EP0770030B1 - Verfahren zum steuern des drehantriebs einer aufspulmaschine - Google Patents

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EP0770030B1
EP0770030B1 EP95925802A EP95925802A EP0770030B1 EP 0770030 B1 EP0770030 B1 EP 0770030B1 EP 95925802 A EP95925802 A EP 95925802A EP 95925802 A EP95925802 A EP 95925802A EP 0770030 B1 EP0770030 B1 EP 0770030B1
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EP
European Patent Office
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spool
contact roller
diameter
turntable
accordance
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EP95925802A
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Heiner Kudrus
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NEUMAG Neumuenstersche Maschinen und Anlagenbau GmbH
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NEUMAG Neumuenstersche Maschinen und Anlagenbau GmbH
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52—Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H67/00—Replacing or removing cores, receptacles, or completed packages at paying-out, winding, or depositing stations
    • B65H67/04—Arrangements for removing completed take-up packages and or replacing by cores, formers, or empty receptacles at winding or depositing stations; Transferring material between adjacent full and empty take-up elements
    • B65H67/044—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession
    • B65H67/048—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession having winding heads arranged on rotary capstan head
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the Rotary drive of at least one winding spindle Turntables of a winding machine for one continuously starting thread, which continues with a traversing device and a contact roller upstream of the turntable in the thread path is provided, in which the contact roller by controlling the Rotary drive of the turntable in constant circumferential contact with the increasing in diameter in the course of the coil travel, from the or one of the two winding spindles carried package is held.
  • EP 0 374 536 B1 describes such a method for Controlling the rotary drive of a winding machine, in which the stroke the slightly movable contact roller over a Sensor is queried and the rotary drive is controlled in this way is that a peripheral contact between the contact roller and Coil pack is guaranteed.
  • the invention has for its object a method for To control the rotary drive of a winding machine, that works reliably and in a simple way and not for Swing tends.
  • this object is achieved by calculating the respective diameter of the coil package by forming the Quotient of the product of the rotational speed (rotational speed) the contact roller and the diameter of the contact roller to the Rotation speed (speed) of the coil package carrying winding spindle, determining the angular position of the Spool package carrying spool on their turning circle, at the the extent of the coil package with the contact roller in Circumferential contact is, from the calculated respective Diameter of the coil package, and control of the rotary drive of the turntable in such a way that the coil pack carrying Spool spindle on its turning circle the determined angular position occupies.
  • the speed of rotation of the bobbin spindle will also preferably by querying a sensor that detects them determined when using a synchronous motor for the drive
  • the winding spindle can also do the synchronous motor driving signal can be used immediately.
  • a preferred embodiment is characterized by this from that the respective angular position of the coil package load-bearing winding spindle on its turning circle at which the circumference the coil pack is in circumferential contact with the contact roller, is read from a table in which the Angle / diameter relationship is stored. Alternatively However, an exact calculation can also be made using the geometric relationship.
  • the contact roller is held in a loaded rocker is, the pressure acting on the rocker, the contact pressure of the contact roller on the load determining the bobbin pack the angular position of the winding spindle and thus of that respective diameter of the one sitting on the winding spindle Coil package is dependent. It is preferred that the on the force acting on the rocker depends on its angular position is and the angular position of the coil spindle the respective The diameter of the coil pack is set accordingly in this way is that the contact force of the contact roller on the Coil package assumes a predetermined value.
  • the winding machine shown in Figure 1 has one Turntable 10 on which carries two winding spindles 14. Above of the turntable 10 is an upstream in the thread course Contact roller 12 rotatably attached to its own axis. The Contact roller 12 is in circumferential contact with the on the each operated winding spindle 14 forming coil package 16. One above the contact roller 12 on a support arm 7 attached traversing device 3 moves the thread 5 perpendicular to the rotating movement of the rotating winding spindle 14. A housing 1 of the winding machine takes the support arm 7, the Contact roller 12 and the turntable 10 on. In the in the Figures 1 and 2 illustrated embodiments of the Invention, the contact roller 12 is stationary, that is not radial movable.
  • A is the target rotation speed of the contact roller 12
  • Specifying setpoint generator 21 controls via a converter 23 a first motor 25 driving the contact roller 12
  • Setpoint signal of the setpoint generator 21 continues to a Given computer 27, which as a further input signal a sensor 29 a the actual speed of rotation Coil spindle 14 receives the corresponding signal.
  • the computer 27 outputs an address signal to a table 31 from which the read value is input to a controller 33 which controls the motor 35 which drives the turntable 10.
  • the turntable 10 is rotated clockwise according to FIG. 1, counterclockwise according to FIG.
  • the rotary drive of the turntable 10 is controlled in such a way that the rotational speed nT of the contact roller and the rotational speed nS of the winding spindle 14 are continuously determined.
  • the angle ⁇ is calculated at which a concern the contact roller 12 to the circumference of the coil package 16 is guaranteed. It can for the embodiment According to FIG. 1, this calculation is based on that from FIG take geometric relationship, preferably however, this is done - as shown in Figure 2 - via the Table 31, in which the respective angular positions of the Spool spindle 14 depending on the respective diameter the coil pack 16 are entered.
  • the drive of the turntable 10 can also be controlled in this way be that this during the coil travel by one fixed angular amount is rotated further. In this case such a further rotation of the turntable 10 always takes place when the respective diameter of the coil package 16 ⁇ m an amount has increased that such a further turning of the Turntable to maintain the desired circumferential contact the contact roller requires.
