickelelementes 4 oder des Fadens 2 wenigstens einen Impuls erhält, der z.B. eine aufgewickelte Windung W repräsentiert. Ähnlich könnte beim Abwickeln bei Durchgang des Fadens unter der Fühleinrichtung 10 jeweils wenigstens ein Signal erzeugt werden. Die Steuereinheit 8 kann durch Vergleich der Signale den Ist-Wert der Anzahl n der auf der Speicherfläche 6 vorhandenen Windungen W ermitteln. Es wäre denkbar, daß die Fühleinrichtung 9 auch andere nicht-dargestellte Fühlglieder enthält, die die Anzahl der Fadenwindungen W bzw. die axiale Dimension des Fadenvorrats auf fast analoge Weise feststellen und der Steuereinheit 8 entsprechende Informationen geben.

[0028] Die Steuereinheit 8 paßt die Aufwickelgeschwindigkeit V an den Verbrauch an, derart, daß ab Erreichen eines Gleichgewichtszustandes zwischen dem durchschnittlichen Verbrauch und der Aufwickelgeschwindigkeit gleich viel Faden in einer Zeiteinheit (z.B. m/min) aufgewickelt, wie abgewickelt wird.

[0029] Ist der Faden 2 ein Schußfaden für eine Webmaschine, dann ergibt sich abhängig von dem Webverfahren der Webmaschine ein Durchschnittsverbrauch, da der Schußfaden mit gleichmäßigen kürzeren oder längeren (Mischwechsel- oder regelmäßiges Farbwebverfahren) oder mit ungleichmäßigen kürzeren oder längeren Zwischenabständen (freies Muster-Webverfahren) abgezogen wird. Wenngleich bei jedem Eintragvorgang der Schußfaden stärker beschleunigt und stärker verzögert wird, als der Antrieb 5 seiner Beschleunigungskennlinie entsprechend beschleunigt oder verzögert paßt die Steuerung sich an den Durchschnittsverbrauch so an, daß bei einer hohen Schußfrequenz der Antrieb 5 dauernd relativ schnell und bei unregelmäßiger oder niedriger Schußfrequenz dauernd entsprechend langsamer läuft. Bei Änderungen des Durchschnittsverbrauchs im Normalbetrieb wird die Aufwickelgeschwindigkeit über die Steuereinheit 8 verstellt, bis sich jeweils ein Gleichgewichtszustand einstellt. Im Gleichgewichtszustand muß die Aufwickelgeschwindigkeit nicht notwendigerweise bei jedem Schuß verändert werden, weil bei den Schuß-Pausen die eingestellte Aufwickelgeschwindigkeit ausreicht, den Fadenvorrat jeweils entsprechend zu ergänzen.

[0030] Da bei höherem Durchschnittsverbrauch und höherer Aufwickelgeschwindigkeit im Gleichgewichtszustand der Fadenvorrat schneller ergänzt wird als bei niedrigerem Durchschnittsverbrauch und einer niedrigeren Aufwickelgeschwindigkeit, erfolgt die Steuerung so, daß der Fadenvorrat mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit kleiner wird und stets nur so groß ist, daß er unter Verbrauch nicht unter ein funktionsnotwendiges Maß geleert wird.

