[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
[0002] Für die Garnverarbeitung kann es erforderlich sein, den Reibwert des Garns herabzusetzen.
Ein bekanntes verfahren dazu ist das Paraffinieren. Durch auf das Garn aufgetragene
Paraffinpartikel werden die Lauf- und Gleiteigenschaften, insbesondere beim Wirken
und Stricken, wesentlich verbessert. Der Paraffinauftrag erfolgt z.B. an Spulmaschinen
während des Umspulens des Garns von Hopsen auf Kreuzspulen. Dabei wird der Faden mit
einem Paraffinkörper in Kontakt gebracht, der sich durch den Paraffinabtrag verbraucht.
[0003] Ist ein Paraffinkörper aufgebraucht oder dessen Kontakt zum Faden unterbrochen und
wird das nicht erkannt, kann das nichtparaffinierte Garn bei der nachfolgenden Verarbeitung
Garnbrüche oder an einer Strickmaschine sogar Nadelbrüche verursachen, was zu Produktionsfehlern
oder Produktionsausfall führt. Es sind deshalb bereits verschiedene Verfahren und
Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die eine Überwachung der Paraffinierung des Garns
ermöglichen.
[0004] Die meisten Verfahren beruhen darauf, daß der Paraffinkörper selbst überwacht wird
und dessen festgestellter Aufbrauch signalisiert wird. Nachteilig ist hier, daß der
Kontakt des Paraffinkörpers mit dem Faden auch unterbrochen sein kann, ohne daß der
Paraffinkörper aufgebraucht, sondern nur verklemmt oder verschmutzt ist.
[0005] In der DE 195 47 870 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, womit
das Ergebnis des Parafffinierens überprüft werden kann. Dazu sind im Fadenlauf vor
und hinter der Paraffiniereinrichtung Wärmesensoren angeordnet, die vom laufenden
Faden mit Gleitreibung beauf schlagt werden. Jede über einen bestimmten Wert hinausgehende
Reibungswärmeerhöhung wird als Defekt an der Paraffiniereinrichtung gedeutet, der
zum Abschalten der betreffenden Spulstelle führt.
[0006] Für das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung sind zusätzliche Sensoren
erforderlich, deren Einsatz in der Regel an einer Spulmaschine nicht vorgesehen ist.
Die Signalverarbeitung muß deshalb auf diese Sensoren abgestimmt werden.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Überwachung des Paraffinauftrags
auf einen laufenden Faden mit Mitteln durchzuführen, die bereits bei der Überwachung
des laufenden Spulbetriebs eingesetzt werden.
[0008] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten
Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen
beansprucht.
[0009] Laufen Friktionstrommel und Spule mit derselben Winkelgeschwindigkeit um oder stehen
die Winkelgeschwindigkeiten in einem starke Bilder verursachenden definierten Verhältnis,
z.B. 1:1,5, zueinander, werden die Garnlagen übereinander abgelegt. Damit liegen auch
die Umkehrpunkte übereinander. Das führt zu den nicht erwünschten Wulstbildungen auf
der Oberfläche der Spule, den sogenannten Bildwicklungen. Durch wechselnden Schlupf
zwischen Friktionstrommel und Spule kann der Aufbau von Bildwicklungen wirksam gemindert
werden. Ein wechselnder Schlupf kann durch intervallweises Beschleunigen der Friktionstrommel
erzeugt werden. Bei unveränderter Antriebsleistung ändert sich der Schlupf mit steigendem
Spulendurchmesser und damit zunehmender Spulenmasse. Aber nur dann, wenn sich der
Ablageversatz auf der Oberfläche der Kreuzspule in aufeinanderfolgenden Beschleunigungsphasen
der Kreuzspule merklich ändert, wird erfindungsgemäß auf einen Ausfall des Paraffinauftrags
geschlossen.
[0010] Der Antrieb der Spule erfolgt mittels Friktion durch die Friktionstrommel. Beim Beschleunigen
der Friktionstrommel bleibt die Spule in ihrer Umfangsgeschwindigkeit schlupfbedingt
mehr oder weniger hinter der Umfangsgeschwindigkeit der Friktionstrommel zurück. Mit
Hilfe dieses Schlupfes wird die Bildstörung bewirkt. Die Friktionskraft und damit
das Antriebsmoment auf die Spule sind abhängig von den spultechnologischen Parametern
wie Auflagekompensation, Garnart, Spulenmasse, Garnpräparation usw.
[0011] An der Friktionstrommel sowie auch an der Kreuzspulenhalterung im Spulenrahmen sind
Sensoren angebracht, mit denen der Drehwinkel und damit die Winkelgeschwindigkeit
bzw. Umlaufperiodendauer der beiden Rotationskörper ständig bestimmt werden. Dies
dient üblicherweise der Ermittlung des sich während der Spulenreise ständig ändernden
Durchmessers der Kreuzspule. Diese Sensoren werden im Rahmen der Erfindung auch für
die Überwachung des Paraffinauftrages eingesetzt. Dabei geht die Erfindung von der
Erkenntnis aus, daß bei Ausfall der Paraffinierung der durch den Changierhub die Oberfläche
der Kreuzspule zunehmend überdeckende Faden schon nach kurzer Zeit das Reibungsverhalten
der Kreuzspulenoberfläche signifikant verändert.
[0012] Setzt während einer Spulenreise die Paraffinierung aus, ist ohne weiteres die Veränderung
