Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine sowie Anwendung des Verfahrens

Abstract

 Auf einer Textilmaschine wird der Faden (F) durch eine Fadenlieferung (5) von einem Vorrat (2) abgezogen und einer Fadenverlegung (11) zugeführt, wobei eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens (F) gewonnen wird. Die die Schwankungen der Fadenspannung verursachenden Störungen werden nach periodischen und stochastischen Störungen unterschieden. Die periodischen Störungen werden berechnet und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt. Anhand der berechneten periodischen Störungen erfolgt eine adaptive Anpassung der Liefergeschwindigkeit, bei welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Fadenführers (12) der Fadenverlegung (11) die Liefergeschwindigkeit erhöht oder reduziert wird.
Von einem zwischen Lieferwerk (3) und Fadenverlegung (11) angeordneten Sensor (6) wird die Fadenspannung gemessen und die dabei gemessenen stochastischen Störungen werden ebenfalls für die genannte Regelgrösse berücksichtigt.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine, auf welcher der Faden durch eine Fadenlieferung von einem Vorrat abgezogen und einer Fadenverlegung zugeführt wird, wobei eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens gewonnen wird

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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. Ein ähnliche Einrichtung ist in der EP-A-0 875 479 der Schärer Schweiter Mettler AG beschrieben.

[0005] Bei Spulmaschinen besteht das Problem, dass durch die lineare Bewegung der Fadenverlegeeinheit der Faden verkürzt oder verlängert wird und dadurch die Fadenspannung kurzzeitig stark ansteigt beziehungsweise absinkt. Diese Spannungsschwankungen können aber durch die bekannten Einrichtungen wegen der durch die Trägheit des Sensors und der Steuerung bedingten Zeitverzögerung nicht ausgeregelt werden.

[0006] Durch die Erfindung sollen nun die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine so verbessert werden, dass auch der Spulprozess in Richtung auf eine Qualitäts- und/oder Nutzeffektserhöhung deutlich verbessert wird.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Unterscheidung der die Schwankungen der Fadenspannung verursachenden Störungen nach periodischen und stochastischen Störungen erfolgt, und dass die periodischen Störungen berechnet und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden.

[0008] Die erfindungsgemässe Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass die Schwankungen der Fadenspannung nicht nur eine einzige Ursache haben, sondern auf zwei Hauptursachen beruhen, nämlich auf den vom Abzug von der Vorlagespule und auf den von der Fadenverlegung verursachten Störungen, wobei die durch den Abzug bedingten Störungen zufällig und die durch die Fadenverlegung bedingten Störungen geometrisch bedingt sind und berechnet werden können. Und da Untersuchungen gezeigt haben, dass die periodischen Störungen wesentlich grösser sind als die stochastischen, ergibt sich durch die rechnerische Berücksichtigung der periodischen Störungen bereits eine starke Glättung der Fadenspannung. Und diese starke Glättung der Fadenspannung wird erzielt, ohne dass ein Sensor für die Fadenspannung erforderlich wäre, was eine merkliche Kosteneinsparung ergibt.

[0009] Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenspannung gemessen und die dabei gemessenen stochastischen Störungen ebenfalls für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden. Dadurch werden auch die stochastischen Störungen ausgeregelt, so dass ein praktisch gleichbleibender Wert der Fadenspannung erzielt wird.

[0010] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass anhand der berechneten periodischen Störungen eine adaptive Anpassung der Liefergeschwindigkeit erfolgt, bei welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Fadenführers die Liefergeschwindigkeit erhöht oder reduziert wird.

[0011] Gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsform erfolgt die adaptive Anpassung derart, dass die Fadenspannung an den Umkehrpunkten und in der Mitte der Bewegungsbahn des Fadenführers den gleichen Wert erreicht.

[0012] Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine, mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk für den Faden und einer Fadenverlegung mit einem Fadenführer zum Aufwickeln des Fadens auf einen Garnträger.

[0013] Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Lieferwerks so geregelt ist, dass ein Ausgleich der durch die Fadenverlegung bedingten periodischen Störungen der Fadenspannung erfolgt.

[0014] Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lieferwerk und Fadenverlegung ein Sensor zur Messung der Fadenspannung angeordnet und der Antrieb des Lieferwerks so geregelt ist, dass zusätzlich zum Ausgleich der periodischen Störungen ein Ausgleich der vom Sensor gemessenen stochastischen Störungen der Fadenspannung erfolgt.

[0015] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich der periodischen Störungen der Fadenspannung durch eine adaptive Anpassung des Antriebs des Lieferwerks anhand einer Berechnung der Fadenspannung für die verschiedenen Positionen des Fadenführers erfolgt.

[0016] Vorzugsweise erfolgt die genannte Berechnung unter Mitberücksichtigung der momentanen Fadengeschwindigkeit. Die Position des Fadenführers wird entweder durch einen Sensor bestimmt oder sie ist von einer Steuerstufe vorgegeben.

[0017] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerstufe für den Antrieb des Garnträgers und der Fadenverlegung und eine mit dieser verbundene zweite Steuerstufe für den Antrieb des Lieferwerks vorgesehen sind, und dass der zweiten Steuerstufe Daten über die momentane Position des Fadenführers und die momentane Fadenspannung zugeführt sind.