  • the contact roller 12 can also, as in Figures 3a and 3b shown, are held in a loaded rocker 18, the load of the rocker 18 the contact pressure of the contact roller determined on the coil package 16.
  • a Training can the load acting on the rocker 18 - about by the provision of a spring 20 acting on the rocker or by using a pneumatically operated Cylinder - depending on the diameter the bobbin pack 16 seated on the bobbin spindle 14 can be set.
  • Figures 3a and 3b show the shifting of the Contact roller 12 spring 20 tensioned to different degrees. It is clearly visible in the course of the coil travel wandering line of contact between the contact roller 12 and the coil pack 16.
  • a predetermined Contact force of the contact roller 12 on the coil package 16 is the angular position of the winding spindle 14 as a function of respective diameter of the coil pack 16 set such that the contact roller assumes a position in which the spring 20 via the rocker 18 a corresponding force generated.
  • Figure 4 shows symbolically the control of a winding process.
  • everybody Switching step of the motor 35 therefore causes a rotation of the Turntable 10 by 0.00036 °.
  • the control works intermittently.
  • the serial number of the Clock is denoted by x.
  • the control unit is like this programmed that a switching operation is carried out in each case is when the diameter DS of the coil 16 a predetermined Has reached or exceeded the value.
  • Example takes the given diameter from Clock by clock by 0.1 mm. This increment is in the device entered.
  • the speed nS of the coil 16 measured with the sensor 29.
  • the speed nT is also the Contact roller 12 measured with a sensor 36. From the two Speeds and the diameter d of the contact roller 12 is the instantaneous diameter DS of the coil 16 is calculated.
  • D (x) is the diameter, which is assigned to the bar with the consecutive number x is.
  • the momentary calculated from the measured speed nS Diameter DS is with the given diameter D (x) compared. If D (x) has not yet been reached, the Repeat cycle. If the current diameter DS is equal to or slightly larger than D (x), then first checked whether the current diameter DS already reaches the predetermined final diameter Dmax of the coil 16 Has. If this is the case, the wrapping process is stopped, and the drive of the turntable 10 is switched off. If but the current diameter DS still the final diameter Dmax has not reached, the consecutive number x is increased by 1.
  • the angle ⁇ (x) belonging to the current diameter DS is calculated using the formula given in FIG. 11. Then the difference ⁇ (x) between the angle ⁇ (x) and the previously reached angle ⁇ (x - 1). Of the Difference angle ⁇ (x) with the reduction i multiplied. This gives the angle by which the Motor 35 must turn. The difference angle is attached to the Control unit 35a of the motor 35, which the calculated change. This process happens so often repeated until the final diameter Dmax is reached.
  • the winding process illustrated by Figure 5 is compared to the process according to Figure 4 by two differences marked: It is assumed that the speed nT the contact roller 12 is constant. The constant speed nT is also entered into the device. A sensor for that Measurement of nT is not intended. The second difference is to enter a table that everyone single stroke x individually a diameter D (x) assigns. The differences between the diameters successive bars can be of different sizes. This can e.g. B. be useful if to replace a full Spool against an empty tube for an extended time interval is required.
  • the embodiment of Figure 6 differs from the exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, that in addition to the diameters, the corresponding ones Angle ⁇ (x) can be entered in the form of a table. This is advantageous if a controller is used that an arithmetic calculation according to that in FIG. 11 specified formula can not perform.
  • control unit receives the Instruction, the angular position ⁇ from step to step to change in each case by a constant difference angle.
  • the associated diameters are the same as in FIG specified formula calculated and in the form of a table entered.
  • the motor 35 is the one with no intermediate gear directly with the shaft of the turntable (10) is coupled with one in the Incremental encoder not shown separately fitted. This transmits every revolution of the motor 35 a certain number I of pulses to one to the motor belonging control unit (example: 10,000 pulses per Revolution).
  • the difference angle ⁇ (x) is calculated.
  • the control unit of the motor 35 compares the number of pulses that the incremental encoder sends with the number of pulses determined by the computer. When this is reached, the control unit switches off the engine 35.
  • the control unit receives analogous to Figure 7, the instruction, the angular position ⁇ from step to step by a constant difference angle to change.
  • the assigned diameters are in Entered the form of a table.
  • the motor 35 is immediate connected to the shaft of the turntable 10, so that the motor 35 and turntable 10 their angular position always in the same Change dimension. The comparison between that of the calculator determined pulse number and the number of incremental encoders emitted pulses take place in the computer.
  • the motor 35 is with equipped with an absolute encoder. Every angular position of the Motor 35 and the turntable directly coupled to it 10 is assigned an absolute value. A full turn is e.g. B. divided into 4,096 absolute values. The absolute value is fed to the computer and there with the analog to figure 3 determined angle ⁇ (x) compared.
  • Figures 11 and 12 relate to a specific one Example, namely on winding up a puffy Carpet fiber with a winding machine essentially in accordance Figure 1.
  • the process parameters and the dimensions of the Winding machine are given in Table 1. They match the usual practice.
  • the state of the system at a given moment is by the current diameter DS of the coil 16 and by characterizes the angle ⁇ that the turntable 10 is currently occupies. If this state in Figure 11 a point that is exactly on the curve, then touches the Contact roller 12 the surface of the coil 16 without pressure.
