DE19538480C2

DE19538480C2 - Spulmaschine und Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf eine Spule

Info

Publication number: DE19538480C2
Application number: DE19538480A
Authority: DE
Inventors: Juergen Rom; Joerg Bamberg
Original assignee: Georg Sahm GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Sahm GmbH and Co KG
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: DE19538480C1; KR970020917A; US5785265A; ATE189666T1; TW316892B; DE59604407D1; EP0768271A2; EP0768271A3; JP3523429B2; EP0768271B1; JPH09169469A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine und eine Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulau fenden Fadens auf eine Spule, mit den in den Oberbe griffen der Ansprüche 1 und 7 angegebenen Merkmalen.

Eine Spulmaschine dieser Art ist aus der EP 0 374 536 A2 bekannt. Die dabei eingesetzte Kon taktwalze ist auf einer Schwinge schwenkbar oder in einer Geradführung geradlinig verschiebbar gelagert. Es ist ein Sensor vorgesehen, der die Bewegung der Kontaktwalze relativ zu der Oberfläche der sich auf der in Betrieb befindlichen Spulspindel bildenden Spule er faßt. Der Sensor gehört zu einer Steuereinrichtung und arbeitet als Zweipunkt-Steuerglied. Wird die Kontakt walze von dem sich beim Spulvorgang vergrößernden Durchmesser der Spule bei stillstehender Achse des Drehtellers über das am Sensor eingestellte Maß hinaus bewegt, dann wird ein Steuerimpuls auf den Drehan trieb des Drehtellers gegeben und der Drehteller ge dreht, so daß sich die Kontaktwalze wieder in die andere Richtung bewegt und dabei den eingestellten Auslöse punkt an dem Steuerglied wieder unterschreitet. Da durch wird der Antrieb des Drehtellers wieder stillge setzt. Der Drehteller wird also in kleinen Schritten mit jeweils konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Obwohl die bewegte Kontaktwalze nur einen relativ geringen Weg zurücklegt, beispielsweise 2 mm, ist diese Bewegung dennoch notwendige Voraussetzung für die Steuerung des Drehantriebes des Drehtellers. Durch die Bewegung der Kontaktwalze und die dadurch ausgelö ste Steuerung des Drehtellers entstehen zwischen der Kontaktwalze und dem Umfang der Spule nicht nur unterschiedliche Anpreßkräfte, sondern diese Anpreß kräfte zeigen auch einen unstetigen Verlauf. Durch die Verschiebung der Berührungslinie zwischen Kontakt walze und dem Umfang der sich bildenden Spule wird die Verlegegenauigkeit nachteilig beeinflußt. Weiterhin ist nachteilig, daß die Schalthäufigkeit dieser Steuerein richtung mit dem Sensor über der Spulreise abnimmt. Der Schaltweg des Sensors bleibt dagegen konstant. Durch das Auswandern der Spule bei sich drehendem Drehteller und durch den zunehmend langsamer wach senden Spulendurchmesser nimmt die Anzahl der Nach steuerschritte pro Zeiteinheit ab, d. h. der Wechsel in der Anpreßkraft über die Kontaktwalze verlangsamt sich. Weiterhin ist nachteilig, daß zur Steuerung eine separate aufwendige Steuereinrichtung erforderlich ist.

Aus der DE 39 11 854 A1 ist eine Auflagedruck-Steu ervorrichtung für eine Spulmaschine bekannt, bei der der aktuelle Spulendurchmesser aus dem Drehzahlver hältnis der Auflaufspule und einer mit der Auflaufspule in Kontakt stehenden Kontaktwalze berechnet wird, um den Auflagedruck in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Spulendurchmesser zu steuern.