des Reibungsverhaltens der Spulenoberfläche erkennbar. Da jedoch das Reibungsverhalten
der aus paraffiniertem Faden gebildeten Spulenoberfläche in Abhängigkeit von der Spulstelle,
der Partie und den Spulparametern normalerweise bekannt ist, spätestens jedoch, wenn
die Partie eine zeitlang läuft, ist es auch möglich, nach einem Kreuzspulenwechsel
zu erkennen, daß das Reibungsverhalten der Kreuzspulenoberfläche außerhalb erwarteter
Werte liegt.
[0013] Um zu vermeiden, daß eine längere, nicht paraffinierte Fadenstrecke auf die Kreuzspule
aufläuft, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Spulstelle sofort nach erkanntem Ausfall
des Paraffinauftrages stillzusetzen. Allerdings wäre es auch möglich, jedoch mit Verlusten
verbunden, wenn die Kreuzspule fertig gewickelt und anschließend als Off-Standard-Spule
ausgesondert wird.
[0014] Sinnvoll ist es, mit dem Stillsetzen der Spulstelle auch ein Signal auszusenden,
durch welches die Bedienungsperson herbeigerufen wird. Die Bedienungsperson kann dann
entsprechende Maßnahmen einleiten, um einen ordnungsgemäßen Paraffinauftrag wiederherzustellen.
[0015] Sollte bezüglich der Weiterverarbeitung des auf die Kreuzspule aufgewundenen Fadens
die Forderung bestehen, daß auch kurze Fadenabschnitte ohne Paraffin vermieden werden
sollen, kann nach dem Stillsetzen der Spulstelle der nicht paraffinierte Fadenabschnitt
mittels der Saugdüse von der rückwärts gedrehten Kreuzspule oder auch von Hand abgezogen
werden.
[0016] Ein ganz wesentliches Maß zur Bestimmung des Reibungsverhaltens der Oberfläche der
Kreuzspule auf der Friktionstrommel ist die absolute Größe des Schlupfes zwischen
Friktionstrommel und Spule, der in den Beschleunigungsphasen während der Bildstörung
auftritt. Dieser läßt sich durch die Auswertung der Winkelgeschwindigkeiten bzw. Umlaufperiodendauern
der Friktionstrommel und der Kreuzspule bestimmen. Um jedoch diesen Schlupf zu ermitteln,
ist der Spulendurchmesser, der sich während der Kreuzspulenreise ständig ändert, wie
in bekannter und weiter oben bereits angesprochener Weise zu berechnen. Diese Berechnung
kann während der Beschleunigugsphasen nicht durchgeführt werden, da in dieser Zeit
durch den Schlupf ein verfälschter Durchmesser ermittelt würde. Aus diesem Grunde
wird der Durchmesser der Spule in den beschleunigungsfreien Auslaufphasen berechnet
und der Verlauf der Zunahme des Spulendurchmessers unter Zugrundelegung der vorangegangenen
Werte für die Beschleunigungsphasen vorausberechnet. Aus der Differenz zwischen dem
durch Schlupf verfälschten Spulendurchmesser und dem tatsächlichen Wert des Spulendurchmessers
läßt sich die Größe des Schlupfes in den Schlupfphasen quantitativ bestimmen.
[0017] Fällt dann in aufeinanderfolgenden Beschleunigungsphasen bei unveränderter Antriebsleistung
der Friktionstrommel der Schlupf ab und verbleibt auf einem niedrigeren Niveau, ist
das erfindungsgemäß ein Signal dafür, daß kein Paraffinauftrag auf das Garn erfolgt
ist. Der Reibwert des Garnes und damit die Friktionskraft haben sich erhöht. Diese
Erhöhung ist so deutlich spürbar, daß die Zuordnung zum Paraffinauftrag ohne weiteres
möglich ist.
[0018] Wird zusätzlich die mittels des von der Friktionstrommel auf die Spule übertragenen
Antriebsmomentes ermittelte Friktionskraft in die Bewertung einbezogen, lassen sich
die Aussagen zum Reibungsverhalten der Oberfläche der Kreuzspule noch deutlicher treffen.
Wird dazu in den schlupffreien Auslaufphasen der beiden Rotationskörper im Rahmen
der Bildstörung deren Verzögerung ermittelt, sind Reibungs-, Trägheits- und Konvektionsverluste
sowie Belastungselemente, letztere hervorgerufen z.B. durch die Fadenzugkraft des
auflauf enden Fadens, bestimmbar. Diese liegen aber auch in den Beschleunigungsphasen
vor. Auf diese Weise können Parameter eliminiert werden, die in keiner Beziehung zum
Reibungsverhalten der Oberfläche der Kreuzspule auf der Friktionstrommel stehen. Dadurch
wird das Ausbleiben des Paraffinauftrages noch schneller und deutlicher sichtbar.
Vor allem ist es dadurch auch möglich, auch schon zu Beginn der Spulenreise die Lage
der Funktion der Friktionskraft in Abhängigkeit vom Schlupf klar nach den Kriterien
Paraffinauftrag/kein Paraffinauftrag zu differenzieren.
[0019] Ist an der Spulstelle ein Fadenzugkraftsensor vorhanden, können alternativ dessen
Ausgangswerte, die das Belastungsmoment für die beiden Rotationskörper bilden, in
die Auswertung einbezogen werden. Dadurch wird zumindest verhindert, daß Schwankungen
der Fadenzugkraft das Ergebnis der Schlupfermittlung verfälschen.
[0020] Durch Ermittlung des Ablageversatzes wird nicht nur die jeweils absolute Schlupfgröße
in die Auswertung einbezogen, sondern auch das Ergebnis des Schlupfes, wodurch der
Schlupfverlauf einschließlich der Dauer des Schlupfes miterfaßt wird. Die Einbeziehung