  • Figure 12 shows a small section of the curve of the Figure 11 in a thousand times magnification. Is under the curve a zigzag curve can be seen in FIG. It symbolizes the tracking of the turntable according to the invention.
  • the Time interval in which the zigzag curve is traversed, lies at any selected point in the course of the Coil travel.
  • Figure 12 shows how deep the contact roller is 12 presses into the coil 16.
  • the zigzag curve gives that actually run through states again.
  • Your horizontal Distance from the smooth curve is a measure of that Insertion depth of the contact roller 12 in the coil 16.
  • Die Indentation depth results from the horizontal distance Multiplication by A / 2.
  • you read from figure 12 from that the indentation with a small amplitude by one The mean fluctuates and always in the interval under consideration remains below 0.04 mm.
  • the corresponding ones Changes in contact pressure are practical in many cases without meaning. This is especially true for the carpet fiber, which is wound up according to the example considered. Such fibers are very bulky, and those from the fibers wound coils are relatively soft and can be light be pushed in.

Landscapes

  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Drehantriebs eines wenigstens eine Spulspindel tragenden Drehtellers einer Aufspulmaschine für einen kontinuierlich anlaufenden Faden, die weiter mit einer Changiereinrichtung und einer dem Drehteller im Fadenlauf vorgeordneten Kontaktwalze versehen ist, bei dem die Kontaktwalze durch das Steuern des Drehantriebs des Drehtellers in ständigem Umfangskontakt mit der im Verlauf der Spulenreise im Durchmesser zunehmenden, von der bzw. einer der beiden Spulspindeln getragenen Spulenpackung gehalten wird.
Die EP 0 374 536 B1 beschreibt ein derartiges Verfahren zum Steuern des Drehantriebs einer Aufspulmaschine, bei dem der Hub der geringfügig beweglich gelagerten Kontaktwalze über einen Sensor abgefragt wird und der Drehantrieb derart gesteuert wird, daß ein Umfangskontakt zwischen Kontaktwalze und Spulenpackung gewährleistet ist.
Das aus der genannten Druckschrift bekannte Verfahren stellt sich als geschlossener Regelkreis dar. Ein solcher geschlossener Regelkreis neigt insbesondere unter dem Einfluß von Störgrößen zum Schwingen. Störgrößen sind z. B. Vibrationen der Spulspindel, unrunde Spulenpackungen und Spulenpackungen mit Spiegelsymptomen, Schwankungen der Anpreßkraft der Kontaktwalze u. a. Ein sicherer Betrieb und ein guter Spulenaufbau sind mit der Aufspulmaschine mit einem solchen Regelkreis nicht zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern des Drehantriebs einer Aufspulmaschine zu schaffen, das zuverlässig und in einfacher Weise wirkt und nicht zum Schwingen neigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Berechnen des jeweiligen Durchmessers der Spulenpackung durch Bilden des Quotienten aus dem Produkt der Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) der Kontaktwalze und dem Durchmesser der Kontaktwalze zu der Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) der die Spulenpackung tragenden Spulspindel, Ermitteln der Winkelposition der die Spulenpackung tragenden Spulspindel auf deren Drehkreis, bei der der Umfang der Spulenpackung mit der Kontaktwalze im Umfangskontakt ist, aus dem errechneten jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung, und Steuern des Drehantriebs des Drehtellers derart, daß die die Spulenpackung tragende Spulspindel auf ihrem Drehkreis die ermittelte Winkelposition einnimmt.
Obwohl die Drehgeschwindigkeit der Kontaktwalze zumeist konstant ist und bei dem Berechnen des jeweiligen Durchmessers der Spulenpackung daher als Konstante angenommen werden kann, zeichnet sich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dadurch aus, daß die jeweilige Drehgeschwindigkeit der Kontaktwalze durch das Abfragen eines entsprechenden Sensors erfaßt wird.
Auch die Drehgeschwindigkeit der Spulenspindel wird vorzugsweise durch Abfragen eines diese erfassenden Sensors ermittelt, bei Verwendung eines Synchronmotors zum Antrieb der Spulspindel kann jedoch auch das den Synchronmotor ansteuernde Signal unmittelbar verwendet werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die jeweilige Winkelposition der die Spulenpackung tragenden Spulspindel auf deren Drehkreis, bei der der Umfang der Spulenpackung mit der Kontaktwalze in Umfangskontakt ist, aus einer Tabelle ausgelesen wird, in der die Winkel/Durchmesser-Beziehung eingespeichert ist. Alternativ kann jedoch auch eine exakte Berechnung anhand der geometrischen Beziehung ausgeführt werden.
Um einen dem jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung entsprechend Variierten Anpreßdruck der Kontaktwalze gegen die Spulenpackung zu erreichen, wird weiter vorgeschlagen, daß die Kontaktwalze in einer belasteten Schwinge gehalten wird, wobei die auf die Schwinge wirkende, den Anpreßdruck der Kontaktwalze auf die Spulenpackung bestimmende Last von der Winkelposition der Spulspindel und damit von dem jeweiligen Durchmesser der auf der Spulspindel aufsitzenden Spulenpackung abhängig ist. Dabei ist bevorzugt, daß die auf die Schwinge wirkende Kraft von deren Winkelposition abhängig ist und die Winkelposition der Spulenspindel dem jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung entsprechend derart eingestellt wird, daß die Anpreßkraft der Kontaktwalze auf die Spulenpackung einen vorbestimmten Wert annimmt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1
den schematischen Aufbau einer Aufspulmaschine,
Figur 2
eine schematische Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung in seiner Grundform für eine andere Aufspulmaschine.