[0031] Bei der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 wird der Soll-Wert nV für die Anzahl n der Windungen W auf der Speicherfläche 6 gemäß Fig. 2 mit sich ändernder Aufwickelgeschwindigkeit verändert, derart, daß der Sollwert nV mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit V ab- und mit fallender Aufwickelgeschwindigkeit V zunimmt (Fig. 2). Im Diagramm der Aufwickelgeschwindigkeit V über der Anzahl n der Windungen W ergibt sich damit eine von Punkten 12 bestimmte Soll-Wertkurve 11, die ausgehend von einem Sollwert nST gekrümmt nach links verläuft. Der Sollwert nST ist eine Startanzahl, die in Abhängigkeit von der Beschleunigungskennlinie des Antriebs 5 und/oder des maximalen Verbrauches so festgelegt ist, daß der Fadenvorrat ausgehend von der Aufwickelgeschwindigkeit Null gerade nicht geleert wird. Wie in Fig. 2 mit nST′ angedeutet ist, könnte die Startanzahl auch höher sein, d.h., daß dann die Steuereinheit 8 die Sollwerte der Kurve 11 erst ab einem bestimmten Aufwickelgeschwindigkeitswert berücktsichtigt und die Steuerung des Antriebs 5 erst ab diesem Aufwickelgeschwindigkeitswert entsprechend der Kurve 11 vornimmt, um bei den den Punkten 12 entsprechenden Werten jeweils eine vorbestimmte Kleinheit des Fadenvorrats einzustellen. Damit die Steuereinheit 8 im letztgenannten Fall die Startanzahl nST′ der Windungen einstellen kann, ist beispielsweise gemäß Fig. 5 ein Start-Fühler ST vorgesehen, der z.B. nur für diese Phase oder zum erstmaligen Auffüllen des Vorrats in die Steuerung eingreift.

[0032] Fig. 3 verdeutlicht ein Diagramm ähnlich dem von Fig. 2, wobei allerdings nur drei Punkte 12_F3, 12_F2 und 12_F1 für drei Soll-Werte vorherbestimmt sind. Es ergibt sich hierbei nur eine gestufte Kurve 11′. Auch mit den Soll-Werten entlang dieser Kurve 11′ wird erreicht, daß die Größe des Fadenvorrats mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit abnimmt. Ferner ist in Fig. 3 als Alternative angedeutet, den Soll-Wert, ausgehend von nST für die Startanzahl, in nur einer Stufe auf einen niedrigeren Soll-Wert nC zu verändern. Die den geänderten Soll-Wert repäsentierende vertikale Kurve (strichliert) ist nach dem in diesem Fall in etwa bekannten und annähernd konstanten Durchschnittsverbrauch so gewählt, daß der Fadenvorrat bei diesem Verbrauch C (horizontale strichlierte Linie) so klein wie möglich bleibt. Obwohl der geänderte Sollwert nC von der Geschwindigkeit Null ausgehend gezeichnet ist, richtet sich die Steuerung erst nach der Anlaufphase nach dem Soll-Wert nC, so daß ein Einschwingen weitgehend unterbleibt. Diese einfache Lösung ist z.B. bei Farbund/oder Mischwechsel-Webverfahren brauchbar. Der Soll-Wert nC wird der Steuereinheit 8, z.B. mit einem Code-Schalter direkt zugeführt.

[0033] Der Soll-Wert ist hiermit individuell einstellbar, ehe er von der Steuereinheit vorzugsweise automatisch berücksichtigt wird.

[0034] Die Kurve 11 in Fig. 2 ist beispielsweise von der Beschleunigungskennlinie 13 des Antriebs 5 abgeleitet, die in Fig. 4 für einen speziellen Antriebsmotor gezeigt ist. Die Beschleunigung verläuft gemäß Fig. 4 mit einem relativ starken Anstieg, um dann mit allmählich nachlassendem Anstieg bei ca. 500 msek. eine maximale Aufwickelgeschwindigkeit von 6250 rpm zu erreichen. Der Verlauf der Kurve 11 gemäß Fig. 2 kann in Abhängigkeit vom Verlauf der Kurve 13 gemäß Fig. 4 ermittelt werden. Die Kurve 11 kann sogar eine mathematisch darstellbare Funktion der Kurve 13 sein.

[0035] Fig. 2 zeigt, daß bei der ausgewählten Ausführungsform der Soll-Wert nV für die Anzahl n der Windungen W auf der Speicherfläche 6 bei geringen Aufwickelgeschwindigkeiten nur schwach abnimmt, um mit höheren Aufwickelgeschwindigkeiten immer stärker abzunehmen. Die Punkte auf der Kurve 11 bzw. auf der Kurve 11′, die die jeweiligen Soll-Werte repräsentieren, können berechnet oder sogar empirisch vorbestimmt werden.

