EP2169098A1 - Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine und Konusschärmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine und Konusschärmaschine Download PDF

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EP2169098A1
EP2169098A1 EP08105430A EP08105430A EP2169098A1 EP 2169098 A1 EP2169098 A1 EP 2169098A1 EP 08105430 A EP08105430 A EP 08105430A EP 08105430 A EP08105430 A EP 08105430A EP 2169098 A1 EP2169098 A1 EP 2169098A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
warping
outer contour
warp
measuring device
winding
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08105430A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erfindernennung liegt noch nicht vor Die
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benninger AG Maschinenfabrik
Original Assignee
Benninger AG Maschinenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benninger AG Maschinenfabrik filed Critical Benninger AG Maschinenfabrik
Priority to EP08105430A priority Critical patent/EP2169098A1/de
Publication of EP2169098A1 publication Critical patent/EP2169098A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02H—WARPING, BEAMING OR LEASING
    • D02H3/00—Warping machines
    • D02H3/02—Sectional warpers

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a cone warping machine according to the preamble of claim 1.
  • a group of threads is withdrawn from a creel in a predetermined Kettfadenrapport and wound as a warp or as Schwarzrbandsetation on the warping drum.
  • Each Shurbandsetation is wound for reasons of stability in the inclination of the truncated cone angle on the cone part, including the most accurate control of Shurschlittenvorschubs is required.
  • this carriage moves axially and, as the winding thickness increases, also radially to the longitudinal axis of the warping drum.
  • the basic principle of the KonusJrvons the expert has been known for many decades.
  • a disadvantage of the known method is, in particular, that the winding behavior of the warp strip is taken into account only insufficient.
  • the WO 01/27367 Although a method for operating a cone warping machine has already become known in which the settling behavior dependent on the compressibility of the material is taken into account. For this purpose, the winding diameter increase is calculated on the warping drum. Deviations within a warping bandwidth can not be taken into account.
  • the outer contour of a Schrbandwickels is a reliable indication of a particular winding behavior of a warp band and the quality of the resulting overall winding.
  • the control signal for influencing the Schwarzetunschubs is derived from the determined via the measuring device outer contour of a Schwarzrbandwickels relative to the longitudinal direction of the warping drum axis.
  • the determination of such a measured variable has the advantage over an application thickness measurement that not only at a specific point of the coil is a measurement taken, but to a certain extent the overall condition of the coil is determined as a function of its outer contour.
  • the outer contour can change significantly with constant tension.
  • an actual value is formed from the determined outer contour, which is compared in a comparison device with an empirically determined and dependent on specific Scharbandparametern desired value and when the control signal from the difference between the actual value and target value is formed.
  • a comparison device determines how much the determined actual value deviates from the desired value and corrects the sharpening carriage feed accordingly.
  • the values determined in each case are used to correct the setpoint values stored in the comparison device, so that a self-learning effect occurs as the operating time increases.
  • the correction takes place in that the winding is measured at the end of a section and that the operator decides whether the determined value is within a tolerance limit. If this is not true, the corresponding measured values are stored as correction values, so that the already stored desired values for different yarn qualities are permanently refined.
  • an angle relative to the warping drum surface is interpolated from the determined outer contour and if the control signal is formed as a function of this angle.
  • This can also be a coefficient that is suitable for a certain angle stands.
  • more complex parameters would be conceivable, such as a value that stands for a specific curvature of the outer contour.
  • the outer contour can also be determined only over a section of the entire Härbandbreite. In practice, the greatest deviations from a theoretical parallel to the warping drum surface on the warp wrap on the side of the conical part are determined. It is therefore sufficient to capture only this section by the measurement.
  • the Abscannterrorism must also not necessarily take place parallel to the warping drum axis. It would be conceivable in certain cases, a helical motion. It could also be measured or scanned at different locations on the circumference of the wrap.
  • the determination of the outer contour can take place permanently during the entire winding process of a warp band section.
  • the thus permanently generated control signals can also be part of a control loop with which the sharpening feed is permanently corrected in the direction of the ideal value.
  • the determination of the outer contour can also be done intermittently with standing warping drum in predetermined steps. This has the advantage that precise measurements on the standing warping drum are possible in a simpler manner. The number of measuring steps can vary depending on the yarn quality.
  • the measuring steps to be carried out can be carried out depending on the warp length and / or the processed material. Depending on the given circumstances, ten or more measurement steps may be necessary to optimize the winding structure. Basically, it is also possible that the maximum bandwidth is limited to the top so that no corrupted correction values are measured.