Die ältere Anmeldung gemäß DE 44 23 491 A1 sieht ebenso wie die gattungsbildende Druckschrift eine Steuereinrichtung für den Drehantrieb des Drehtellers bzw. des Spulrevolvers vor, der diskontinuierlich schritt weise weitergedreht wird. Die die Spule tragende Spul spindel soll auf ihrem Drehkreis eine ermittelte Winkel position einnehmen. Dies bedeutet, daß eine Winkelpo sition ermittelt wurde, die dann von der Spulspindel eingenommen wird, so daß die Spulspindel zumindest kurzzeitig eine fest ermittelte Position beibehält und der Drehteller schrittweise, also nicht kontinuierlich, um fe ste Winkelbeträge gedreht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spul maschine der eingangs beschriebenen Art bereitzustel len, die preiswert herstellbar und wartungsfreundlich ist und darüberhinaus eine kleine Baugröße besitzt.

Des weiteren soll ein Aufwickelverfahren angegeben werden, bei dem die Verlegegenauigkeit des Fadens auf der Spule verbessert ist und bei dem der Anpreßdruck zwischen der Kontaktwalze und der Spule einen gleich mäßigeren Verlauf aufweist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Spulmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß für die kontinuierliche Drehung des Drehtellers wäh rend der Spulreise eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, daß die Spulmaschine eine Einrichtung zur Ermitt lung der Geschwindigkeit des Fadens und eine Einrich tung zur Ermittlung der Drehzahl der in Betrieb befind lichen Spulspindel aufweist, und daß die Regeleinrich tung eine Recheneinheit zur Berechnung des jeweiligen aktuellen Durchmessers der sich auf der in Betrieb be findlichen Spulspindel bildenden Spule und der jeweili gen aktuellen Winkelgeschwindigkeit des Drehtellers aufweist, wobei die Winkelgeschwindigkeit aus dem Spulendurchmesser und dem Ist-Wert einer Winkeler fassungseinheit des Drehtellers, insbesondere eines Re solvers, errechnet wird.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, zunächst anstelle der bekannten Steuereinrichtung eine Regel einrichtung vorzusehen, um damit die Drehung des Drehtellers in einem quasikonstanten Bewegungsablauf zu regeln. Dies kann so gestaltet werden, daß z. B. alle 10 ms ein Rechenzyklus abläuft, an den sich jeweils ein Regelzyklus anschließt. Zwischen dem Anfang und dem Ende eines jeden Rechenzyklusses wird eine Regelgrö ße für die Drehung des Drehtellers gebildet, die die vorherige Regelgröße ablöst und ihrerseits im nachfol genden Rechenzyklus von einer wieder neu gebildeten Regelgröße abgelöst wird. Es entsteht damit gleichsam eine quasistetige Bewegung des Drehtellers während der Spulreise. Vorteilhaft ist, daß die Spulmaschine für die Regelung keine zusätzlichen Elemente, wie Senso ren o. dgl. erforderlich macht, sondern ohnehin vorhan dene Elemente, die für die Steuerung der Fadenspan nung an der Spulmaschine vorgesehen sind, nutzt. So wird auf eine Einrichtung zur Ermittlung der Geschwin digkeit des Fadens und auf eine Einrichtung zur Ermitt lung der Drehzahl der in Betrieb befindlichen Spulspin del zurückgegriffen. Über die Recheneinheit, die Be standteil der Regeleinrichtung sein kann, wird aus der Fadengeschwindigkeit und der Drehzahl der in Betrieb befindlichen Spulspindel jeweils der aktuelle Durchmes ser der sich bildenden Spule berechnet und die jeweilige aktuelle Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Anfang und dem Ende eines jeden Rechenzyklusses ermittelt. Mit dieser aktuellen Winkelgeschwindigkeit wird der Drehteller weitergedreht. Dabei wird aus der Berech nung des jeweiligen aktuellen Durchmessers ein jeweili ger Sollwert des Drehwinkel für den Drehteller ermit telt. Aus der gemessenen Zeitspanne, die zwischen dem Anfang und dem Ende eines jeden Rechenzyklusses ver gangen ist, und dem jeweiligen Sollwert des Drehwin kels wird die aktuelle Winkelgeschwindigkeit berechnet, mit der der Drehteller weitergedreht wird. Vorteilhaft ist dabei, daß keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind, sondern z. B. für die Fadenspannungsregelung vor handene Sensoren genutzt werden. Die Regeleinrich tung ist nicht mehr von einer Bewegung der Kontakt walze abhängig, d. h. die Kontaktwalze kann völlig frei gestaltet und angeordnet werden. Beispielsweise ist es möglich, über die Kontaktwalze eine Anpreßkraft auf den Umfang der sich bildenden Spule auszuüben, die nach von der Regelung unabhängigen Kriterien gestal tet ist, und beispielsweise einen stetigen Verlauf auf weist. Hier ist beispielsweise auch eine stetige Abnahme der Anpreßkraft ohne Schwankungen möglich, was sich günstig auf den Spulenaufbau auswirkt.

