DE4115571A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung des motors fuer den kettbaumantrieb an textilmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Motors für den Kettbauman­ trieb an Textilmaschinen, insbesondere Kettenwirkma­ schinen oder Webmaschinen, mit einem die Differenz zwischen gelieferter und verarbeiteter Fadenlänge zwi­ schenspeichernden Fadenzwischenspeicher, dem in seinen beiden Grenzlagen Kontaktgeber zur Erfassung der Grenz- IST-Werte für den Regler des Motors zugeordnet sind.

Eine Vorrichtung dieser Art ist u. a. durch die DE 39 35 205 A1 bekannt geworden. Diese Vorrichtung besitzt einen über einen regelbaren Motor angetriebenen Kettbaum. Dieser Motor soll so angesteuert werden, daß er mit seinem Kettbaum pro Umdrehung der Hauptwelle der Maschine eine vorgegebene Fadenlänge zur Verarbeitung frei gibt.

Unregelmäßigkeiten, die insbesondere bei plötzlichen Musteränderungen durch die Trägkeit des Antriebes auftre­ ten können, nimmt ein zusätzlicher Fadenzwischenspeicher auf.

Diesem Fadenzwischenspeicher sind in mindestens 2 Grenz­ lagen Sensoren zugeordnet, die dem Regler für den Motor Steuerinformationen zuführen. Dieser Regler arbeitet nach dem Prinzip der gemeinhin bekannten Zweipunktregler. Diese Regler haben den Nach­ teil, daß sie beim Erreichen eines Sensors durch das Aufschalten einer höheren Grundspannung relativ schnell den Antrieb so beschleunigen, daß der Fadenzwischen­ speicher den Sensor in der anderen Grenzlage erreicht. Das ist nachteilig, weil auf diese Weise durch die stän­ digen Beschleunigung- und Verzögerungsvorgänge viel Energie verbraucht wird.

Außerdem verändert sich durch die unterschiedliche Aus­ lenkung des Fadenzwischenspeichers, der üblicherweise mittels Federn belastet wurde, die Fadenspannung in der Kettfadenschar.

Das führt zu unterschiedlicher Fadeneinarbeitung und zu unterschiedlichen Flächengewichten des erzeugten tex­ tilen Flächengebildes.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles versuchte man einerseits die Massen und die Reibung der Fadenzwischenspeicher extrem zu verringern und Belastungsmittel zu verwenden, die über relativ große Wege der Fadenzwischenspeicher die Fadenschar mit einer gleichbleibend niedrigen Kraft beaufschlagen.

Die besonderen Belastungsmittel - Membrankolben - erfor­ dern jedoch die Einführung eines zusätzlichen Energiesy­ stems an der Maschine. Das verteuerte die Herstellung und die Wartung dieser Maschine.

Die Konstrukteure der Regler versuchten, durch besondere Elemente im Schaltkreis die Regelzeitkonstante zu beein­ flussen und das Dämpfen dieser Regelschwingungen zu fördern. Dadurch wurden die Regler einerseits teuer und andererseits auf einen bestimmten Betriebszustand - zum Beispiel eine bestimmte Betriebsdrehzahl- orientiert.

Die Verwendung von Analog-Reglern könnte zwar diese Nachteile weiter reduzieren, aber nicht beseitigen.

Aus diesem Grunde orientierte man sich insbesondere bei den Herstellern der Kettenwirkmaschinen darauf, dem Kettbaumantrieb ein Steuerprogramm vorzugeben das sich an der zu verarbeitenden Fadenlänge orientiert (vergleiche z. B. DE 31 11 112). Eingriffe in das Programm werden nur vorgenommen, wenn extreme Abweichungen auftreten.

Im übrigen verläßt man sich darauf, daß im Bereich der Maschenbildungsstelle elastische Elemente vorhanden sind, die die Fadenlängendifferenzen bei der Verarbeitung mit aufnehmen.