[0036] Fig. 5 und 6 verdeutlichen das Verfahren zur Steuerung der Fadenliefer- und -speichervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 in zwei Betriebsphasen während des Normalbetriebs, d.h. jeweils bei Vorliegen eines Gleichgewichtszustandes zwischen dem Durchschnittsverbrauch und der Aufwickelgeschwindigkeit, d.h., bei einem Zustand, bei dem in einer Zeiteinheit die gleiche Anzahl an Windungen auf die Speicherfläche 6 aufgebracht wird, wie sie in dieser Zeiteinheit abgezogen wird (m/min).

[0037] Gemäß Fig. 5 laufen Antrieb 5 und Aufwickelorgan 4 mit einem Aufwickelgeschwindigkeitswert V1. Die Fühleinrichtung 10 für die abgezogenen Windungen ist über eine Steuerleitung 14 mit der Steuereinheit 8 verbunden. In der Fühleinrichtung 9 kann ein Sensor enthalten sein, der die Bewegung des Aufwickelorgans 4 abtastet und über eine Steuerleitung 15 Signale an die Steuereinheit 8 gibt. Ferner erhält die Steuereinheit 8 die Information zum Aufwickelgeschwindigkeitswert V1, z.B. über eine Steuerleitung 16. Die Information könnte von der Fühleinrichtung 9 oder vom Antrieb 5 direkt stammen, mit dem die Steuereinheit 8 über eine Leitung 17 in Verbindung steht. Die Steuereinheit 8 enthält einen Mikroprozessor MP. Dieser kann aus den Informationen analog den Ist-Wert der Anzahl der Windungen W ermitteln.

[0038] Die Steuereinheit 8 bzw. der Mikroprozessor MP in der Steuereinheit 8 enthält einen Tabellenspeicher 18, der die Soll-Werte nV, beispielsweise als Diagramm 19 mit der Kurve von Fig. 2, an vorbestimmten Speicherplätzen enthält. Eine strichpunktiert angedeutete Steuerleitung 20 ist für den Tabellenspeicher 18 als mit der Aufwickelgeschwindigkeit verstellbarer Abfragezeiger anzusehen, der bei vorbestimmten Aufwickelgeschwindigkeitswerten jeweils vorbestimmte Speicherplätze des Tabellenspeichers 18 abfrägt, und nun den Soll-Wert nV1 beim Aufwickelgeschwindigkeitswert V1 an den Mikroprozessor MP übermittelt. Durch Informationsvergleich stellt der Mikroprozessor MP fest, ob der Ist-Wert dem Soll-Wert nV1 entspricht, der in Fig. 5 die axiale Lage der letzten Windung W des Fadenvorrats auf der Speicherfläche 6 angibt. Ist das Resultat des Informationsvergleichs Null oder ein Wert innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches, dann wird die Aufwickelgeschwindigkeit V1 beibehalten. Ergibt der Informationsvergleich eine zu starke Abweichung, dann veranlaßt die Steuereinheit 8 eine Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebs 5, um eine Angleichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert herbeizuführen. Dieser Informationsvergleich wird in vorbestimmten Zeitabständen (z.B. durch einen Taktgeber für den Mikroprozessor bestimmt) wiederholt.

[0039] Gemäß Fig. 6 wird der Informationsvergleich bei höherem Aufwickelgeschwindigkeitswert V2 durchgeführt, bei dem aus dem Tabellenspeicher 18 der kleinere Sollwert nV2 gefunden wird. Es ist erkennbar, daß der Fadenvorrat bei der Aufwickelgeschwindigkeit V2 kleiner ist als in Fig. 5.

[0040] Ist das Resultat des Informationsvergleichs Null oder ein Wert innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches, dann wird die Aufwickelgeschwindigkeit V2 beibehalten. Ist das Resultat eine nicht tolerierbare Abweichung, dann stellt die Steuereinheit 8 die Aufwickelgeschwindigkeit höher oder niedriger ein und führt weitere Informationsvergleiche durch, um den Ist-Wert wieder am Soll-Wert zu halten.