Als Recheneinheit kann ein Mikroprozessor vorgese hen sein. Ein solcher Mikroprozessor stellt eine geeig nete Baueinheit für die Realisierung der Recheneinheit dar. In ihm können die verschiedensten gewünschten Rechenoperationen und -schritte zusammengefaßt sein, wie sie u. a. auch für die Fadenspannungsregelung erfor derlich sind.

Die Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens kann eine Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Kontaktwalze aufweisen. Da der Durch messer der Kontaktwalze und der Auflaufwinkel, in wel chem der Faden auf den Umfang der Kontaktwalze schräg aufgelegt wird, bekannt sind, läßt sich daraus in einfacher Weise die Geschwindigkeit des Fadens be rechnen. Es kann aber auch jede andere Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens eingesetzt werden, beispielsweise eine separate Einrichtung, die stromauf der Verlegeeinrichtung oder auch an anderer Stelle angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens und die Einrichtung zur Ermittlung der Drehzahl der in Betrieb befindlichen Spulspindel auch als Regeleinrichtung für die Drehung des Drehtellers ausgebildet sind. Damit werden ohnehin vorhandene Elemente zur Nutzung herangezogen.

Die Kontaktwalze kann relativ zu der Achse des Drehtellers und damit zu der jeweiligen Spulspindel ausweichbar gelagert sein, wobei eine Einrichtung zur Steuerung einer konstanten oder gesteuert veränderli chen Anpreßkraft der Kontaktwalze auf die in Betrieb befindliche Spulspindel vorgesehen ist. Die ausweichba re Lagerung der Kontaktwalze ist aber auch sinnvoll, um den Drehteller mit den beiden Spulspindeln durch drehen zu können.

Die Recheneinheit kann einen Speicher zur Aufnah me einer Wertetabelle für den Sollwert des Drehwin kels des Drehtellers in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spule aufweisen. Es versteht sich, daß eine solche Wertetabelle, je nach Anwendungsfall, eingegeben wer den kann. Es ist aber auch möglich, die Recheneinheit so auszubilden, daß der Sollwert des Drehwinkels in Ab hängigkeit vom Durchmesser der Spule errechnet wird. Dabei wird dann zwar der Rechenzyklus etwas länger dauern. In Anbetracht der mechanisch zu bewegenden Teile der Spulmaschine ist dies jedoch ohne nachteilige Folgen.

Das Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf eine Spule einer Spulmaschine kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß der Drehteller kontinuierlich mit sich von Rechenzyklus zu Rechenzyklus ändernden Winkelgeschwin digkeiten unabhängig von eine Hubbewegung der Kontaktwalze gedreht wird, wobei die jeweils aktuelle Winkelgeschwindigkeit aus dem aktuellen Spulendurchmesser und dem Ist-Wert einer Winkel erfassungseinheit des Drehtellers, insbesondere eines Resolvers, errechnet wird und der Verlauf der sich ändernden Winkel geschwindigkeiten einen hyperbolischen Charakter hat.