Figur 3a und Figur 3b
schematische Darstellungen der den Gegenstand der Ansprüche 5 und 6 bildenden Vorschläge.
Die Figuren 4 bis 10
zeigen symbolisch die Programmabläufe für verschiedene Ausführungsbeispiele.
Figur 11
zeigt die Winkelposition des Drehtellers als Funktion des Durchmessers der Spule für eine konkrete Aufspulmaschine.
Figur 12
zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 11 sowie die tatsächlich durchlaufenen Zustände für einen konkreten Wickelvorgang.
Die in Figur 1 dargestellte Aufspulmaschine weist einen Drehteller 10 auf, der zwei Spulspindeln 14 trägt. Oberhalb des Drehtellers 10 ist eine im Fadenlauf vorgeordnete Kontaktwalze 12 um die eigene Achse drehbar befestigt. Die Kontaktwalze 12 steht im Umfangskontakt zu der sich auf der jeweils betriebenen Spulspindel 14 bildenden Spulenpackung 16. Eine oberhalb der Kontaktwalze 12 an einem Tragarm 7 befestigte Changiereinrichtung 3 verlegt den Faden 5 senkrecht zur Umlaufbewegung der rotierenden Spulspindel 14. Ein Gehäuse 1 der Aufspulmaschine nimmt den Tragarm 7, die Kontaktwalze 12 und den Drehteller 10 auf. Bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Kontaktwalze 12 ortsfest, also radial nicht beweglich.
Ein die Solldrehgeschwindigkeit der Kontaktwalze 12 vorgebender Sollwertgeber 21 steuert über einen Umrichter 23 einen die Kontaktwalze 12 antreibenden ersten Motor 25. Das Sollwertsignal des Sollwertgebers 21 wird weiter auf einen Rechner 27 gegeben, der als weiteres Eingangssignal über einen Sensor 29 ein der Ist-Drehgeschwindigkeit der Spulenspindel 14 entsprechendes Signal aufnimmt. Der Rechner 27 gibt ein Adress-Signal an eine Tabelle 31 aus, aus der der ausgelesene Wert in eine Steuerung 33 eingegeben wird, die den Motor 35 ansteuert, der den Drehteller 10 antreibt.
Um sicherzustellen, daß bei der ortsfesten Lagerung der Kontaktwalze 12 diese mit der im Verlauf der Spulenreise im Durchmesser zunehmenden Spulenpackung immer in Umfangskontakt ist, wird der Drehteller 10 gemäß Figur 1 im Uhrzeigersinn, gemäß Figur 2 gegen den Uhrzeigersinn, gedreht. Die Steuerung des Drehantriebs des Drehtellers 10 erfolgt zu diesem Zweck so, daß die Drehgeschwindigkeit nT der Kontaktwalze und die Drehgeschwindigkeit nS der Spulspindel 14 ständig ermittelt werden. Da wegen des Kontakts das Produkt aus dem Durchmesser DS und der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel nS immer dem Produkt aus der Drehgeschwindigkeit der Kontaktwalze nT und dem Durchmesser der Kontaktwalze d gleich sein muß, gilt: DS * nS = nT * d, woraus sich nach Auflösung: DS = (nT * d) / nS ergibt.
Aus dem so ermittelten jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung DS wird der Winkel α berechnet, bei dem ein Anliegen der Kontaktwalze 12 an den Umfang der Spulenpackung 16 gewährleistet ist. Dabei kann für das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 diese Berechnung anhand der aus Figur 11 zu entnehmenden geometrischen Beziehung erfolgen, vorzugsweise erfolgt dies jedoch - wie in Figur 2 dargestellt - über die Tabelle 31, in der die jeweiligen Winkelpositionen der Spulspindel 14 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung 16 eingegeben sind.
Der Antrieb des Drehtellers 10 kann auch so angesteuert werden, daß dieser während der Spulenreise jeweils um einen festen Winkelbetrag weitergedreht wird. In diesem Fall erfolgt ein solches Weiterdrehen des Drehtellers 10 immer dann, wenn der jeweilige Durchmesser der Spulenpackung 16 um einen Betrag zugenommen hat, der ein solches Weiterdrehen des Drehtellers zum Erhalt des gewünschten Umfangskontaktes mit der Kontaktwalze erfordert.
Die Kontaktwalze 12 kann auch, wie in den Figuren 3a und 3b dargestellt, in einer belasteten Schwinge 18 gehalten werden, wobei die Last der Schwinge 18 den Anpreßdruck der Kontaktwalze auf die Spulenpackung 16 bestimmt. Bei einer derartigen Ausbildung kann die auf die Schwinge 18 wirkende Last - etwa durch die Vorsehung einer auf die Schwinge wirkenden Feder 20 oder durch die Verwendung eines pneumatisch betriebenen Zylinders - in Abhängigkeit von dem jeweiligen Durchmesser der auf der Spulspindel 14 aufsitzenden Spulenpackung 16 eingestellt werden.