Das ist insbesondere dort nicht möglich, wo im Bereich der Fadenverarbeitung Elemente vorgesehen sind, die praktisch keine Elastizität aufweisen.

Das ist u. a. bei der Verwendung von Polplatinen der Fall.

Ziel der Erfindung ist es, die Differenzen in der Faden­ einarbeitung weitgehend auszuschalten und Schwankungen des Flächengewichtes zu vermeiden. Dabei sollen unabhän­ gig von der Elastizität der am Verarbeitungsprozeß betei­ ligten Elemente ständig einheitliche günstige Verarbei­ tungsbedingungen gesichert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Regelprozeß so zu gestalten, daß einerseits extreme Differenzen zwischen der gelieferten und der verarbeiteten Fadenlän­ ge keine Auswirkungen auf die Fadenspannungen vor der Verarbeitungsstelle haben und daß die optimalen Zufüh­ rungsbedingungen schnell und schwingungsfrei wieder erreicht werden. Die Vorrichtung soll einfach bleiben und Havarien mit hoher Sicherheit ausschließen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren, gelöst.

Die bei Erreichen der Grenzpositionen der Fadenzwischen­ speicher auszulösenden Steuerfunktionen können fallspezi­ fisch gestaltet werden. Die Fadenzwischenspeicher ver­ bleiben über einen relativ langen Zeitraum schwingungs­ frei in der optimalen Position.

Auch beim Auftreten extremer Differenzen zwischen gelie­ ferter und verarbeiteter Fadenlänge wird in sehr kurzer Zeit nach einer schnellen Folge von Regelvorgängen die optimale Fadenzwischenspeicherposition wieder erreicht.

Die Ausführung nach Anspruch 2 ist dann sehr zweckmäßig, wenn an der Maschine Kettbäume verarbeitet werden müssen, deren Anfangswickeldurchmesser größere Abweichungen von ei­ nander aufweisen.

Die Ansprüche 3 bis 5 beinhalten Steuerparameter, die sich insbesondere an Kettenwirkmaschinen besonders be­ währt haben.

Die im Anspruch 6 beschriebene Regelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt eine einfache Realisie­ rungsmöglichkeit des Verfahrens an den üblichen Textilma­ schinen dieser Art.

An Textilmaschinen die - wie heute üblich - elektroni­ sche Steuerungen besitzen, ist es zweckmäßig die Be­ schleunigungs- und Verzögerungsprogramme den dort vor­ handenen Baugruppen mit zuzuordnen. In der Regel reicht der überschüssige Speicherplatz aus, um diese Steuerpro­ gramme zu speichern und abzuarbeiten Dieser Regler mit Korrekturprogrammen für jede Grenz­ position, der nur je einen Auslöseimpuls benötigt, ge­ stattet es auch, daß die den Maschenbildungselementen unmittelbar vorgeordneten Fadenwippen, die die während des Maschenbildungszyklus auftretenden Spannungsdiffe­ renzen ausgleichen, auch die nötigen Impulse für die Regelung der Fadenlieferung geben können.

Ihnen sind zu diesem Zweck die Kontaktgeber in ihren Grenzpositionen zuzuordnen.

Ein zusätzlicher Fadenzwischenspeicher mit großer Spei­ cherfähigkeit ist dann nur noch für solche Fadensysteme erforderlich, bei denen erhebliche plötzliche Änderungen im Fadenverbrauch technologisch bedingt sind.

Das ist z. Bsp. bei Polfadensystemen der Fall, die in polfreien Bereichen in der Grundware nur als Stehschuß eingebunden sind.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeich­ nungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Arbeitsele­ mente für die Kettfadenzuführung an einer Kettenwirkmaschine;

Fig. 2 ein Spannungs- Zeitschaubild zur Darstellung des Beschleunigungs- und Bremsprogrammes in Abhängigkeit von den Impulsen der Kontaktgeber an dem Fadenzwischenspeicher;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Arbeitsele­ mente für die Kettfadenzuführung unter Vermei­ dung eines zusätzlichen Fadenzwischenspeichers.