In verfahrensmäßiger Hinsicht geht die Erfindung von der Vor stellung aus, das abwechselnde Drehen und Stillsetzen des Dreh tellers oder das Hin- und Herschalten zwischen zwei festgelegten Winkelgeschwindigkeiten während der Spulreise, wie es im Stand der Technik bekannt ist, zu verlassen und in einen ununter brochenen kontinuierlichen Drehvorgang des Drehtellers unter Anwendung einer Vielzahl von Winkelgeschwindigkeiten zu verändern. Dabei kommen sich ändernde Winkelgeschwin digkeiten nacheinander zur Anwendung, d. h. aus einer Winkelgeschwindigkeit heraus wird der Drehantrieb des Drehtellers in eine andere Winkelgeschwindigkeit umgeschaltet, so daß auf jeden Fall der Drehteller eine kontinuierliche Bewegung ausführt, wobei der Verlauf der sich ändernden Winkelgeschwindigkeiten einen hy perbolischen Charakter hat. Im allgemeinen nehmen die benutzten aktuellen Winkelgeschwindigkeiten im Laufe einer Spulreise ab. Je nach den geometrischen Verhält nissen in der Anordnung der Elemente der Spulmaschi ne können sich am Ende einer Spulreise jedoch auch wieder geringfügig zunehmende Winkelgeschwindig keiten ergeben. In diesem Bereich ist jedoch die Ände rung der Winkelgeschwindigkeit von Regelzyklus zu Regelzyklus nicht sonderlich groß.

Es können vorteilhaft Rechenzyklen Verwendung fin den, die in über die Spulreise konstanten Zeitabständen, beispielsweise insbesondere in 10 msec, wiederholt wer den. Die Wiederholung der Rechenzyklen in solch kur zen zeitlichen Abständen ist durchaus möglich. Es ist aber nicht schädlich, wenn die Anzahl der Rechenzyklen verkleinert und die zeitlichen Abstände vergrößert wer den, da der Antrieb des Drehtellers ohnehin eine Viel zahl mechanischer Elemente enthält, die sich als ver gleichsweise träge erweisen. Es ist auch möglich, unter schiedliche Anzahlen von Rechenzyklen einerseits und Regelzyklen andererseits anzuwenden, Mittelwerte zu bilden oder dergleichen. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich.

Es ist ein Verfahren möglich, bei dem eine Änderung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Drehtellers für jeden Regelzyklus in Abhängigkeit eines konstanten Zuwachses des Durchmessers der Spule er folgt. Pro Zeiteinheit wird der Durchmesser der Spule am Ende der Spulreise vergleichsweise weniger schnell wachsen als zu Beginn einer Spulreise. Umgekehrt wer den sich die Winkelgeschwindigkeiten zu Beginn einer Spulreise wesentlich stärker ändern als zum Ende einer Spulreise. Der Zuwachs des Sollwertes Drehwinkels über die Spul reise verbleibt insbesondere im Mittelbereich der Spul reise über einen größeren Bereich konstant.

Die jeweilige aktuelle Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Drehtellers wird aus dem jeweils vorange gangenen Regelzyklus errechnet. Dies stellt zwar einen kleinen Fehler dar. Dieser kann jedoch ohne weiteres in Kauf genommen werden, weil die erforderliche Genau igkeit durch die Vielzahl der Rechenzyklen und Regel zyklen erreicht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter beschrieben und verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Spulmaschine in Frontan sicht,

Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht der Spulma schine,

Fig. 3 eine Darstellung der relativen Anordnung zwi schen Kontaktwalze und den Spulspindeln auf der Trommel,

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Regel einrichtung in Form eines Schaltbildes und

Fig. 5 ein Diagramm des Sollwertes des Drehwinkels und des Verlaufes der Winkelgeschwindigkeit über den wachsenden Durchmesser der Spule bzw. der Zeit.