Auch bei einem Ausführungsbeispiel einer beweglichen Lagerung der Kontaktwalze 12 in einer belasteten Schwinge 18 wird die Position der Kontaktwalze 12 nicht erfaßt und wird damit nicht für die Steuerung der Winkelposition α der die Spulenpackung 16 tragenden Spulspindel 14 verwendet.
Die Figuren 3a und 3b zeigen die durch die Verlagerung der Kontaktwalze 12 unterschiedlich stark gespannnte Feder 20. Deutlich sichtbar ist die im Verlauf der Spulenreise wandernde Berührungslinie zwischen der Kontaktwalze 12 und der Spulenpackung 16. Zur Einstellung einer vorbestimmten Anpreßkraft der Kontaktwalze 12 auf die Spulenpackung 16 wird die Winkelposition der Spulspindel 14 in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung 16 derart eingestellt, daß die Kontaktwalze eine Position einnimmt, in der die Feder 20 über die Schwinge 18 eine entsprechende Kraft erzeugt.
Durch den Verzicht auf eine Rückkopplung werden Regelschwingungen ausgeschlossen, der Effekt der Gewährleistung eines vorbestimmten konstanten oder aber - wie bei dem letzten Ausführungsbeispiel - von dem jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung 16 abhängigen Anpreßdrucks zwischen Kontaktwalze 12 und Spulenpackung 16 ist stets gewährleistet.
Figur 4 zeigt symbolisch die Steuerung eines Wickelvorganges. Der Motor 35, der den Drehteller 10 antreibt, ist in diesem Falle ein Schrittmotor. Er macht z. B. 1.000 Schritte pro Umdrehung. Er ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Getriebe versehen, welches die Bewegung des Motors 35 z. B. im Verhältnis i = 1:1000 untersetzt. Jeder Schaltschritt des Motors 35 bewirkt daher eine Verdrehung des Drehtellers 10 um 0,00036°.
Die Steuerung arbeitet taktweise. Die laufende Nummer des Taktes wird mit x bezeichnet. Das Steuergerät ist so programmiert, daß ein Schaltvorgang jeweils durchgeführt wird, wenn der Durchmesser DS der Spule 16 einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschritten hat. Bei dem in Figur 4 betrachteten Beispiel nimmt der vorgegebene Durchmesser von Takt zu Takt um 0,1 mm zu. Dieses Inkrement wird in das Gerät eingegeben. Vor Beginn des Wickelvorganges werden auch die wesentlichen Abmessungen der Maschine und die Parameter des speziellen Wickelvorganges eingegeben, nämlich der Durchmesser d der Kontaktwalze, der effektive Durchmesser A des Drehtellers (das ist der doppelte Abstand der Achse einer Spulspindel 14 von der Achse des Drehtellers 10), der Abstand p zwischen der Achse des Drehtellers und der Achse der Kontaktwalze, der Winkel α (x = 1) für den Beginn des Wickelvorganges, der Durchmesser D (x = 1) der Spulenhülse, das Untersetzungsverhältnis i des zwischen Motor 35 und Drehteller 10 eingeschalteten Getriebes und der Durchmesser Dmax der fertigen Spule.
Während des Wickelvorganges wird die Drehzahl nS der Spule 16 mit dem Sensor 29 gemessen. Ebenso wird die Drehzahl nT der Kontaktwalze 12 mit einem Sensor 36 gemessen. Aus den beiden Drehzahlen und dem Durchmesser d der Kontaktwalze 12 wird der momentane Durchmesser DS der Spule 16 berechnet.
Es wird nun angenommen, daß der Durchmesser DS nahezu den Durchmesser D (x) erreicht hat. Dabei ist D (x) der Durchmesser, der dem Takt mit der laufenden Nummer x zugeordnet ist. Der aus der gemessenen Drehzahl nS berechnete momentane Durchmesser DS wird mit dem vorgegebenen Durchmesser D (x) verglichen. Wenn D (x) noch nicht erreicht ist, wird der Zyklus wiederholt durchlaufen. Wenn der momentane Durchmesser DS gleich oder ein wenig größer ist als D (x), dann wird zunächst kontrolliert, ob der momentane Durchmesser DS schon den vorgegebenen Enddurchmesser Dmax der Spule 16 erreicht hat. Wenn dies zutrifft, wird der Wickelvorgang gestoppt, und der Antrieb des Drehtellers 10 wird ausgeschaltet. Wenn aber der momentane Durchmesser DS den Enddurchmesser Dmax noch nicht erreicht hat, wird die laufende Nummer x um 1 erhöht. Der zu dem momentanen Durchmesser DS gehörende Winkel α (x) wird mit Hilfe der in Figur 11 angegebenen Formel berechnet. Dann wird die Differenz Δα (x) zwischen dem Winkel α (x) und dem bereits vorher erreichten Winkel α (x - 1) ermittelt. Der Differenz-winkel Δα (x) wird mit der Untersetzung i multipliziert. Daraus ergibt sich der Winkel, um den sich der Motor 35 drehen muß. Der Differenzwinkel wird an die Steuereinheit 35a des Motors 35 übertragen, der die berechnete Änderung ausführt. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis der Enddurchmesser Dmax erreicht ist.