[0018] Die Erfindung betrifft weiter eine Anwendung des genannten Verfahrens auf Spulmaschinen.

[0019] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der einzigen Zeichnung näher erläutert; diese zeigt eine schematische Darstellung der Spulstation einer Spulmaschine. Die Spulstation besteht darstellungsgemäss 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 welche alle hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] Der Fadenspannungssensor 6 misst die sogenannten stochastischen Schwankungen der Fadenspannung, das sind Störungen, die durch den Fadenabzug von der Vorlagespule 2 und durch die Lieferung 5 verursacht sind, und meldet diese Abweichungen an die Liefersteuerung 18. Die Liefersteuerung 18 berechnet die für die Korrektur dieser Abweichungen erforderliche Regelgrösse und liefert an den Motor 4 ein entsprechendes Regelsignal.

[0024] Neben den genannten stochastischen Schwankungen der Fadenspannung kommt es zusätzlich zu periodischen Schwankungen, 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 und erreicht dort ihren Tiefstwert und steigt dann bis zum Umkehrpunkt wieder an.

[0025] Da die Geometrie der Fadenverlegung 11 bekannt ist, kann für jeden Punkt der Changierbewegung der Unterschied der Fadenspannung zu einem Bezugswert berechnet werden, was in der Liefersteuerung 18 erfolgt, welche zu diesem Zweck von der Spindelsteuerung 17 die Positionsangaben des Fadenführers 12 erhält. Die Spindelsteuerung 18 berechnet eine für die Korrektur der periodischen Spannungsschwankungen erforderliche Regelgrösse und führt mit beiden genannten Regelgrössen eine adaptive Regelung der Fadenlieferung zur Kompensation der Spannungsschwankungen durch.

[0026] Wenn beispielsweise die adaptive Regelung so erfolgt, dass an den Umkehrpunkten und in der Spulenmitte die gleiche Fadenspannung herrscht, wird die periodische Störung durch die Fadenverlegung 11 praktisch vollständig kompensiert. Da die maximale Amplitude der periodischen Spannungsschwankungen ein Mehrfaches, etwa das Drei- bis Fünffache, der maximalen Amplitude der stochastischen Spannungsschwankungen beträgt, ist durch die adaptive Regelung der Fadenlieferung der Grossteil der Störungen kompensiert.

[0027] Wegen des weit überwiegenden Anteils der periodischen Spannungsschwankungen ist es auch möglich, für bestimmte Anwendungen, beispielsweise für Billigausführungen, auf den Sensor 6 zu verzichten und die Kompensation der Spannungsstörungen lediglich anhand der periodischen Störungen vorzunehmen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine, auf welcher der Faden (F) durch eine Fadenlieferung (5) von einem Vorrat (2) abgezogen und einer Fadenverlegung (11) zugeführt wird, wobei eine Regelgrösse für die Liefergeschwindigkeit des Fadens (F) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterscheidung der die Schwankungen der Fadenspannung verursachenden Störungen nach periodischen und stochastischen Störungen erfolgt, und dass die periodischen Störungen berechnet und für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dass die Fadenspannung gemessen und die dabei gemessenen stochastischen Störungen ebenfalls für die genannte Regelgrösse berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der berechneten periodischen Störungen eine adaptive Anpassung der Liefergeschwindigkeit erfolgt, bei welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Fadenführers (12) der Fadenverlegung (11) die Liefergeschwindigkeit erhöht oder reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Anpassung derart erfolgt, dass die Fadenspannung an den Umkehrpunkten und in der Mitte der Bewegungsbahn des Fadenführers (12) den gleichen Wert erreicht.

5. Vorrichtung zur Regelung der Fadenspannung auf einer Textilmaschine mit einem motorisch angetriebenen Lieferwerk (5) für den Faden (F) und einer Fadenverlegung (11) mit einem Fadenführer (12) zum Aufwickeln des Fadens (F) auf einen Garnträger (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) des Lieferwerks (5) so geregelt ist, dass ein Ausgleich der durch die Fadenverlegung (11) bedingten periodischen Störungen der Fadenspannung erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lieferwerk (3) und Fadenverlegung (11) ein Sensor (6) zur Messung der Fadenspannung angeordnet und der Antrieb (4) des Lieferwerks (5) so geregelt ist, dass zusätzlich zum Ausgleich der periodischen Störungen ein Ausgleich der vom Sensor (6) gemessenen stochastischen Störungen der Fadenspannung erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich der periodischen Störungen der Fadenspannung durch eine adaptive Anpassung des Antriebs (4) des Lieferwerks (5) anhand einer Berechnung der Fadenspannung für die verschiedenen Positionen des Fadenführers (12) erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Berechnung unter Mitberücksichtigung der momentanen Fadengeschwindigkeit erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Fadenführers (12) durch einen Sensor bestimmt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Fadenführers (12) von einer Steuerstufe vorgegeben ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerstufe (17) für den Antrieb des Garnträgers (9) und der Fadenverlegung (12) und eine mit dieser verbundene zweite Steuerstufe (18) für den Antrieb (4) des Lieferwerks (5) vorgesehen sind, und dass der zweiten Steuerstufe (18) Daten über die momentane Position des Fadenführers (12) und die momentane Fadenspannung zugeführt sind.

12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf Spulmaschinen.

Zeichnung