Die Maschine entsprechend dem Ausführungsbeispiel ist eine Kettenwirkmaschine auf dem Prinzip der Häkelgalon­ technik. Sie dient insbesondere der Herstellung von frottierartigen Polgewirken.

Die den Verarbeitungselementen 2 zugeführte Kettfaden­ schar 1 wird über eine Fadenwippe 3 und einen Fadenzwi­ schenspeicher 4 von einem angetriebenen Kettbaum 8 gelie­ fert. Der Fadenzwischenspeicher 4 besteht aus einem ortsfesten Fadenleitelement 40 und einem beweglichen Fadenleitelement 45.

Das bewegliche Fadenleitelement 45 wird durch den Trag­ hebel 41 geführt. Die Belastung des Traghebels 41 erfolgt durch den starr angelenkten Belastungshebel 42. An diesem greift eine ortsfest aufgehangene Feder 43 an.

Ein Teil des Belastungshebels 42 bildet ein Kontaktele­ ment 421, das mit ortsfesten Kontaktgebern 51 und 52 zusammenwirken kann. Die Kontaktgeber 51 und 52 sind über Leitungen 53 und 54 mit Programmspeichern 55 und 56 verbunden. Der Programmspeicher 55 beinhaltet ein Be­ schleunigungsprogramm und der Programmspeicher 56 ein Bremsprogramm.

Werden die Programmspeicher 55, 56 über ihre jeweiligen Kontaktgeber 51, 52 aktiviert, werden deren Programme über die Verarbeitungseinheit 57 zu Steuerbefehlen verarbei­ tet, die über einen D/A Wandler 58 und einen Verstärker 6 den Motor 7 steuern.

Dieser Motor 7 treibt über ein Übersetzungsgetriebe 71 den Kettbaum 8.

Die Arbeitsweise dieses Regelsystems für die Zuführung von Kettfadenscharen soll in Verbindung mit Fig. 2 erläu­ tert werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Spannungs-Zeit-Schaubild in Verbin­ dung mit Impulsdiagrammen 511, 521 der Kontaktgeber 51, 52.

Befindet sich der Fadenzwischenspeicher 4 mit seinen beweglichen Fadenleitelement 45 in einer Position, bei der die geringste Fadenlänge zwischengespeichert wird, gelangt das Kontaktelement 421 des Belastungshebels 42 in den Bereich des Kontaktgebers 51. Der so ausgelöste Impuls ist im Impulsdiagramm 511 in Fig. 2 angezeigt.

Befindet sich das bewegliche Fadenleitelement 45 des Fadenzwischenspeichers 4 in einer Position, in der eine große Fadenreserve gespeichert wird, gelangt das Kontakt­ element 421 des Belastungshebels 42 in den Bereich des Kontaktgebers 52. Die dadurch gewonnenen Impulse werden durch das Impulsdiagramm 521 in Fig. 2 dargestellt. Die jeweils ansteigende Flanke eines Impulses ist der Auslöser für die jeweils zugeordneten Programme der Programmspeicher 55 und 56.

Das Beschleunigungsprogramm 55, das durch den Kontaktge­ ber 51 ausgelöst wird, besteht aus einem Rechteckimpuls, dessen Amplitude vorzugsweise 50% der anliegenden aktu­ ellen Grundspannung U des Reglers entspricht.

Die Wirkungszeit dieses Rechteckimpulses liegt beispiels­ weise bei 50 Millisekunden. Nach Ablauf dieser Zeit geht die Spannung auf die Grundspannung U zurück.

In dieser Zeit wurde jedoch die Grundspannung um eine Stufe Us von etwa 0,4 Prozent der ursprünglichen Grund­ spannung U erhöht.