Der durch Figur 5 veranschaulichte Wickelvorgang ist gegenüber dem Vorgang gemäß Figur 4 durch zwei Unterschiede gekennzeichnet: Es wird vorausgesetzt, daß die Drehzahl nT der Kontaktwalze 12 konstant ist. Die konstante Drehzahl nT wird zusätzlich in das Gerät eingegeben. Ein Sensor für die Messung von nT ist nicht vorgesehen. Der zweite Unterschied besteht darin, daß eine Tabelle eingegeben wird, die jedem einzelnen Takt x individuell einen Durchmesser D (x) zuordnet. Die Differenzen zwischen den Durchmessern aufeinanderfolgender Takte können verschieden groß sein. Dies kann z. B. zweckmäßig sein, wenn zum Austauschen einer vollen Spule gegen eine leere Hülse ein vergrößertes Zeitintervall erforderlich ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 unterscheidet sich von dem in Figur 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel dadurch, daß zusätzlich zu den Durchmessern auch die entsprechenden Winkel α (x) in Form einer Tabelle eingegeben werden. Dies ist vorteilhaft, wenn eine Steuerung eingesetzt wird, die eine arithmetische Berechnung gemäß der in Figur 11 angegebenen Formel nicht durchführen kann.
Bei der Steuerung nach Figur 7 erhält das Steuergerät die Anweisung, die Winkelposition α von Schritt zu Schritt jeweils um einen konstanten Differenzwinkel zu verändern. Die zugehörigen Durchmesser werden mit der in Figur 11 angegebenen Formel berechnet und in Form einer Tabelle eingegeben.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist der Motor 35, der ohne zwischengeschaltetes Getriebe direkt mit der Welle des Drehtellers (10) gekoppelt ist, mit einem in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten Inkrementalgeber ausgestattet. Dieser sendet bei jeder Umdrehung des Motors 35 eine bestimmte Anzahl I von Impulsen an eine zum Motor gehörende Steuereinheit (Beispiel: 10.000 Impulse pro Umdrehung).
Analog zu Figur 4 wird der Differenzwinkel Δα (x) berechnet. Diesem Winkel entspricht eine Impulszahl nI (x) = Δα (x) * I. Das Steuergerät des Motors 35 vergleicht die Anzahl der Impulse, die der Inkrementalgeber sendet, mit der vom Rechner ermittelten Impulszahl. Wenn diese erreicht ist, schaltet das Steuergerät den Motor 35 ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 erhält das Steuergerät analog zu Figur 7 die Anweisung, die Winkelposition α von Schritt zu Schritt jeweils um einen konstanten Differenzwinkel zu verändern. Die zugeordneten Durchmesser werden in Form einer Tabelle eingegeben. Abweichend von Figur 7, jedoch in Übereinstimmung mit Figur 8, ist der Motor 35 unmittelbar mit der Welle des Drehtellers 10 verbunden, so daS Motor 35 und Drehteller 10 ihre Winkelstellung stets in dem gleichen Maß ändern. Der Vergleich zwischen der vom Rechner ermittelten Impulszahl und der Anzahl der vom Inkrementalgeber abgegebenen Impulse findet im Rechner statt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist der Motor 35 mit einem Absolutwertgeber ausgestattet. Jeder Winkelposition des Motors 35 und des unmittelbar mit ihm gekoppelten Drehtellers 10 ist ein absoluter Wert zugeordnet. Eine volle Drehung ist z. B. in 4.096 absolute Werte unterteilt. Der absolute Wert wird dem Rechner zugeleitet und dort mit dem analog zu Figur 3 ermittelten Winkel α (x) verglichen.
Die Figuren 11 und 12 beziehen sich auf ein konkretes Beispiel, und zwar auf das Aufwickeln einer bauschigen Teppichfaser mit einer Aufspulmaschine im wesentlichen gemäß Figur 1. Die Verfahrensparameter und die Abmessungen der Aufspulmaschine sind in Tabelle 1 angegeben. Sie entsprechen der üblichen Praxis.
Der Zustand des Systems in einem bestimmten Augenblick ist durch den momentanen Durchmesser DS der Spule 16 und durch den Winkel α charakterisiert, den der Drehteller 10 gerade einnimmt. Wenn dieser Zustand in Figur 11 einem Punkt entspricht, der genau auf der Kurve liegt, dann berührt die Kontaktwalze 12 ohne Druck die Oberfläche der Spule 16.
Wenn sich das System in einem Zustand befindet, der durch einen unter der Kurve liegenden Punkt charakterisiert ist, so ist der tatsächliche Winkel α kleiner als es die Funktion angibt. Das bedeutet, daß sich die Kontaktwalze in die Spule eindrückt. Die Eindrücktiefe hängt entsprechend der Elastizität der Spule 16 mit der Anpreßkraft zusammen, mit der die Kontaktwalze 12 an der Spule anliegt. Im Betrieb ist stets eine Anpreßkraft wirksam. Wichtig ist, sie unter Kontrolle zu halten. Das geschieht, in dem man die Eindrücktiefe unter Kontrolle hält.
Würde sich das System in einem Zustand befinden, der in Figur 11 über der Kurve liegt, so wäre der Winkel α größer als es die Formel angibt. Zwischen Spule 16 und Kontaktwalze 12 bestände ein Spalt.