[0041] Im Ergebnis steuert die Steuereinheit die Aufwickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Soll-Werten, um zumindest bei ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswerten jeweils eine optimale Kleinheit des Fadenvorrats zu erhalten.

[0042] Die Steuerung erfolgt in einem geschlossenen Regelkreis, wobei die Soll-Werte Führungsgrößen für die Regelung darstellen. Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform Fig. 1 bis 6 wird der Soll-Wert als fiktive Größe verändert, ohne den Fadenvorrat auf der Speicherfläche im Hinblick auf den Ist-Wert direkt abzutasten.

[0043] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist der Speicherfläche 6 eine längsverlaufende Führung 21 zugeordnet, an der eine Faden-Fühleinrichtung 23 mit engem Fühlbereich parallel zur Speicherfläche 6 verstellbar ist. Die Fühleinrichtung 23 ist mit einem Spindelantrieb 22 gekoppelt, der von einem Verstellantrieb 24 beaufschlagt wird. Über eine Steuerleitung 25 - entweder über die Steuereinheit 8 oder direkt - ist der Verstellantrieb 24 entsprechend der Aufwickelgeschwindigkeit des Antriebs 5 so betätigbar, daß der Abstand s der Fühleinrichtung 23 vom Beginn der Führung 21 eine Funktion der gegenwärtigen Aufwickelgeschwindigkeit V2 ist. Wird die Aufwickelgeschwindigkeit erhöht, dann verfährt die Fühleinrichtung 23 näher zum linken Ende der Führung 21; wird die Aufwickelgeschwindigkeit geringer, dann verfährt die Fühleinrichtung 23 entsprechend in die entgegengesetzte Richtung. Über eine Steuerleitung 26 ist die Fühleinrichtung 23 mit der Steuereinheit 8 für den Antrieb 5 in signalübertragender Verbindung. Auf nicht dargestellte, aber übliche Weise steuert die Steuereinrichtung 8 die Aufwickelgeschwindigkeit des Aufwickelorgans 4 so, daß die Größe des Fadenvorrats dem jeweils einer bestimmten Aufwickelgeschwindigkeit entsprechenden Soll-Wert, d.h. Abstands der Fühleinrichtung 23 vom linken Ende der Führung 21, entspricht.

[0044] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 kann die Steuerung mit dem sich ändernden Soll-Wert und anhand des analogen Ist-Werts, ähnlich wie zu Fig. 5 und 6 angedeutet, vorgenommen werden.

[0045] In Fig. 7 ist es wichtig, daß der Verstellantrieb 24 die Fühleinrichtung 23 nicht linear verstellt, sondern mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit zunehmend stärker in Richtung zum linken Ende der Führung 21 hin verschiebt.

[0046] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8, zu der das Diagramm (ausgezogene Kurve 11′) von Fig. 3 paßt, sind an der Führung 21 parallel zur Speicherfläche 6 und in Längsrichtung mit Zwischenabständen drei Fühleinrichtungen F1, F2, F3 angebracht. Die Steuerleitung 26 zur Steuereinheit 8 ist über eine Umschalteinrichtung 27 in drei Steuerleitungszweige 26₁, 26₂, 26₃ aufgezweigt. Die Umschalteinrichtung 27 ist über eine Steuerleitung 28 in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit des Antriebs 5 umschaltbar, derart, daß jeweils nur eine der Fühleinrichtungen F1, F2, F3 in signalübertragender Verbindung mit der Steuereinheit 8 steht. Mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit wird von der Fühleinrichtung F1 zunächst auf die Fühleinrichtung F2 und später auf die Fühleinrichtung F3 umgeschaltet, und zwar jeweils bei einem vorbestimmten Wert der Aufwickelgeschwindigkeit. Gemäß Fig. 8 ist bei der Aufwickelgeschwindigkeit V2 die Fühleinrichtung F2 aktiv, deren Signale von der Steuereinheit 8 dazu benutzt werden, die letzte Windung W des Fadenvorrats bei der Position der Fühleinrichtung F2 zu halten, d.h., entsprechend dem Soll-Wert nV2 für die Aufwickelgeschwindigkeit V2. Den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt lassen sich die Fühleinrichtungen auf der Führung 21 individuell versetzen. Es können auch mehr als drei Fühleinrichtungen vorgesehen sein, um zu einer feineren Abstufung zwischen den Soll-Werten zu gelangen.