Diese jetzt erreichte Grundspannung U ist die Ausgangs­ spannung für den nächsten Regelvorgang.

Die zeitlich begrenzte Erhöhung der Spannung um 50% ist ein Erfahrungswert und hat sicher nur beispielhaften Charakter. Es ist durchaus möglich, daß man diese Ampli­ tude auch in anderen Verhältnissen, z. B. zwischen 30 und 70% der Ausgangsspannung ansetzt.

In einem bestimmten Verhältnis dazu steht die Wirkungs­ dauer dieses Impulse.

Beide Parameter, die Amplitude und die Wirkungsdauer, müssen geeignet sein, den Kettbaum so zu beschleunigen, daß das bewegliche Fadenleitelement eine Position einnimmt, die über eine längere Zeit beibehalten werden kann.

Angestrebt wird eine Position, bei der das Kontaktelement nahe am Kontaktgeber 51 steht. Die Rückführung dieses Regelimpulses auf eine stufenförmig erhöhte Grundspannung hat den Zweck, die Zahl der Regelvorgänge insgesamt zu reduzieren. Dabei wird angestrebt, dieses Niveau der Grundspannung etwa dem sich reduzierenden Kettbaumdurch­ messer umgekehrt proportional anzupassen.

Der Regelfall wird sein, daß eine Korrektur nur mit einem Beschleunigungsprogramm des Programmspeichers 55 benutzt wird.

Es kann jedoch auch vorkommen, daß, insbesondere beim Anlegen eines neuen Kettbaumes oder beim Arbeiten pol­ freier Bereiche, Bremsimpulse eingesteuert werden müssen. Im Prinzip gleichen diese Bremsprogramme den Beschleunigungsprogrammen. Der Unterschied besteht ledig­ lich darin, daß die jeweilige Ausgangsspannung durch einen negativen Rechteckimpuls mit einer Amplitude von beispielsweise minus 50 Prozent über eine vorgegebene Zeit t2 reduziert wird.

Diesem Rechteckimpuls kann wahlweise eine negative oder positive Stufung der Grundspannung zeitlich zugeordnet werden. Letzteres bleibt der jeweiligen Gestaltung des Programmes für den Bremsvorgang überlassen.

Es ist auch möglich unterschiedliche Beschleunigungspro­ gramme und Bremsprogramme in jedem der Programmspeicher 55, 56 vorzusehen. Für die Auswahl des jeweiligen Program­ mes können weitere Geber in der Maschine neben dem Kon­ taktgeber 51 oder 52 vorgesehen sein.

So kann man z. B. das vom Kontaktgeber 51 gewählte Programm von einem Drehzahlsignal der Hauptwelle abhängig machen, das zwischen Betriebsdrehzahl und Kriechgang unterscheidet.

In bezug auf den Kontaktgeber 52 und das von ihm ausge­ wählte Bremsprogramm wäre eine Unterscheidung dahingehend zweckmäßig, ob es sich um den normalen Betriebszustand oder um das eben begonnene Abarbeiten eines neuen Kett­ baumes handelt.

Hier könnte ein von Hand betätigter Schalter oder ein Zeitschalter, der vom Zeitpunkt des Einlegens des neuen Kettbaumes zählt, die Auswahlfunktion für das Programm übernehmen.

Bei Fadensystemen, bei denen der Fadenverbrauch keinen großen Sprüngen unterliegt, wie z. B. bei einem Wirkfaden oder bei einem im Warengrund eingearbeiteten Schußfaden, kann man auf den zusätzlichen Fadenzwischenspeicher 4 verzichten.