Figur 12 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus der Kurve der Figur 11 in tausendfacher Vergrößerung. Unter der Kurve ist in Figur 12 eine Zickzackkurve zu erkennen. Sie symbolisiert die Nachführung des Drehtellers gemäß der Erfindung. Das Zeitintervall, in dem die Zickzackkurve durchlaufen wird, liegt an einer beliebig ausgewählten Stelle im Verlauf der Spulenreise.
Zu Beginn des betrachteten Intervalls befindet sich das System in einem Zustand, der durch den Punkt O charakterisiert ist. Der Spulendurchmesser liegt knapp über 18 cm, und der Drehteller befindet sich in einer Stellung α0, daß heißt ein wenig über 28°. Der Motor des Drehtellers ist im Zustand O ausgeschaltet. Der Durchmesser der Spule, der sich kontinuierlich vergrößert, wird überwacht.
Nach kurzer Zeit erreicht das System einen Zustand, der in Figur 12 durch den Punkt P1 charakterisiert ist. Der zu diesem Punkt gehörende Durchmesser ist in einer Tabelle gespeichert. Sobald der Vergleich des momentan erreichten Durchmessers mit dem gespeicherten Durchmesser ergibt, daß die Spule den gespeicherten Durchmesser erreicht hat, wird hierzu der zugehörige Winkel α1 aus der Kurve abgelesen oder mit Hilfe der Formel berechnet. Hierzu benötigt eine übliche Mikroprozessorsteuerung z. B. 0,025 s. Inzwischen hat die Spule den Zustand Q1 erreicht, daß heißt der Durchmesser ist ein wenig gewachsen, aber der Winkel nach wie vor α0. Nun wird der Motor 35 des Drehtellers 10 eingeschaltet, und der Winkel wird auf den Wert α1 erhöht. Die Vergrößerung des Winkels α beträgt etwa 0,01°. Für die Winkelverstellung wird eine Zeitspanne von 0,075 s benötigt. Anschließend ist der Zustand R1 erreicht. Der Weg P1 Q1 R1 wird also in insgesamt 0,1 s zurückgelegt. Da sich in dieser Zeitspanne der Durchmesser der Spule 16 weiter vergrößert hat, liegt R1 wieder unter der Kurve. Bei abgeschaltetem Motor 35, das heißt bei unverändertem Winkel α1, wird nun weiter gewickelt bis zum Punkt P2, dessen Durchmesser ebenfalls gespeichert ist. Dann beginnt ein neuer Zyklus, usw.
Aus Figur 12 kann man ablesen, wie tief sich die Kontaktwalze 12 in die Spule 16 eindrückt. Die Zickzackkurve gibt die tatsächlich durchlaufenen Zustände wieder. Ihr waagerechter Abstand von der glatten Kurve ist ein Maß für die Eindrücktiefe der Kontaktwalze 12 in die Spule 16. Die Eindrücktiefe ergibt sich aus dem waagerechten Abstand durch Multiplikation mit A/2. Auf diese Weise liest man aus Figur 12 ab, daß die Eindrücktiefe mit geringer Amplitude um einen Mittelwert schwankt und in dem betrachteten Intervall stets unter 0,04 mm bleibt. Die hierzu korrespondierenden Änderungen der Anpreßkraft sind in vielen praktischen Fällen ohne Bedeutung. Das gilt insbesondere für die Teppichfaser, die gemäß dem betrachteten Beispiel aufgewickelt wird. Derartige Fasern sind sehr bauschig, und die aus den Fasern gewickelten Spulen sind relativ weich und können leicht eingedrückt werden.
In anderen Fällen, wenn z. B. mit niedrigeren Fadengeschwindigkeiten und/oder mit kleineren Titern gearbeitet wird, ist der Zuwachs des Durchmessers pro Schritt noch viel geringer. Dann können auch härtere Spulen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewickelt werden. Es ist aber auch möglich, die Kontaktwalze 12 nachgiebig zu lagern. Dann kann sie der wachsenden Spule ausweichen. Wenn dann der Winkel α vergrößert wird, fällt sie in eine vorgegebene Grundstellung zurück.