[0047] Es wäre ferner denkbar, einen festinstallierten Breitbandfühler, vorzugsweise einen sogenannten CCD-Opto-Sensor oder eine Fotozellenmatrix, vorzusehen, der den ganzen oder zumindest einen überwiegenden verbrauchsseitigen Teil des Fadenvorrats überwacht, und den Breitbandfühler elektronisch so zu steuern, daß ein Fühlteilbereich in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit in Richtung auf eine Verkleinerung des Fadenvorrats innerhalb des Fühlbereichs verstellt wird. Eine blendenartige Öffnung könnte auch vor dem Breitbandfühler entsprechend verstellt werden.

[0048] Bei allen Ausführungsformen wird die Größe des Fadenvorrates, der bei einem Gleichgewichtszustand zwischen dem Durchschnittsverbrauch und der Aufwickelgeschwindigkeit vorliegen muß, mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit verringert, um bei höheren Aufwickelgeschwindigkeiten den Effekt zu nutzen, daß der Aufwickelantrieb bei höherer Aufwickelgeschwindigkeit einen Fadenvorrat schneller zu ergänzen vermag als bei niedriger Aufwickelgeschwindigkeit. Durch Vorgabe eines Soll-Wertes für die Größe des Fadenvorrates und durch Zurücknehmen oder Ändern des Soll-Wertes mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit wird dies entweder auf elektronischem Weg in der Steuereinheit oder auf halb-mechanischem Weg über entsprechend verstellbare oder umschaltbare Fühleinrichtungen durchgeführt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Steuern einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung, inbesondere für eine Webmaschine, auf deren Speicherfläche der Faden in Windungen aufwickelbar und von einem Verbraucher abziehbar ist, bei dem eine Steuereinheit eines Aufwickelantriebs zumindest anhand des Ist-Werts der Anzahl der Windungen auf der Speicherfläche die Aufwickelgeschwindigkeit verbrauchsabhängig verstellt, um die Windungsanzahl einem vorbestimmten Soll-Wert anzugleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert bei wenigstens einer Änderung der Aufwickelgeschwindigkeit verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert umgekehrt wie die Aufwickelgeschwindigkeit und automatisch verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert zumindest oberhalb einer vorbestimmten Aufwickelgeschwindigkeit umgekehrt wie die Aufwickelgeschwindigkeit verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (nV, nC, nST) ausgehend von einer vorrichtungs- und/oder verbrauchsabhängigen Startanzahl umgekehrt wie die Aufwickelgeschwindigkeit oder in wenigstens einer Stufe verändert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Startanzahl (nST, nST′) in Abhängigkeit von einer antriebsspezifischen Kennlinie des Aufwickelantriebs, vorzugsweise vom Beschleunigungsverhalten und/oder von einer verbrauchsspezifischen Kennlinie, vorzugsweise dem maximalen Verbrauch eingestellt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (nV) im Verhältnis zur oder als Funktion der Aufwickelgeschwindigkeit verändert wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (nV) als Funktion der Beschleunigungskennlinie (13) des Aufwickelantriebs (5) verändert wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Startanzahl in Abhängigkeit von einem bekannten Durchschnittsverbrauch der Sollwert ermittelt und eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswerten (V1, V2) unterschiedliche Sollwerte (nV1, nV2) zugeordnet werden, daß die Steuereinheit (8) bei den ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswerten jeweils eine Sollwert-Information erhält und diese mit einer Ist-Wert-Information vergleicht, daß in Abhängigkeit vom Resultat des Informationsvergleichs die Aufwickelgeschwindigkeit gesteigert oder verringert wird, und daß der Informationsvergleich zumindest beim nächsten ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswert wiederholt wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelgeschwindigkeit in einem geschlossenen Regelkreis unter wiederholtem Informationsvergleich den Sollwert entsprechend eingestellt wird, daß jeder Sollwert vorrichtungs- und verbrauchsspezifisch vorgewählt ist, und daß der Ist-Wert aus den aufgewickelten und den verbrauchten Windungen ermittelt wird.

11. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung, insbesondere für eine Webmaschine (T), mit einer Speicherfläche (6) für Fadenwindungen (W) mit einem Aufwickelantrieb (5) und mit einer Steuereinheit (8) zur verbrauchsabhängigen Steuerung der Aufwickelgeschwindigkeit (V) anhand wenigstens eines Sollwerts (nV, nST) für die Anzahl der Fadenwindungen (W), dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit (8) ein Führungsgrößengeber (18, 23, 36) für mehrere variierende Sollwerte (nV, nST) zugeordnet ist, und daß die Sollwerte (nV, nST) mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit (V) abnehmen.

12. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Führungsgrößengeber (18, 23, 26) bereitgestellten Sollwerte mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit (V) proportional zur Beschleunigungskurve (13) des Aufwickelantriebs oder als Funktion der Beschleunigungskurve (13) abnehmen.

13. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 11, mit einem Mikroprozessor (MP) in der Steuereinheit (8), mit der Steuereinheit (8) Informationen über die Anzahl der aufgewickelten und der Anzahl der verbrauchten Windungen und über mindestens einen Sollwert bereitstellenden Fühleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (MP) ein abfragbarer Speicher für eine Reihe von aufwickelgeschwindigkeitsabhängigen Sollwerten (nV) zugeordnet ist, daß im Speicher jeweils bei einem ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswert (V, V1, V2) ein Sollwert (nV, nST) abfragbar ist, und daß im Mikroprozessor (MP) aus den Informationen der Istwert (n) der Anzahl der Windungen ermittelbar und zur Einstellung der Aufwickelgeschwindigkeit (V) mit dem abgefragten Sollwert vergleichbar ist.

14. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte in einem Tabellenspeicher (18) gespeichert sind, dessen Speicherplätze mit einem aufwickelgeschwindigkeitsabhängig verstellbaren Abfragezeiger (20) abfragbar sind.

15. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung (1) in Längsrichtung der Speicherfläche (6) verteilt mehr als zwei auf die Speicherfläche ausgerichtete und mit der Steuereinheit verbundene Fadenfühler (26₁, 26₂, 26₃) vorgesehen sind, daß jeder Fadenfühler auf einen vorbestimmten Sollwert der Anzahl der Windungen (W) eingestellt ist, und daß eine Umschaltvorrichtung (27) vorgesehen ist, mit der in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit zwischen den Fadenfühlern umschaltbar ist.

16. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Längsrichtung der Speicherfläche (6) verstellbar gelagerter Fadenfühler (23) vorgesehen ist, der mit einem Verstellantrieb (24) verbunden ist, und daß der Fadenfühler mit dem Verstellantrieb in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit verstellbar ist.

17. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Längsrichtung der Speicherfläche (6) ausgerichteter Breitbandfadenfühler, vorzugsweise ein sogenannter CCD-Fühler oder eine Fotozellen-Matrix, mit einem in Längsrichtung begrenzbaren Teilfühlbereich vorgesehen ist, und daß der Teilfühlbereich innerhalb des Breitband-Fühlbereichs elektronisch und in Abhängigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit verschiebbar ist.

18. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte in gleichen Abständen ausgewählten Aufwickelgeschwindigkeitswerten zugeordnet sind.

19. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Sollwerten innerhalb der Sollwertreihe mit steigender Aufwickelgeschwindigkeit zunehmen.

20. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsgrößengeber ein Code-Schalter ist, in dem der Sollwert, vorzugsweise verstellbar, auf einen bekannten Durchschnittsverbrauch eingestellt ist.

Zeichnung