In diesem Falle wären die Kontaktgeber 51, 52, wie in Fig. 3 gezeigt, der Fadenwippe 3 zuzuordnen. Diese Faden­ wippe 3 hat in der Regel die Aufgabe, während des Ma­ schenbildungszyklus die Fadenspannung aufrecht zu erhalten. Wandert das Bewegungsspiel der Fadenwippe 3 in den Bereich eines der Kontaktgeber 51, 52, so löst der erste Impuls oder einer der folgenden Impulse - je nach Vorgabe - das Beschleunigungs- oder Bremsprogramm aus und der Motor 7 für den Antrieb des Kettbaumes 9 wird auf die neuen Antriebsparameter eingestellt.

Alle weiteren Vorgänge entsprechen denen, die in bezug auf den Fadenzwischenspeicher 4 beschrieben wurden. Betrachtet man diese Regelung sehr abstrahiert dann sieht man, daß man hier eine reine Fadenspannungsregelung vor sich hat.

Die Praxis hat gezeigt, daß mit dieser Fadenspannungsre­ gelung eine höhere Gleichmäßigkeit im Flächengewicht des hergestellten textilen Erzeugnisses erreicht wird, als sie fadenlängengesteuerte Systeme ermöglichen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Fadenspannung vor den Verarbeitungselementen auf das technologisch optimale Niveau eingestellt werden kann und dort mit hoher Sicherheit gehalten wird.

Die Zahl der Fadenbrüche kann auch bei sehr empfindlichen Garnen - z. B. nach dem Offenendprinzip gesponnenen Baum­ wollgarnen - sehr stark reduziert werden.

Beim Anlegen eines neuen Kettbaumes 8 kann man in der Regel auf die Eingabe des Anfangsdurchmessers verzichten, wenn der Durchmesser innerhalb bestimmter, recht grober Grenzen gesichert werden kann.

Wird ein Kettbaum mit einem sehr kleinen Anfangsdurchmes­ ser vorgelegt, dann ist es zweckmäßig, über das Programm die dazu passenden Parameter einzugeben. Der Regelvorgang kann dann sofort in normaler Weise beginnen.

Das Prinzip des Reglers ist nach wie vor das einen Zweipunktreglers. Das Besondere an diesem Regler ist jedoch, daß dann, wenn eine definierte Regelabweichung auftritt, die zu regelnde Größe nach einem vorgebbaren, feststehenden Steuerprogramm in die optimale Position zurückgeführt wird.

In diesem Steuerprogramm können maschinenspezifische Parameter mit berücksichtigt werden. Zusätzliche Dämp­ fungselemente im Regler erübrigen sich.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

  1 Kettfadenschar
  2 Fadenverarbeitungselemente
  3 Fadenwippe
 31 Feder
  4 Fadenzwischenspeicher
 40 Fadenleitelement, ortsfest
 41 Traghebel
 42 Belastungshebel
421 Kontaktelement
 43 Feder
 45 Fadenleitelement, beweglich
  5 Regler
 51 Kontaktgeber, minimale Fadenreserve
511 Impulsdiagramm
 52 Kontaktgeber, maximale Fadenreserve
521 Impulsdiagramm
 53 Leitung
 54 Leitung
 55 Speicher, Beschleunigungsprogramm
 56 Speicher, Bremsprogramm
 57 Verarbeitungseinheit
 58 D/A-Wandler
  6 Verstärker
  7 Motor
 71 Übersetzungsgetriebe
  8 Kettbaum
U (U′) Grundspannung vor dem Korrekturvorgang
Uz (Uz′) Zusatzspannung - positiv - Beschleunigungspro­ gramm
Ub (Ub′) Zusatzspannung - negativ - Bremsprogramm
Us (Us′) Stufe - positiv - der Grundspannung nach jedem Korrekturvorgang
(Us′′) Stufe - negativ - der Grundspannung nach jedem Bremsvorgang

Claims (11)

1. Verfahren zur Regelung des Motors für den Kettbauman­ trieb an Textilmaschinen, insbesondere Kettenwirkmaschi­ nen oder Webmaschinen, mit einem die Differenz zwischen gelieferter und verar­ beiteter Fadenlänge zwischenspeichernden Fadenzwischen­ speicher,