In Fig. 1 ist ein Faden 1 dargestellt, der in Richtung eines Pfeiles 2 von einem Spinnschacht kontinuierlich einer Spulmaschine 3 zuläuft. Der Faden läuft über eine Verlegeeinrichtung 4 auf den Umfang einer Kontakt walze 5. Im Bereich unterhalb oder seitlich von der Kon taktwalze 5 ist ein Drehteller (Trommel) 6 um die Achse 7 drehbar bzw. schwenkbar gemäß Pfeil 8 gelagert. Auf der Trommel 6 sind zwei Spulspindeln 9 und 10 drehbar gelagert. In dem dargestellten Beispiel befinden sich die Achsen 11 und 12 der Spulspindeln 9 und 10 unterhalb der Achse 13 der Kontaktwalze 5 vertikal ausgerichtet. Auf der Spulspindel 9 befindet sich eine leere Hülse 14. Diese Spulspindel 9 ist in Arbeitsstellung gezeigt, also zu Beginn eines Aufwickelvorganges bzw. einer Spulrei se. Die Spulspindel 10 mit einer darauf befindlichen auf gewickelten Spule 15 befindet sich in der Reservestel lung, in der der Spulenwechsel durchgeführt wird.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Spulmaschine 3 so ausgebildet ist, daß gleichzeitig zwei Fäden 1 auf zwei Spulen 15 aufgewickelt werden. Die Spulmaschine 3 be sitzt einen Motor 16 für den Antrieb der Spulspindel 9 in der Arbeitsstellung und in der Reservestellung. Ein Mo tor 17 ist für den Antrieb der Spulspindel 10 in der Reservestellung und der Arbeitsstellung vorgesehen. Ein Motor 18 dient schließlich dem Antrieb der Trom mel 6. Ein Getriebe 19 dient der Übertragung des Dreh antriebes der beiden Motore 16 und 17 auf die Spulspin deln 9 und 10 trotz deren Verschwenkbarkeit über die Trommel 6. Die Spulmaschine 3 weist eine schematisch dargestellte Regeleinrichtung 20 auf. Eine Rechenein heit 21, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, kann Bestandteil der Regeleinrichtung 20 sein.

Fig. 3 verdeutlicht nach einmal die Relativlagen wäh rend einer Spulreise. Unterhalb der Kontaktwalze 5 ist die Spulspindel 9 mit ihrer Achse 11 und der leeren Hülse 14 zu Beginn des Wickelvorganges dargestellt. Der Umfang der Kontaktwalze 5 liegt am Umfang der Hülse 14 an. Während der Spulreise bzw. während des Aufspulvorganges wird die Trommel 6 gemäß Pfeil 8 gedreht, so daß die Spulspindel 9, auf der sich die Spule 15 bildet, im Rechtsdrehsinn ausweicht. Die Verschwen kung bzw. Drehung der Trommel 6 erfolgt dabei über einen Drehwinkel 22. Es versteht sich, daß sich dabei im gleichen Drehsinn die Spulspindel 10 mit der Trommel 6 dreht. Der Drehwinkel 22 vergrößert sich mit anwach sendem Durchmesser der Spule 15. Der Drehwinkel 22 ist der Winkel, der zwischen der Achse 11 der in Betrieb befindlichen Spulspindel 9 zu Beginn des Aufwickelvor gangs und nahezu am Ende einer Spulreise über der ortsfesten Achse 7 der Trommel 6 aufgespannt wird. Damit ist erkennbar, daß zu einem bestimmten Durch messer 23 der Spulspindel 15 ein bestimmter Drehwin kel 22 gehört. Aus Fig. 3 ist auch erkennbar, daß die Kontaktwalze 5 mit ihrem Umfang immer am Umfang der sich bildenden Spule 15 anliegt, wobei sich jedoch der Kontaktpunkt verändert. Diese Veränderung rich tet sich nach den geometrischen Verhältnissen der An ordnung der Teile zueinander. Im Verlauf einer Spulrei se kann der Kontaktpunkt zunächst so wandern, daß sich der Umschlingungswinkel, mit dem der Faden 1 den Umfang der Kontaktwalze 5 umschlingt, zunächst ver ringert, jedoch gegen Ende einer Spulreise wieder etwas vergrößert. Die Kontaktwalze 5 kann über eine hier nicht dargestellte Lagerung relativ zur Achse 7 der Trommel 6 ausweichbar gelagert sein. Es ist auch mög lich, eine Einrichtung zur Steuerung einer konstanten oder gesteuert veränderlichen Anpreßkraft der Kon taktwalze auf den Umfang der Spule 15 vorzusehen, die sich auf deren Betrieb befindlichen Spulspindel bildet.