  • the determination of the outer contour is advantageously carried out without contact, for example by means of optical sensors, such. Laser sensors or CCD cameras.
  • the determination of the outer contour is carried out by scanning the winding surface with a laser sensor. In this case, very precise values for the formation of the control signal can be achieved.
  • the determination of the outer contour but also with a tactile sensor would be possible.
  • Corresponding precision measuring probes are known to the person skilled in the art.
  • the measured values can be further optimized if the measuring device on the warping drum or on the conical section of the warping drum is calibrated before the start of the warping process. This ensures that the measuring device always works exactly on a certain measuring plane, whereby the exact coordinates of the warping drum or the transition from the cylindrical to the conical part are known.
  • the feed values for the sharpening sled are stored and if the learning phase is copied for all further warp band sections.
  • the learning phase is copied for all further warp band sections.
  • a total winding contour is determined by means of a plurality of warp tape wraps, wherein at least a first point on the cone part, a second point on the vertex of the overall winding and a third point is measured at the end of the overall contour and when a control signal for controlling the subsequent total windings is derived from these three measuring points.
  • the ideal overall winding contour is a straight, which runs parallel to the drum surface, wherein the total winding cross section forms a parallelogram with the inclination of the cone angle.
  • the invention also relates to a working according to the inventive method cone warping machine having the features in claim 15. Individual device-related features have already been mentioned in connection with the procedure.
  • the measuring device is preferably associated with the sharpening carriage and movable in synchronism with it, but it is additionally movable independently of the sharpening carriage in three different axes.
  • the measuring device must always be in the vicinity of the casserole point of the warp band, ie in the vicinity of the warp sheet. This suggests a coupling with the sharpening, but also a completely independent storage on the frame of the warping machine would be conceivable.
  • the measuring device is arranged on a robot arm, which is movable parallel to the warping drum axis, as well as on a horizontal and on a vertical plane orthogonal to the warping drum axis.
  • FIG. 1 there is a cone warping machine 1 in a known manner from a warping drum 2, which has a cone section 3, and which is mounted rotatably drivable in a machine frame 11.
  • a sharpening slide 5 is mounted on a slide guide 12 and slidable parallel to the warping drum axis 7.
  • the sharpening blade 5 is arranged on the sharpening blade 5, on which the threads coming from the unillustrated creel for the warp band 4 ( Fig. 2, Fig. 3 ) are merged.
  • the sharpening blade 10 is also slidable in the sharpening carriage orthogonal to the warping drum axis, both on a horizontal and on a vertical plane.
  • the warping carriage is advanced during the winding process in the direction of arrow a, so that the cone slope following some Schulrbandsedictionen 6.1, 6.2, etc. are wound.
  • the measuring device is a laser light sensor, with which the outer contour 9 (FIG. Fig. 3 ) of a Schwarzrbandwickels can be scanned in the direction of the warping drum axis 7.
  • the measurement is carried out with standing warping drum 2 in individual steps, wherein the measuring device 8 is moved during the sharpening in a rest position in which it does not affect the warping process.
  • FIG. 2 shows the theoretically resulting structure during winding of a Härbands 4 at each revolution of the drum.
  • the warp band which in reality consists of a plurality of juxtaposed threads, is shown here as a rectangle with a warp band height h corresponding to the thickness of the threads and a warp width B.
  • the sharpening carriage At a cone angle ⁇ on the cone part 3 of the warping drum, the sharpening carriage must obviously be advanced by the distance Sv so that the winding structure follows the cone angle.
  • a winding structure Due to the different setting behavior of the warp strip 4 on the cylindrical and on the conical part of the warping drum surface and on the contacting layers with each other, however, a winding structure, as he greatly exaggerated in FIG. 3 is shown. It is characterized with increasing winding structure an outer contour 9 with a curvature. Depending on how the carriage feed is set, the curvature can be convex or concave relative to the warping drum surface. The outer contour 9 thus forms the basis for generating a control signal for the correction of the carriage feed.
  • FIG. 4 is shown very schematically the control of the warping machine.
  • the warping drum 2 is driven by a drive motor 15, wherein a signal generator 16 detects the drum revolutions and a computer 17 supplies.
  • the sharpening carriage 5 is driven parallel to the warping drum axis 7 with a feed motor 14.
  • the remaining drive motors for moving the warp sheet or the measuring device 8 are not shown here for reasons of clarity.
  • the computer 17 includes a comparison device 18, in which the values determined for the outer contour on the measuring device 8 are entered. Target values can be input from a yarn table 21 to the comparison device 18, which value contains empirically determined values as a function of yarn quality and yarn count.