Effektiver Durchmesser des Drehtellers A = 36 cm
Durchmesser der Kontaktwalze d = 7,2 cm
Achsabstand Drehteller / Kontaktwalze p = 25,2 cm
Fadengeschwindigkeit v = 4000 m/min
Titer T = 2000 dtex
Breite der Spule B = 25 cm
Packungsdichte der Spule ρ = 0,5 kg/dm3

Claims (14)

  1. Verfahren zum Steuern des Drehantriebs eines wenigstens eine Spulspindel tragenden Drehtellers (10) einer Aufspulmaschine für einen kontinuierlich anlaufenden Faden, die weiter mit einer Changiereinrichtung (3) und einer dem Drehteller (10) im Fadenlauf vorgeordneten Kontaktwalze (12) versehen ist, bei dem die Kontaktwalze (12) durch das Steuern des Drehantriebs des Drehtellers (10) in ständigem Umfangskontakt mit der im Verlauf der Spulenreise im Durchmesser Zunehmenden, von der Spulspindel bzw. einer der beiden Spulspindeln (14) getragenen Spulenpackung (16) gehalten wird,
    gekennzeichnet durch
    Berechnen des jeweiligen Durchmessers (DS) der Spulenpackung (16) durch Bilden des Quotienten aus dem Produkt der Drehgeschwindigkeit (nT) der Kontaktwalze (12) und dem Durchmesser (d) der Kontaktwalze (12) zu der Drehgeschwindigkeit (nS) der die Spulenpackung (16) tragenden Spulspindel (14),
    Ermitteln der Winkelposition (α) der die Spulenpackung (16) tragenden Spulspindel (14) auf deren Drehkreis, bei der der Umfang der Spulenpackung (16) mit der Kontaktwalze (12) in Umfangskontakt ist, aus dem errechneten jeweiligen Durchmesser (DS) der Spulenpackung (16), und
    Steuern des Drehantriebs des Drehtellers (10) derart, daß die die Spulenpackung tragende Spulspindel (14) auf ihrem Drehkreis die ermittelte Winkelposition (α) einnimmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit (nT) der Kontaktwalze (12) durch Abfragen eines diese erfassenden Sensors (36) erfaßt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit (nS) der Spulspindel (14) durch Abfragen eines diese erfassenden Sensors (29) erfaßt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkelposition (α) der die Spulenpackung (16) tragenden Spulenspindel (14) auf deren Drehkreis, bei der der Umfang der Spulenpackung (16) mit der Kontaktwalze (12) in Umfangskontakt ist, aus einer Tabelle ausgelesen wird, in der die Winkel/Durchmesser-Beziehung enthalten ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb des Drehtellers (10) schrittweise um feste Winkelbeträge erfolgt, wobei die Durchmesserwerte der Spulenpackung (16), bei denen ein solches Weiterdrehen des Drehtellers (10) erfolgt, in eine Tabelle eingespeichert sind.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (12) in einer belasteten Schwinge (18) gehalten wird, wobei die auf die Schwinge (18) wirkende, den Anpreßdruck der Kontaktwalze (12) auf die Spulenpackung (16) bestimmende Last von der Winkelposition (α) der Spulspindel (14) und damit von dem jeweiligen Durchmesser (DS) der auf der Spulspindel (14) aufsitzenden Spulenpackung (16) abhängig ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schwinge (18) wirkende Kraft von deren Winkelposition (β) abhängig ist und die Winkelposition (α) der Spulenspindel (14) dem jeweiligen Durchmesser der Spulenpackung (16) entsprechend derart eingestellt wird, daß die Anpreßkraft der Kontaktwalze (12) auf die Spulenpackung (16) einen vorbestimmten Wert annimmt.
  8. Aufspulmaschine für kontinuierlich anlaufende Fäden,
    mit einer Changiervorrichtung (3),
    mit einem Drehteller (10), auf dem mindestens eine Spulspindel (14) zur Aufnahme einer Spule (16) befestigt ist,
    mit einem Motor (35) für den Drehteller (10),
    mit einer Kontaktwalze (12),
    und mit einem Steuergerät (33), welches den Motor (35) des Drehtellers (10) in der Weise steuert, daß die Kontaktwalze (12) in ständigem Kontakt mit der Spule (16) gehalten wird, deren Durchmesser im Verlauf einer Spulenreise zunimmt,
    gekennzeichnet durch
    einen Sensor (29) zum Messen der Drehgeschwindigkeit (nS) der Spule (16),
    einen Rechner (27) zum Berechnen des momentanen Durchmessers (DS) der Spule (16) aus dem von dem Sensor (29) übermittelten Signal und zum Ermitteln der zu dem Durchmesser (DS) gehörenden Winkelstellung (α) des Drehtellers (11) nach einer vorgegebenen Tabelle oder Funktion entsprechend den Abmessungen d = Durchmesser der Kontaktwalze, p = Achsabstand Drehteller/Kontaktwalze, A = Effectiver Durchmesser des Drehtellers der Maschine
    und dadurch, daß das vom Rechner (27) gebildete, der Winkelstellung (α) entsprechende Signal in das Steuergerät (31) übertragbar ist.
  9. Aufspulmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Sensor (36) zum Messen der Drehgeschwindigkeit (nT) der Kontaktwalze (12).
  10. Aufspulmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (12) in einer Schwinge (18) gelagert ist.
  11. Aufspulmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (18) durch eine Feder (20) oder einen pneumatisch wirkenden Zylinder belastet ist.
  12. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen taktweise arbeitenden Rechner und durch einen Schrittmotor, der in dem vom Rechner vorgegebenen Takt eingeschaltet und nach einer Anzahl von Schritten, die von dem Rechner ermittelt und in das Steuergerät übertragbar ist, abgeschaltet wird.
  13. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen taktweise arbeitenden Rechner und einen Motor, der mit einem Inkrementalgeber ausgestattet ist, welcher pro Umdrehung eine vorgegebene Anzahl von Impulsen aussendet,
    und dadurch, daß der Motor in dem vom Rechner vorgegebenen Takt eingeschaltet wird und daß er jeweils ausgeschaltet wird, wenn der Inkrementalgeber eine von dem Rechner ermittelte Anzahl von Impulsen abgegeben hat.
  14. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen taktweise arbeitenden Rechner und einen Motor, der mit einem Absolutwertgeber für die erreichte Winkelposition (α) ausgestattet ist,
    und dadurch, daß der Motor in dem vom Rechner vorgegebenen Takt eingeschaltet wird und daß er jeweils ausgeschaltet wird, wenn die erreichte Winkelposition mit der vom Rechner ermittelten Winkelposition übereinstimmt.
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