In Fig. 4 sind schematisch wesentliche Elemente der Regeleinrichtung 20 und der Recheneinheit 21 darge stellt. Ein Sensor 24 dient der Erfassung der Drehzahl der Kontaktwalze 5. Ein Sensor 25 dient der Erfassung der Drehzahl der Spulspindel 9. Ein Sensor 26 erfaßt die Drehzahl der Spulspindel 10. Dem Motor 16 für den Antrieb der Spulspindel 9 ist ein Frequenzumrichter 27 zugeordnet. Entsprechend ist im Antrieb der Spulspin del 10 ein Frequenzumrichter 28 vorgesehen. Ein Oder glied 29 dient dem Wechsel der Arbeitsstellung bzw. Reservestellung zwischen den beiden Spulspindeln 9 und 10.

Die Recheneinheit 21 weist einen PID-Regler 30, ein Rechenglied 31, einen Speicher 32, in den eine Werteta belle 33 eingebbar ist, einen I-Regler 34 und einen wei teren PID-Regler 35 auf. Zu der Recheneinheit gehört auch ein Timer 36, der zur Erfassung der Zeit dient. Dem Motor 18 für den Antrieb der Trommel 6 ist ein Servor egler 37 vorgeschaltet. Im Motor 18 ist ein Resolver 38 angeordnet. Die einzelnen Elemente der Regeleinrich tung 20 sind so miteinander verbunden, wie dies durch die Linienführungen angedeutet ist. Dabei sind folgende Hinweiszeichen benutzt:
D = Durchmesser 23 der Spule 15 (veränderlich)
n_S = Drehzahl der Spulspindel 9 oder 10 (veränderlich)
n_K = Drehzahl der Kontaktwalze 5 (konstant)
phi = Drehwinkel 22 der Trommel 6 (veränderlich)
f = Frequenz
T = Zeit
omega = Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Trommel 6 (veränderlich)

Ein Index "ist" kennzeichnet eine veränderliche Größe in ihrem jeweils aktuellen Wert. Ein Index "soll" kenn zeichnet einen berechneten Sollwert. Mit DELTA ist ein Differenzwert bezeichnet.

In Fig. 5 ist der Verlauf des Drehwinkels phi der Trommel 6 als Funktion des Durchmesserzuwachses der Spule 15 über den Durchmesser D oder auch der Zeit dargestellt. Weiterhin ist der Verlauf der Winkelge schwindigkeit über der Zeit dargestellt. Diese Kurve verläuft mit hyperbolischem Charakter.

In der Folge werden zwei mögliche Betriebsweisen der Regeleinrichtung 20 der Spulmaschine 3 verdeut licht:

Bei einer ersten Betriebsweise ist eine Wertetabelle 33 im Speicher 32 der Recheneinheit 21 hinterlegt. In dieser Wertetabelle 33 sind den wachsenden Durchmes sern 23 der Spule 15 (z. B. in Spulenzuwachsraten von je 2 mm) bestimmte Drehwinkel 22 (phi_soll) zugeordnet. Bei Beginn der Spulreise wird mit dem Timer 36 die Zeit gemessen, die zu einem Spulendurchmesserzuwachs von z. B. 2 mm führt. Der jeweils aktuelle Durchmesser 23 (D) der Spule 15 wird aus der Drehzahl n_K der Kon taktwalze und der Drehzahl n_S der Spule 15 bzw. der Spulspindel 9, die sich gerade in Arbeitsstellung befin det, berechnet. Die Umfangsgeschwindigkeit der Kon taktwalze 5 ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Fadens 1, die als konstant angenommen wird. Damit ergibt sich das Anwachsen des aktuellen Durchmessers D der Spule 15

D = f(n_S, n_K)

Ist dieser festgelegte Spulenzuwachs DELTA D (z. B. 2 mm) erreicht, wird aus der Wertetabelle 33 der dazu gehörige Sollwert des Drehwinkels 22 (phi_soll) entnom men. Aus der gemessenen Zeit T und dem Sollwert des Drehwinkels wird die Winkelgeschwindigkeit omega berechnet

omega = f(phi_soll, T)

Mit dieser Winkelgeschwindigkeit omega wird die Trommel 6 weitergedreht, bis der nächste Spulenzu wachs DELTA D erreicht ist. Der dabei erreichte Dreh winkel ph_ist, geliefert vom Resolver 38 des Motors 18 der Trommel wird als Ist-Wert an den I-Regler 34 der Recheneinheit 21 zurückgeführt und mit dem Sollwert phi_soll aus der hinterlegten Wertetabelle 33 verglichen. Bei Abweichung wird die Winkelgeschwindigkeit ome ga vom I-Regler 34 der Regeleinrichtung 20 durch itera tive Annäherung korrigiert, so daß die Abweichung zwi schen phi_soll und phi_ist, im Verlauf der Spulreise immer kleiner wird.