  • the signals produced by the measuring device 8 can be read, wherein the computer 17 proposes correction values for the next winding process after each measurement process.
  • the user can accept the suggested values or optionally enter alternative values himself.
  • the desired values stored in the yarn table 21 can be corrected after each measurement process by adopting or rejecting the correction values suggested by the computer.
  • the mathematically stored yarn table 21 is thereby permanently expanded and refined, the more different yarn qualities are wound on the device.
  • a first Schwarzbandwickel 22.1 is shown in highly schematic form.
  • the cone angle ⁇ is shown here for reasons of better representability also greater than in reality.
  • the machine is stopped and the measuring device 8 begins to determine the outer contour 9.
  • the laser sensor is moved in the direction of arrow b parallel to the warping drum axis, whereby the outer contour is scanned. However, it is not measured over the entire warp width B, but only over a measuring distance m, on which, as shown, the strongest curvature of the outer contour can be determined.
  • an angle ⁇ is interpolated in the computer, which is representative of the specific outer contour. The angle can be expressed as a coefficient.
  • FIG. 7 is the spatial arrangement of the robotic arm 13 attached to the measuring device 8 can be seen.
  • the sharpening slide 5 is slidably mounted on the two slide guides 12 and 12 'in the direction X.
  • the carriage guide 12 is partially interrupted.
  • the robot arm is between the two slide guides 12 and 12 'slidably mounted on a cross rail 24.
  • FIGS. 8a and 8b illustrate the ability to determine not only the outer contour of a single Schwarzerbandwickels, but the overall winding contour of a plurality of Schwarzrbandwickel and to derive therefrom a control variable for subsequent overall winding.
  • FIG. 8a shows a total winding consisting of the individual Schwarzrbandsetationen 6 1 to 6 4th Measured is at least at a first measuring point 26 directly at the contact point on the cone part, at the second measuring point 27 corresponding to the vertex of the total winding and at the third measuring point 28 at the end facing away from the cone part end of the overall contour.
  • these three measuring points form a triangle with an effective height ⁇ h eff and with a height difference between the measuring points 26 and 27 measured at right angles to the warping drum of ⁇ h.
  • the base of the triangle corresponding to the straight line through the measuring points 26 and 28 extends at an angle to the cylindrical surface of the drum and ⁇ h eff is substantially smaller than ⁇ h.
  • Such a first chain must be optimized to avoid faulty warp threads.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

Zum Optimieren des Schärschlittenvorschubs ist eine Messeinrichtung (8) vorgesehen, die ein Steuersignal zur Beeinflussung des Schärschlittenvorschubs erzeugen kann. Das Steuersignal wird dabei aus der über die Messeinrichtung (8) ermittelten Aussenkontur (9) eines Schärbandwickels (22.1) bezogen auf die Längsrichtung der Schärtrommelachse abgeleitet. Als Mass für die Aussenkontur kann ein Winkel (²) interpoliert werden, der in der Form eines Koeffizienten ausgedrückt wird. Zur Ermittlung der Aussenkontur (9) kann diese beispielsweise mit einem Laserlichtsensor abgescannt werden. Die Messung der Aussenkontur hat den Vorteil, dass die gesamte Struktur des Schärwickels für die Korrektur des Schärschlittenvorschubs berücksichtigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Dabei wird von einem Spulengatter in einem vorbestimmten Kettfadenrapport eine Fadenschar abgezogen und als Schärband bzw. als Schärbandsektion auf die Schärtrommel aufgewickelt. Jede Schärbandsektion wird dabei aus Stabilitätsgründen in der Neigung des Kegelstumpfwinkels am Konusteil aufgewickelt, wozu eine möglichst exakte Steuerung des Schärschlittenvorschubs erforderlich ist. Dieser Schlitten führt während des Wickelvorgangs eine Bewegung axial und mit zunehmender Wickeldicke auch radial zur Längsachse der Schärtrommel aus. Das Grundprinzip des Konusschärverfahrens ist dem Fachmann seit vielen Jahrzehnten bekannt.
  • Ein Problem bei den bekannten Verfahren bildet nach wie vor die präzise Steuerung des Schärschlittens, weil sich je nach Schärwickelanforderung, Garnqualität, Garntyp, Wickeldichte, Bandbreite, Betriebsbedingungen, Toleranzen usw. Schärbandsektionen bilden können, die mehr oder weniger stark von einer optimalen Konfiguration für die nachfolgenden Prozessschritte abweichen. Dies wiederum führt in den nachgelagerten Verarbeitungsprozessen zu mangelhaften Ketten, welche den Webprozess stark beeinträchtigen können. Es wurden bereits zahlreiche Anstrengungen unternommen, um diesbezüglich den Schärprozess zu verbessern. So beschreibt beispielsweise die EP 696 332 B1 ein Verfahren zum Schären von Fäden, bei dem mittels einer Auftragsdicken-Messeinrichtung ein Auftragsdickensignal zur Beeinflussung des Schärschlittenvorschubs erzeugt wird. Die Auftragsdicken-Messeinrichtung besteht dabei aus einer Laserlicht-Entfernungsmesseinrichtung.
  • Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht insbesondere darin, dass das Wickelverhalten des Schärbandes nur unzureichend berücksichtigt wird. Durch die WO 01/27367 ist zwar bereits ein Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine bekannt geworden, bei dem das von der Komprimierbarkeit des Materials abhängige Setzverhalten berücksichtigt wird. Zu diesem Zweck wird der Wickeldurchmesserzuwachs auf der Schärtrommel berechnet. Abweichungen innerhalb einer Schärbandbreite können dabei jedoch nicht berücksichtigt werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine noch präzisiere Steuerung bzw. Regelung des Schärschlittenvorschubs ermöglicht, wobei insbesondere auch das individuelle Setzverhalten eines Schärbandes in Abhängigkeit von verschiedenen dieses Verhalten beeinflussenden Parametern berücksichtigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
  • Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Aussenkontur eines Schärbandwickels ein verlässliches Indiz für ein bestimmtes Wickelverhalten eines Schärbandes und für die Qualität des sich daraus ergebenden Gesamtwickels ist. Erfindungsgemäss wird daher das Steuersignal für die Beeinflussung des Schärschlittenvorschubs aus der über die Messeinrichtung ermittelten Aussenkontur eines Schärbandwickels bezogen auf die Längsrichtung der Schärtrommelachse abgeleitet. Die Ermittlung einer derartigen Messgrösse hat beispielsweise gegenüber einer Auftragsdickenmessung den Vorteil, dass nicht nur an einem bestimmten Punkt des Wickels eine Messung vorgenommen wird, sondern dass gewissermassen der Gesamtzustand des Wickels als Funktion seiner Aussenkontur ermittelt wird. Je nach Garnqualität und Garnnummer kann sich die Aussenkontur bei gleich bleibender Zugspannung stark verändern.
  • Besonders vorteilhaft wird aus der ermittelten Aussenkontur ein Ist-Wert gebildet, der in einer Vergleichseinrichtung mit einem empirisch ermittelten und von spezifischen Schärbandparametern abhängigen Soll-Wert verglichen wird und wenn das Steuersignal aus der Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert gebildet wird. Für jede Garnqualität lassen sich somit unter idealen Bedingungen Werte ermitteln, die einem theoretischen Schärschlittenvorschub entsprechen, um möglichst optimale Schärbandsektionen zu erhalten. Die Vergleichseinrichtung stellt fest, wie stark der ermittelte Ist-Wert vom Soll-Wert abweicht und korrigiert dementsprechend den Schärschlittenvorschub.
  • Besonders vorteilhaft werden die jeweils ermittelten Werte dazu verwendet, die in der Vergleichseinrichtung gespeicherten Soll-Werte zu korrigieren, sodass sich mit zunehmender Betriebsdauer ein Selbstlerneffekt einstellt. Die Korrektur erfolgt dabei dadurch, dass der Wickel am Ende einer Sektion gemessen wird und dass die Bedienungsperson darüber entscheidet, ob der ermittelte Wert innerhalb einer Toleranzgrenze liegt. Trifft dies nicht zu, werden die entsprechenden Messwerte als Korrekturwerte abgespeichert, sodass die bereits gespeicherten Soll-Werte für unterschiedliche Garnqualitäten permanent verfeinert werden.
  • Zur besseren Handhabung der ermittelten Daten ist es vorteilhaft, wenn aus der ermittelten Aussenkontur ein Winkel relativ zur Schärtrommeloberfläche interpoliert wird und wenn das Steuersignal in Abhängigkeit dieses Winkels gebildet wird. Dabei kann es sich auch um einen Koeffizienten handeln, der für einen bestimmten Winkel steht. Selbstverständlich wären aber auch komplexere Messgrössen denkbar, so beispielsweise ein Wert, der für eine bestimmte Krümmung der Aussenkontur steht.