dieser zusätzlichen Dimension führt ebenfalls zu signifikanteren Abweichungen, hier
in der Funktion des Ablageversatzes abhängig vom Schlupf, gegenüber der isolierten
Betrachtung des Schlupfes.
[0021] Eine Verbesserung der Aussagefähigkeit hinsichtlich des Paraffinauftrages kann auch
dadurch erreicht werden, daß ein Referenzwert durch Mittelung des Reibungsverhaltens
der Kreuzspulen an mehreren Spulstellen bestimmt wird, von dem ein bestimmtes Maß
einer Abweichung als Ausbleiben des Paraffinauftrages definiert wird.
[0022] Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
[0023] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Spulvorrichtung mit einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung des Schlupfes,
- Fig. 2
- in einem Blockdiagramm den Aufbau einer Auswerteeinrichtung,
- Fig. 3
- ein Diagramm als einen kleinen Ausschnitt aus einer Spulreise zur Erläuterung der
vorliegenden Erfindung,
- Fig. 4
- ein Diagramm über den zwischen einer Friktionstrommel und einer Spule auftretenden
Schlupf während des Ausschnittes der Spulreise nach Fig. 3, wobei der Schlupf auf
den Durchmesser der Spule skaliert ist,
- Fig. 5
- den Durchmesserverlauf in einem BeschleunigungsAuslaufdiagramm einer konischen Spule,
- Fig. 6
- einen egalisierten Auslaufvorgang einer konischen Spule,
- Fig. 7
- ein Diagramm, in dem der relative Ablageversatz über den Schlupf aufgetragen ist,
jeweils für ein paraffiniertes und ein nichtparaffiniertes Garn, und
- Fig. 8
- ein Diagramm, in dem die Friktionskraft über den Schlupf aufgetragen ist, jeweils
für ein paraffiniertes und ein nichtparaffiniertes Garn.
[0024] Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Spulvorrichtung, insbesondere die Spulvorrichtung
einer Spulstelle einer Spulmaschine, besitzt eine Friktionstrommel 10, die mittels
eines Antriebsmotors 11 angetrieben ist. Die Friktionstrommel 10 ist mit einer Kehrgewindenut
12 versehen, so daß sie gleichzeitig als eine Changiereinrichtung für einen in Pfeilrichtung
über einen Fadenzugkraftsensor 13 durch eine Fadenöse 14 zulaufenden Faden 15 dient.
Der Faden 15 wird auf eine Spulenhülse 16 als Spule in wilder Wicklung aufgewickelt,
so daß eine sogenannten Kreuzspule 17 entsteht. Da die Erfindung sowohl beim Herstellen
zylindrischer Kreuzspulen als auch beim Herstellen konischer Kreuzspulen anwendbar
ist, ist in Fig. 1 eine zylindrische Kreuzspule 17 und in Fig. 2 eine konische Kreuzspule
17' dargestellt. Wenn im nachstehenden von einem Spulenradius oder Spulendurchmesser
gesprochen wird, so ist bei einer konischen Kreuzspule 17' der neutrale Durchmesser
oder der sogenannte treibende Durchmesser gemeint. Die Spulenhülse 16 ist mittels
zweier Spulenteller 18, 19 gehalten, die jeweils mit einem Konus 20, 21 kraftschlüssig
in die offenen Enden der Hülse 16 eingreifen. Die Spulenteller 18, 19, die mit der
Hülse 16 und damit mit der Spule 17 rotieren, sind in einem nicht dargestellten Spulenrahmen
gelagert, der um eine zur Welle 22 der Friktionstrommel 10 parallele Achse schwenkbar
ist.
[0025] Der Welle 22 der Friktionstrommel 10 ist ein Sensor 23 zugeordnet, der beispielsweise
als Drehwinkelgeber ausgebildet ist. Mittels dieses Sensors 23 wird die Winkelgeschwindigkeit,
Periodendauer oder Drehzahl der Friktionstrommel erfaßt. Dem Spulenteller 18 ist ein
Sensor 24 zugeordnet, der ebenfalls als ein Drehwinkelgeber ausgebildet ist. Mittels
dieses Sensors werden die entsprechenden Meßwerte der Spule 17 ermittelt. Die Signale
der Sensoren 23 und 24 werden in einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 25 erfaßt.
[0026] Um Bildwicklungen bei der Herstellung der Spule 17 zu vermeiden, wird eine sogenannte
Bildstörung durchgeführt, bei welcher intermittierend Schlupf zwischen der Friktionstrommel
10 und der Spule 17 erzeugt wird. Dies geschieht dadurch, daß der Antriebsmotor 11
der Friktionstrommel 10 abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Unterschreitet die
Drehzahl der Friktionstrommel 10 nach dem Ausschalten des Antriebsmotors 11 einen
vorgegebenen Wert, so wird der Antriebsmotor 11 wieder eingeschaltet, wodurch die
Friktionstrommel 10 bis zu einer Maximaldrehzahl beschleunigt wird. Danach wird der
Antriebsmotor 11 wieder abgeschaltet, worauf sich das Spiel wiederholt. Aufgrund der
Massenträgheit der Spule entsteht während der Beschleunigung der Friktionstrommel
10 ein Schlupf zwischen der Friktionstrommel 10 und der zylindrischen Spule 17.
[0027] Ausgehend von der zunächst leer auf der Friktionstrommel 10 aufliegenden Spulenhülse
16 wächst der Radius oder der Durchmesser der Spule 17 aufgrund des aufgewickelten
Fadens 15 an, bis die Spule 17 ihren maximalen Radius oder Durchmesser erreicht hat.
[0028] Der Spulenradius r
sp läßt sich aufgrund der Signale der Sensoren 23, 24 nach folgender Formel berechnen:
w und daraus