• - dem in den beiden Grenzlagen Kontaktgeber zur Erfassung der Grenz-IST-Werte für den Regler zugeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschleunigung des Motors mit Hilfe eines gespei­ cherten Beschleunigungsprogrammes erfolgt,

• - das zur Grundspannung U eine Zusatzspannung (Uz) von etwa 0,3 . . . 0,7 _* U über eine vorgebbare Zeit t1 addiert,
• - nach jedem Korrekturvorgang die Grundspannung (U) stufenweise um einen Betrag (Us) von etwa 0,002 . . . 0,006 _* U erhöht und
• - das Beschleunigungsprogramm durch den Kontaktgeber (51) im Bereich der minimalen Auslenkung des Fadenzwi­ schenspeichers (45) auslösbar ist; und

daß die Verzögerung des Motors (7) ebenfalls mit Hilfe eines gespeicherten Bremsprogrammes erfolgt,

• - das zur Grundspannung (U) eine negative Zusatzspannung (Ub) von etwa 0,3 . . . 0,7 _* U über eine vorgegebene Zeit (t2) addiert und
• - das Bremsprogramm durch den Kontaktgeber (52) im Be­ reich der maximalen Auslenkung des Fadenzwischenspei­ chers (45) auslösbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Bremsprogramm die Grundspannung (U) nach erfolgter Korrektur durch eine negative Zusatzspannung (Us′′) stufenweise reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wirkungszeit (t1, t2) der Zusatzspannun­ gen (Uz, Ub) einstellbar ist und vorzugsweise etwa 50 Millisekunden beträgt.

4. Verfahren nach, Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zusatzspannung (Uz, Ub) ca. 50% der aktu­ ellen Grundspannung (U) vor jedem Korrekturvorgang beträgt.

5. Verfahren nach, den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Größe der Stufe (Us) zur neuen Grundspannung (U) nach, jeder Korrektur ca. 0,004 _* U beträgt.

6. Regelvorrichtung zur Regelung der Drehzahl des Motors für das Antreiben des Kettbaumes nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem die Differenz zwischen gelieferter und verarbeiteter Fadenlänge zwischenspeichernden Fadenzwischenspeicher, dem in den beiden Grenzlagen Kontaktgeber zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Kontaktgeber (51) im Bereich der minimalen Auslenkung des Fadenzwischenspeichers (45) ein Pro­ grammspeicher (55) für ein Beschleunigungsprogramm zugeordnet ist,

• - das zur Grundspannung (U) eine erste konstante Zusatzspannung (Us = U _* 0,2 . . . 0,7) für eine konstante, einstellbare Zeit (t1) addiert und
• - die Grundspannung (U) nach jedem Korrekturvorgang stufenförmig um einen gleichbleibenden Betrag von etwa 0,002 . . . 0,005 erhöht, und

daß dem zweiten Kontaktgeber im Bereich der maximalen Auslenkung des Fadenzwischenspeichers ein zweiter Programnmspeicher (56) für ein Bremsprogramm zugeordnet ist,

• - das zur Grundspannung (U) eine zweite konstante negative Zusatzspannung (U2 = U _* 0,2 . . . 0,07) für konstante, einstellbare Zeit (t2) addiert und daß beide Programmspeicher (55, 56) mit ihren Kontaktge­ bern (51, 52) elektrisch verbunden sind.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungsprogramm und das Bremsprogramm in einem Mikroprozessor gespeichert ist, dessen Eingang mit den Impulsgebern (51, 52) elektrisch verbunden ist, und dessen Ausgang über einen D/A Wandler (50) und einen Verstärker (60) zum Motor (7) führt.

8. Regelvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Impulsgeber (51, 52) der den Fadenverarbeitungselementen (2) unmittelbar vorgeord­ neten Fadenwippe (3) zugeordnet sind.