Es ist aber auch möglich, die Regeleinrichtung 20 oh ne Hinterlegung einer Wertetabelle zu betreiben:

Der jeweils aktuelle Durchmesser 23 der Spule 15 (D) wird, wie oben, auch hier aus der Drehzahl n_K der Kon taktwalze 5 und der Drehzahl n_S der Spulspindel 9 oder 10 mit der Spule 15 berechnet. Die Umfangsgeschwin digkeit der Kontaktwalze 5 ist eine Funktion der Ge schwindigkeit des Fadens 1, mit der dieser zugeführt bzw. aufgespult wird.

D = f(n_S, n_K)

Hieraus und aus einer Konstanten, gebildet aus den geometrischen Daten der Spulmaschine 3, wird der da zugehörige Sollwert des Drehwinkel phi_soll errechnet.

phi_soll = f(D, Konstante)

Unter Einbeziehen der gemessenen Zeit T zwischen dem Start zweier Rechenzyklen und dem errechneten Wert des Drehwinkels phi_soll wird die Winkelgeschwin digkeit omega berechnet.

omega = f(phi_soll, T)

Beim Start der Spulreise (beim ersten Rechenzyklus) ist die Zeit T = 0, und somit ist auch die Winkelge schwindigkeit omega gleich 0. Die Trommel 6 steht still bis zum Beginn des zweiten Rechenzyklusses. Mit der errechneten Winkelgeschwindigkeit omega (< 0) wird die Trommel 6 weitergedreht bis der nächste Rechenzy klus einen neuen Wert der Winkelgeschwindigkeit ome ga ergibt.

Der Soll-Wert des Drehwinkels phi_soll wird mit dem Ist-Wert des Drehwinkels phi_soll geliefert vom Resolver 38 des Motors 18 der Trommel 6' verglichen. Bei Abwei chungen wird die Winkelgeschwindigkeit omega von dem I-Regler 34 der Regeleinrichtung 20 durch iterative Annäherung korrigiert, so daß die Abweichung zwi schen phi_soll und phi_ist im Verlauf der Spulreise immer kleiner wird.

Es ist erkennbar, daß die Trommel 6 während der Spulreise kontinuierlich angetrieben wird. Es gibt keine Stillstandszeiten. Lediglich die Winkelgeschwindigkeit omega wird in Schritten geändert und angepaßt.