.
darin bedeuten:
- ωsp
- Winkelgeschwindigkeit der Spule
- ωfw
- Winkelgeschwindigkeit der Friktionstrommel
- rsp
- Radius der Spule
- rfw
- Radius der Friktionstrommel.
Wird diese Berechnung in kurzen Zeitabständen laufend durchgeführt, beispielsweise
in Zeitabständen von 0,1s, so ergibt sich eine Kurve, wie sie in Fig. 3 als Durchmesser
(2 x r
sp) über der Zeit dargestellt ist.
[0029] Fig 3 zeigt eine Durchmesservergrößerung von etwa 0,75 mm im Bereich eines Spulendurchmessers
von etwa 155,15 bis etwa 155,9mm in einer Zeitspanne von etwa 17 Sekunden. Die unteren
Abschnitte 30 dieser Kurve entsprechen den Auslaufphasen, in denen der Antriebsmotor
11 der Friktionstrommel 10 abgeschaltet ist, so daß Friktionstrommel 10 und Spule
17 im Falle einer zylindrischen Spulengeometrie schlupffrei laufen. In diesen Auslaufphasen
30 ist daher die erwähnte Formel anwendbar, so daß der in den Auslaufphasen 30 dargestellte
Verlauf der Kurve dem tatsächlichen Verlauf der Zunahme des Spulenradius r
sp oder hier des Spulendurchmessers entspricht. In den zwischen den Auslaufphasen 30
liegenden Beschleunigungsphasen 31 hat die Spule 17 eine geringere Umfangsgeschwindigkeit
als die Friktionstrommel 10. Die Berechnung des Spulenradius r
sp oder des Spulendurchmessers mit der genannten Formel führt dort zu einem fiktiven
Spulendurchmesser oder Spulenradius, der durch den auftretenden Schlupf verfälscht
ist. Aufgrund des Schlupfes wird eine Zunahme des Spulenradius oder Spulendurchmessers
mittels obiger Formel errechnet, die größer als der tatsächliche Verlauf der Zunahme
des Spulendurchmessers in der Beschleunigungsphase 31 ist. Für die Spulgeschwindigkeit
gilt:

. S steht dabei für den Schlupf.
[0030] Als bekannte Größen im Spulprozeß können die Trommelgeschwindigkeit ν
tr und der Spulenradius r
sp angegeben werden. Somit gilt:

oder
r und damit

Mit

gilt:

Daraus folgt:

Der Spulenradius errechnet sich in den Beschleunigungsphasen als sogenannter verfälschter
Spulenradius :

ω
sp|
s=o bedeutet: Unter der Bedingung, daß der Schlupf = 0 ist.
[0031] Für den Schlupf zwischen Trommel und Spule ergibt sich damit folgende Beziehung:

Unter Berücksichtigung des aus den Meßwerten berechneten Verlaufs der Zunahme des
Spulenradius oder Spulendurchmessers in einer oder mehreren vorausgehenden Auslaufphasen
30 läßt sich der (tatsächliche) Verlauf der Zunahme des Spulenradius oder Spulendurchmessers
für die jeweils nachfolgende Beschleunigungsphase in Form einer zeitvarianten Ausgleichsgeraden
32 vorausberechnen. Die Differenz zwischen dem aus den Signalen der Sensoren 23, 24
errechneten (verfälschten) Spulenradius oder Durchmesser in den Beschleunigungsphasen
31 und dem vorausberechneten Verlauf der Zunahme des Spulendurchmessers gemäß den
Ausgleichsgeraden 32 in den Beschleunigungphasen 31 ist ein Maß für den in den Beschleunigungsphasen
31 tatsächlichen aufgetretenen Schlupf. In Fig. 4 ist dieser Schlupf in Prozent über
der Zeit auf den Durchmesser der Spule 17 skaliert aufgetragen.
[0032] Bei konischen Kreuzspulen verändert sich der angetriebene Durchmesser, bei bei dem
die Umfangsgeschwindigkeiten von Friktionstrommel und Kreuzspule übereinstimmen, fiktiv
bei einer Beschleunigung, wie aus Fig 5 ersichtlich. Es erfolgt ein fiktiver Durchmesseranstieg
40. Ab diesem Zeitpunkt 41 erfolgt ein ausschließlich schlupfbehafteter Antrieb. Der
während der Beschleunigungsphase (Durchmesseranstieg 40) berechnete Spulendurchmesser
ist verfälscht unjd ist während der Phase 42 des schlupfbehafteten Antriebs etwa gleichbleibend.
Nach Abschalten der Friktionstrommel erreicht der fiktive Spulendurchmesser die Spule
im Punkt 43 wieder, und ein realer, angetriebener Durchmesser wandert, proportional
zur abfallenden Drehzahl der Friktionstrommel, auf der Spule vom großen in Richtung
auf den kleinen Durchmesser. Dies ist die sogenannte Auslaufphase 44. Gegen Ende der
Einlaufphase 44 erreicht der angetriebene Durchmesser aufgrund des beschleunigungsfreien
Antriebs eine sogenannte neutrale Durchmesserzone, in der jeweils ein erreichter Durchmesser
der konischen Kreuzspule definierbar ist.
[0033] Das Erreichen der neutralen Zone ist von mehreren Einflußfaktoren abhängig, beispielsweise
von der Walkarbeit, der Konizität der Spule und der Reibung zwischen Trommel und Spule,
was sich störend auf die Durchmesserbestimmung auswirkt. Der Kurvenverlauf zeigt einen
zeitlichen Einlauf- oder Einschwingvorgang. Für eine Durchmesserbestimmung der Kreuzspule
ist der Einschwingvorgang nicht verwendbar, weil hier der verfälschte Durchmesser
mit dem neutralen Spulendurchmesser, nicht übereinstimmt. Da aber bereits für die
nächste Beschleunigungsphase kurzfristig ein tatsächlicher Spulendurchmesser vorliegen
muß, muß dieser Einschwingvorgang egalisiert werden. Dies geschieht durch Einbringung
von Vorabkenntnissen des Einlaufverlaufs in die neutrale Zone. Geht man davon aus,
daß während eines Störzyklus
' sich die oben genannten Einflußfaktoren nicht ändern, dann ist anzunehmen, daß die
vorhergehenden Störzyklen einen ähnlichen Verlauf aufweisen wie der aktuelle. Mit
dieser Erkenntnis ist es möglich, einen Modellverlauf des aktuellen Einlaufverhaltens
zu erstellen. Ist dieser Modellverlauf gefunden, kann eine Vorhersage des neutralen
Konusdurchmessers zu jedem Zeitpunkt der Einlaufphase berechnet werden.
[0034] Als Modellverfahren bietet sich die Berechnung eines Ausgleichspolynoms n-ten Grades
an. Sind die Modellparameter (Polynomkoeffizienten) der letzten n Einlaufzyklen berechnet,
so kann simultan zur aktuellen Einlaufphase eine modellierte Einlaufphase bestimmt
werden. Hierzu müssen die n Parametersätze der Einlaufzyklen gemittelt und ein simultaner
Verlauf erstellt werden. Dividiert man den gemessenen verfälschten Durchmesserwert
mit dem entsprechenden Modelldurchmesserwert, so erhält man einen egalisierten Durchmesserverlauf.
Dieser Verlauf wird um den Betrag des aktuell gültigen Konusdurchmessers korrigiert.
[0035] Die Einbindung mehrerer Auslaufzyklen in den Modellauslauf empfiehlt sich, da davon
auszugehen ist, daß damit auftretende Unterschiede verschiedener Auslaufzyklen ausgemittelt
werden. Diese Methode ist in Fig. 6 dargestellt. Aufgrund der Ausläufe (n-2) und (n-1)
wird ein Modellauslauf für den Auslauf (n) berechnet und simultan mitgeführt. Gleichzeitig
wird der erfaßte verfälschte Durchmesserverlauf durch den Modelldurchmesserverlauf
dividiert, was einen egalisierten Durchmesserverlauf in der Auslaufphase ergibt.
[0036] Die Berechnung der zeitvarianten Arnsgleichsgeraden 32 und des Schlupfes kann beispielsweise
entsprechend einer in Fig. 2 erläuterten Auswerteeinrichtung erfolgen. Die von den
Sensoren 23, 24 gemessenen Periodendauern und damit auch die Winkelgeschwindigkeit
der Spule ω
sp und der Friktionstrommel ω
fw werden in einen Quotientenbildner 33 eingegeben. Da der Radius r
fw der Friktionstrommel 10 konstant ist, ist bereits der Quotient ω
fw zu ω
sp für den Spulenradius r
sp repräsentativ, so daß auf einer Multiplikation mit dem Radius r
fw der Friktionstrommel 10 verzichtet werden kann. Dieser Wert ist allerdings noch nicht
für eine Schlupfbestimmung einsetzbar, da er durchmesserabhängig ist. Dieser Wert
wird deshalb in ein lineares Filter 34, beispielsweise ein Kalman-Filter, eingegeben,
dem auch die Winkelgeschwindigkeit ω
sp der Spule 17' oder 17 in Fig. 1 und die Winkelgeschwindigkeit ω
fw der Friktionstrommel 10 eingegeben werden. Es werden die Durchmesserwerte oder im
Falle der konischen Kreuzspule der berechnete egalisierte Verlauf nur in den Auslaufphasen
der Bildstörung dem Filter zur Verfügung gestellt. Dieses lineare Filter 34 bildet
die zeitvariante Ausgleichsgerade 32. Die Berechnung der Ausgleichsradien findet in
den schlupffreien Phasen statt. In den Beschleunigungsphasen erfolgt die Weiterführung
des Ausgleichsgeraden aufgrund ihrer vorgegebenen Steigung. Diese Ausgleichsgerade
32 wird zusammen mit dem Signal des Quotientenbildners 33 in eine Subtraktionseinrichtung
35 eingegeben, die dann den drehzahlunabhängigen und durchmesserunabhängigen Schlupf
angibt, d.h. den Schlupf, der von dem Spulprozeßzustand unabhängig ist.
[0037] Der so bestimmte Schlupf s bildet die vom Durchmesser unabhängige Berechnungsgrundlage
für den Ablageversatz. Für die Geschwindigkeit der Spule gilt:

.
[0038] Die durch den Schlupf erzeugte Differenzstrecke auf der Spulenoberfläche errechnet
sich zu

wobei t
2 - t
1 die zu untersuchende Zeitspanne darstellt. Im Falle diskretisierter Schlupf- und
Geschwindigkeitsverläufe gilt mit Δt als Abtastzeit:

[0039] Die Größe Δl ist der Ablageversatz. Hieraus eine Aussage über die Garnverlegung auf
der Spulenoberfläche zu formulieren, gelingt unter Zuhilfenahme der Länge eines Doppelhubs
auf der Spulenoberfläche. Diese Länge ist trommelspezifisch und errechnet sich zu

, mit gg als Trommelgangzahl (Anzahl der Trommelumdrehungen für einen Ablagehub auf
der Spulenoberfläche). Wird der Versatz auf einen Doppelhub bezogen, ergibt sich der
relative Versatz in Prozent.

und damit:

[0040] Da keine weiteren Manipulationsmechanismen für die Versatzbildung zur Verfügung stehen,
kann nur die Beschleunigung der Friktionstrommel den für die Bildstörung erforderlichen
Schlupf und damit den Versatz erzeugen. Ausgehend davon, daß das Antriebsmoment bei
jedem Störzyklus unabhängig vom Motorarbeitspunkt immer gleich ist, gibt die Größe
des Versatzes während einer Spulenreise auch Auskunft über die Größe des gerade herrschenden
Schlupfes.
[0041] Werden während einer Spulenreise nach jedem Störzyklus, das ist eine Aufeinanderfolge
von Beschleunigung der Spule und ihrem antriebslosem Auslauf, die Werte für den Schlupf
und den Versatz als Punkt in ein Diagramm eingetragen, enstehen eng begrenzte Punktwolken,
deren Lage und Ausrichtung Auskunft über die Qualität des jeweiligen Störzyklusses
und damit des Schlupfes ergeben. Es ergibt sich eine Zustandsdarstellung der Störzyklen.
Mit steigendem Durchmesser der Spule wandert auch die Punktwolke.
[0042] Weil ein paraffiniertes Garn andere Friktionseigenschaften aufweist als ein nichtparaffiniertes,
ist der beim Spulen dieser Garne auftretende Schlupf unterschiedlich und folglich
auch der Ablageversatz. Das ist deutlich in dem in Fig. 7 dargestellten Schlupf-Ablageversatzdiagramm
zu sehen. Eine Punktwolke, die während einer Spulenreise eines nichtparaffinierten
Garns aufgezeichnet wurde, unterscheidet sich hinsichtlich Lage, Ausdehnung und Verlauf
deutlich von einer Punktwolke, die während der Spulenreise eines paraffinierten Garns
aufgezeichnet wurde. Voraussetzung für diesen Vergleich ist, daß außer der Präparation
die Einstellparameter während der beiden Spulenreisen gleich sind.
[0043] Die absolute Lage der Punktwolke kann über die gesamte Maschine oder Partie, also
zwischen vielen Einzelaggregaten, verglichen werden. Dadurch werden Abweichungen,
die auf nachlassenden oder wegfallenden Paraffinauftrag hinweisen, noch schneller
und besser erkannt.
[0044] Es wurden zylindrische Spulen aus Garn der gleichen Garnnummer bei gleichen Spulgeschwindigkeiten
gespult. Es war eine mittlere Auflagekompensation eingestellt und es herrschte eine
Fadenzugkraft von 30 cN. Die Punktwolke des nichtparaffinierten Garns erstreckt sich
in einem Bereich geringen Ablageversatzes und Schlupfes, etwa bis 3,5 % relativen
Ablageversatz bei 1,5 % Schlupf, während sich die Punktwolke des paraffinierten Garns,
von der vorhergehenden Wolke deutlich abgesetzt, von etwa 4 % relativen Ablageversatz
und 1,5% Schlupf bis über 8 % relativen Ablageversatz und über 2,5 % Schlupf erstreckt.
Ein Schlupf-Versatzdiagramm ermöglicht es, den paraffinierten und den nichtparaffinierten
Zustand eines Garns allein durch die Lage der Schlupf-Versatz-Punkte deutlich zu unterscheiden.
[0045] Schlupf und Friktionskraft stehen ebenfalls in einem proportionalem Zusammenhang.
Ein Abfall des Schlupfes kann deshalb über den Verlauf der Friktionskraft ermittelt
werden. Die Friktionskraft läßt sich aus dem auf die Spule wirkenden Antriebsmoment
berechnen. Während der Beschleunigungsphase der Bildstörung wirkt auf die Spule das
Antriebsmoment:

Dieses Moment bewirkt eine Drehzahlsteigerung der Spule innerhalb eines bestimmten
Zeitintervalls. Dabei gilt:

. Im Bereich der Auslaufphase von Trommel und Spule ist das Friktionsmoment m
Reib = 0 und die Spulendrehzahl reduziert sich aufgrund der Verlust - und Belastungsmomente,
die auf das System wirken. Da in dieser Phase das System ohne weitere äußere Einflüsse
ist, können diese Momente über die Winkelgeschwindigkeitsverläufe errechnet werden.
Eine Entkopplung der Momentenbestimmung zwischen den Rotationskörpern Spule und Trommel
wird über die Berechnung der korrespondierenden Leistungen durchgeführt. So gilt für
die im Auslauf der Bildstörung erfaßte Verlust - und Belastungsleistung:

Während es keine Möglichkeit gibt, mit den gegebenen Meßmitteln die Verlustleistung
des Trommel-Spulensystems zu messen, kann die Summe der Antriebsverlustleistung und
der fadenzugkraftbedingten Belastungsleistung explizit bestimmt werden.
[0046] Die Bestimmung der Reib - und Konvektionsverluste des Trommelantriebs kann mit Hilfe
von Auslaufkurven durchgeführt werden. Da die Spulgeschwindigkeit und damit die Trommelwinkelgeschwindigkeit
während des Spulbetriebs nur um den eingestellten Bildstörhub variiert (beispielsweise
zwischen ± 1,5 % bis ± 6 %), ist die Bestimmung dieser Verlustleistung auch nur in
diesem Arbeitsbereich sinnvoll. Aus diesem Grund kann ein Modellansatz gewählt werden,
der die Auslaufsteigung der Trommelgeschwindigkeit im Bereich der Produktionsgeschwindigkeit
berücksichtigt. Es gilt somit:

J
Trommel ist die Trommelträgheit
[0047] Die Messung der Steigung Δω
Trommel /Δt ist während des normalen Produktionsbetriebs ohne nennenswerten Produktionsverlust
durchführbar. Nach jeder Spulprozeßunterbrechung braucht der Trommelantrieb nur für
eine sehr kurze Zeitspanne von der Spule entkoppelt (Abhebung der Kreuzspule) und
abgeschaltet zu werden. Nachdem die Anfangssteigung gemessen worden ist, kann der
Trommelantrieb aktiv abgebremst werden, um keinen unnötigen Produktionsverlust entstehen
zu lassen. Da während einer Spulenreise dieses Verlustmoment konstant ist, brauchen
die Auslaufmessungen nur nach jeder prozeßbedingten Spulbetriebsunterbrechung durchgeführt
werden.
[0048] Die Bestimmung der Antriebsleistung erfolgt über die gemessenen Beschleunigungsmomente
von Trommel und Spule. Für die Berechnung der Gesamtantriebsleistung ergibt sich demnach
unter Berücksichtigung der Gleichung

) während der beschleunigungsfreien Phasen:

Wird diese Leistung auf das zugehörige Moment des Trommelantriebs bezogen, gilt:

. Die Bestimmung des über die Reibkraft erzeugten Friktionsmoments geht von der Gleichung
für die Gesamtantriebsleistung aus. Die in dieser Gleichung aufgeführten Leistungen
werden jedoch nicht alle über die Friktion aufgebracht. So hat die reine Trommelantriebsleistung,
die reine Leistung, um die Trommel zu bewegen, keinen Einfluß auf die Kreuzspule.
Ebenso sind die Antriebsverluste der Trommel für das Friktionsmoment ohne Bedeutung.
Nach Umformen dieser Gleichung ergibt sich für die Friktions - oder Reibleistung:
· Hierbei berechnet sich das Friktionsmoment, bezogen auf die Kreuzspule, zu:

[0049] Der Friktionsschlupf erzeugt während der Beschleunigungsphase der Bildstörung unter
Berücksichtigung der Reibparameter des Trommel-Spulensystems die Friktionskraft und
damit das Antriebsmoment auf die Spule. Es ist eine direkte Abhängigkeit von den spultechnologischen
Parametern wie Auflagekompensation, Garnart, Spulenmasse, Garnpräparation usw. ersichtlich.
[0050] Werden die während der Spulenreise gemessenen und über die Gleichung

beziehungsweise Gleichung

berechneten Arbeitspunkte des Schlupfes und die über die Gleichung zur Berechnung
des Friktionsmoments berechneten Arbeitspunkte der Friktionskraft in ein Diagramm

eingezeichnet, ergibt sich eine Punktwolke. In Fig. 8 sind die Punktwolken von zwei
Spulenreisen aufgetragen. Es wurden zwei konische Spulen gespult. Außer der Garnpräparation
waren alle Einstellparameter gleich, also gleiche Garnnummer, Nm 24, gleiche Spulgeschwindigkeit
und gleiche Bildstörung von 6 %. Es war eine mittlere Auflagekompensation eingestellt.
Die Punktwolken zeigen eine lineare Abhängigkeit zwischen Friktionskraft und Schlupf.
Diese Abhängigkeit ist mit Hilfe einer Geraden approximierbar. Über die zwei Parameter
der Geradengleichung kann das Verhalten einer Punktwolke während des Spulprozesses
dargestellt werden.
[0051] Um eine genauere Lokalisierung der Punktwolkencharakteristik und damit der Prozeßeigenschaften
vornehmen zu können, ist es möglich, bei dieser Darstellung den Schwerpunkt und die
Streuung der Punktwolke zu bestimmen und zu verwerten. In der Fig. 8 ist der Einfluß
des Paraffinauftrags deutlich zu erkennen. Ohne eine Lokalisierung der Punktwolke
vornehmen zu müssen, kann alleine über die Steigung der Punktwolke im Schlupf-Friktionskraftdiagramm
die Qualität des Paraffinauftrags festgestellt werden. Die Steigung der Punktwolke
des nichtparaffinierten Garns beträgt 4,2 N/%, die des paraffinierten Garns 0,63 N/%.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Paraffinauftrags kann als sehr
sicher betrachtet werden, da die Präparation des Garnes, der Paraffinauftrag, direkten
Einfluß auf die Reibungszahl µ des Friktionsantriebs ausübt.
[0052] Ist ein Fadenzugkraftsensor 13 an der Spulstelle vorhanden, kann dieser eine Verbindung
zur Auswerteeinrichtung 25 besitzen, so daß Änderungen in der Fadenzugkraft bei der
Schlupfermittlung berücksichtigt werden können. Dadurch wird einer der wesentlichsten
Einflußfaktoren, die keine Beziehung zum Reibwert der Kreuzspule aufweisen, eliminiert.
1. Verfahren zur Überwachung des Paraffinauftrags auf einen laufenden Faden an einer
Spulstelle einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine, an der die K
reuzspule an ihrem Umfang mittels einer Friktionstrommel angetrieben wird, wobei der Antrieb
der Friktionstrommel zur Vermeidung von Bildwickeln in Intervallen derart ein - und
ausgeschaltet wird, daß Beschleunigungsphasen mit Schlupf zwischen Friktionstrommel
und Spule und schlupflose Auslaufphasen aufeinanderfolgen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Reibungsverhalten der Oberfläche der Kreuzspule auf der Friktionstrommel während
der Spulenreise überwacht wird,
daß dazu zum Reibwert proportionale Größen durch laufendes Ermitteln der Winkelgeschwindigkeiten
der Friktionstrommel und der Kreuzspule bestimmt und ausgewertet werden, daß diese
Werte mit dem erwarteten Verlauf über die Spulenreise verglichen werden und daß signifikante
Abweichungen von diesem Verlauf als Ausfall des Paraffinauftrags bewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkanntem Ausfall des Paraffinauftrages
die Spulstelle stillgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Signal zum Ruf
der Bedienperson generiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß als zum Reibwert
proportionale Größe der Schlupf zwischen Kreuzspule und Friktionstrommel bestimmt
und ausgewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des von der Friktionstrommel
auf die Spule übertragenen Antriebsmomentes die Friktionskraft bestimmt wird, die
als Funktion des Schlupfes erfaßt und zur Bewertung des Reibungsverhaltens der Oberfläche
der Kreuzspule herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Antriebssystem Friktionstrommel/Kreuzspule
wirkende Verlust - und Belastungsmomente während der schlupffreien Auslaufphasen gemessen
und bei der Bestimmung der Friktionskraft berücksichtigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenzugkraft gemessen
wird und die Schlupfgröße von Änderungen der Fadenzugkraft während der Spulenreise
bereinigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablageversatz, der einer
Verschiebung eines Umkehrpunktes der Fadenablage auf einer Umfangslinie der Spule
gegenüber dem vorhergehenden Umkehrpunkt entspricht, als Funktion vom Schlupf ermittelt
und zur Bewertung des Reibungsverhaltens der Oberfläche der Kreuzspule auf der Friktionstrommel
herangezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsverhalten
der Oberfläche der Kreuzspulen auf den Friktionstrommeln an einer vorgebbaren Anzahl
von Spulstellen der Spulmaschine gemittelt wird und als Vergleichsbasis für das Reibungsverhalten
an jeder einzelnen Spulstelle dient.