Bezugszeichenliste

1

Faden

2

Pfeil

3

Spulmaschine

4

Verlegeeinrichtung

5

Kontaktwalze

6

Trommel

7

Achse

8

Pfeil

9

Spulspindel

10

Spulspindel

11

Achse

12

Achse

13

Achse

14

Hülse

15

Spule

16

Motor

17

Motor

18

Motor

19

Getriebe

20

Regeleinrichtung

21

Recheneinheit

22

Drehwinkel

23

Durchmesser

24

Sensor

25

Sensor

26

Sensor

27

Frequenzumrichter

28

Frequenzumrichter

29

Oderglied

30

PID-Regler

31

Rechenglied

32

Speicher

33

Wertetabelle

34

I-Regler

35

PID-Regler

36

Timer

37

Servoregler

38

Resolver

Claims

1. Spulmaschine zum Aufwickeln eines kontinuier lich zulaufenden Fadens (1) auf eine Spule (15), mit einem Drehteller (Trommel 6), auf dem zwei an treibbare Spulspindeln (9, 10) drehbar gelagert sind, mit einer Verlegeeinrichtung (4) und einer Kon taktwalze (5), die dem Drehteller (6) im Fadenlauf vorgeordnet sind, wobei die Kontaktwalze (5) in Umfangskontakt mit der Spule (15) steht, die sich auf der in Betrieb befindlichen Spulspindel (9 oder 10) bildet, und der Abstand zwischen der Achse (13) der Kontaktwalze (5) und der Achse (11) der in Betrieb befindlichen Spulspindel (9) im Sinne einer Vergrößerung entsprechend dem wachsenden Durchmesser der Spule (15) veränderbar ist, da durch gekennzeichnet, daß für die kontinuierliche Drehung des Drehtellers (6) während der Spulreise eine Regeleinrichtung (20) vorgesehen ist, daß die Spulmaschine (3) eine Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens (1) und eine Ein richtung zur Ermittlung der Drehzahl der in Be trieb befindlichen Spulspindel (9) aufweist, und daß die Regeleinrichtung (20) eine Recheneinheit (21) zur Berechnung des jeweiligen aktuellen Durch messers der sich auf der in Betrieb befindlichen Spulspindel (9 oder 10) bildenden Spule (15) und der jeweiligen aktuellen Winkelgeschwindigkeit des Drehtellers aufweist, wobei die Winkelge schwindigkeit aus dem Spulendurchmesser und dem Ist-Wert einer Winkelerfassungseinheit des Drehtellers, insbesondere eines Resolvers (38), er rechnet wird.

2. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß als Recheneinheit (21) ein Mikropro zessor vorgesehen ist.

3. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens (1) eine Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Kontaktwalze (5) aufweist.

4. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Teil der Regeleinrichtung (20) zur Berechnung des aktuellen Spulendurchmessers aus der Geschwindigkeit des Fadens (1) und der Dreh zahl der in Betrieb befindlichen Spulspindel (9 oder 10) auch für die Berechnung der Winkelgeschwin digkeit für die Drehung des Drehtellers (6) ausge bildet ist.

5. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktwalze (5) relativ zu der Achse (7) des Drehtellers (6) und damit zu der je weiligen Spulspindel (9 oder 10) ausweichbar gela gert ist, und daß eine Einrichtung zur Steuerung einer konstanten oder gesteuert veränderlichen Anpreßkraft der Kontaktwalze (5) auf die in Be trieb befindliche Spulspindel (9 oder 10) vorgese hen ist.

6. Spulmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (21) einen Speicher zur Aufnahme einer Wertetabelle für den Sollwert des Drehwin kels des Drehtellers (6) in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spule (15) aufweist.

7. Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens (1) auf eine Spule (15) einer Spulmaschine (3), bei dem ein Drehteller (6), auf dem zwei antreibbare Spulspindeln (9, 10) drehbar gelagert sind, gegenüber einer Kontaktwalze (5) über eine Regeleinrichtung dreht wird und der Faden (1) mit einer Verlegeeinrichtung (4) über die Kontaktwalze (5) auf die Spule (15) aufgewickelt wird, wobei der Abstand zwischen der Achse .(13) der Kontaktwalze (5) und der Achse (11 oder 12) der in Betrieb befindlichen Spul spindel (9 oder 10) im Sinne einer Vergrößerung entsprechend dem wachsenden Durchmesser der Spule (15) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehteller (6) kontinuierlich mit sich von Rechenzyklus zu Rechenzyklus ändernden Winkelgeschwindig keiten unabhängig von einer Hubbewegung der Kontaktwalze (5) ge dreht wird, wobei die jeweils aktuelle Winkelgeschwindigkeit aus dem aktuellen Spulendurchmesser und dem Ist-Wert einer Winkel erfassungseinheit des Drehtellers, insbesondere eines Resolvers (38), errechnet wird und der Verlauf der sich ändernden Winkelgeschwindigkeiten einen hyperbolischen Charakter hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß Rechenzyklen Verwendung finden, die in über die Spulreise konstanten Zeitabständen, insbesondere in 10 msec, wiederholt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Änderung der aktuellen Winkel geschwindigkeit des Drehtellers (6) für jeden Re gelzyklus in Abhängigkeit eines konstanten Zu wachses des Durchmessers der Spule (15) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die jeweilige aktuelle Winkelge schwindigkeit des Drehtellers (6) aus dem jeweils vorangegangenen Regelzyklus errechnet wird.