  • Die Aussenkontur kann auch nur über eine Teilstrecke der gesamten Schärbandbreite ermittelt werden. In der Praxis werden nämlich die grössten Abweichungen von einer theoretischen Parallele zur Schärtrommeloberfläche am Schärbandwickel auf der Seite des Konusteils festgestellt. Es genügt daher, lediglich diesen Abschnitt durch die Messung zu erfassen. Die Abscannbewegung muss ausserdem nicht zwingend parallel zur Schärtrommelachse erfolgen. Denkbar wäre in bestimmten Fällen auch eine schraubenlinienförmige Bewegung. Es könnte auch an verschiedenen Stellen des Wickelumfangs gemessen bzw. gescannt werden.
  • Die Ermittlung der Aussenkontur kann permanent während des ganzen Wickelvorgangs einer Schärbandsektion erfolgen. Die derart permanent erzeugten Steuersignale können dabei auch Bestandteil eines Regelkreises sein, mit dem der Schärschlittenvorschub permanent in Richtung des Idealwerts korrigiert wird.
  • Die Ermittlung der Aussenkontur kann aber auch intermittierend bei stehender Schärtrommel in vorbestimmten Schritten erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass an der stehenden Schärtrommel präzisiere Messungen auf einfachere Art möglich sind. Die Anzahl der Messschritte kann dabei je nach Garnqualität variieren.
  • Die durchzuführenden Messschritte können in Abhängigkeit von der Kettlänge und/oder vom verarbeiteten Material durchgeführt werden. Dabei können je nach den gegebenen Umständen zehn oder mehr Messschritte nötig sein, um den Wickelaufbau zu optimieren. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die maximale Bandbreite nach oben begrenzt ist, damit keine verfälschten Korrekturwerte gemessen werden.
  • Die Ermittlung der Aussenkontur erfolgt vorteilhaft berührungslos beispielsweise mittels optischen Sensoren, wie z.B. Lasersensoren oder CCD-Kameras. Besonders vorteilhaft erfolgt die Ermittlung der Aussenkontur durch Abscannen der Wickeloberfläche mit einem Lasersensor. Dabei können sehr präzise Werte für die Bildung des Steuersignals erreicht werden. Selbstverständlich wäre die Ermittlung der Aussenkontur aber auch mit einem taktilen Sensor möglich. Entsprechende Präzisionsmesstaster sind dem Fachmann bekannt.
  • Die Messwerte können weiter optimiert werden, wenn vor dem Beginn des Schärprozesses die Messeinrichtung auf der Schärtrommel bzw. auf dem konischen Abschnitt der Schärtrommel kalibriert wird. Damit wird sichergestellt, dass die Messeinrichtung stets exakt auf einer bestimmten Messebene arbeitet, wobei die genauen Koordinaten der Schärtrommel bzw. des Übergangs vom zylindrischen zum konischen Teil bekannt sind.
  • Um einen rationellen Schärprozess zu gewährleisten ist es zweckmässig, wenn die erste Schärbandsektion als Lernphase gewickelt wird, deren Vorschubwerte für den Schärschlitten gespeichert werden und wenn die Lernphase für alle weiteren Schärbandsektionen kopiert wird. Es wäre aber selbstverständlich auch denkbar, die Messungen bzw. Korrekturen an weiteren Schärbandsektionen zu wiederholen.
  • Es hat sich schliesslich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn über eine Mehrzahl von Schärbandwickel eine Gesamtwickelkontur ermittelt wird, wobei wenigstens ein erster Punkt am Konusteil, ein zweiter Punkt am Scheitel des Gesamtwickels und ein dritter Punkt am Ende der Gesamtkontur gemessen wird und wenn aus diesen drei Messpunkten ein Steuersignal zum Steuern der nachfolgenden Gesamtwickel abgeleitet wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich fehlerhafte Gesamtwickelkonturen kumulieren. Die ideale Gesamtwickelkontur ist dabei eine gerade, welche parallel zur Trommeloberfläche verläuft, wobei der Gesamtwickelquerschnitt ein Parallelogramm mit der Neigung des Konuswinkels bildet.
  • Die Erfindung betrifft auch eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Konusschärmaschine, welche die Merkmale im Anspruch 15 aufweist. Auf einzelne vorrichtungsmässige Merkmale wurde bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren hingewiesen.
  • Die Messeinrichtung ist vorzugsweise dem Schärschlitten zugeordnet und synchron mit diesem bewegbar, wobei sie aber zusätzlich unabhängig vom Schärschlitten in drei verschiedenen Achsen bewegbar ist. Ersichtlicherweise muss die Messeinrichtung immer in der Nähe des Auflaufpunktes des Schärbandes, also in der Nähe des Schärblatts sein. Dies legt eine Koppelung mit dem Schärschlitten nahe, wobei aber auch eine vollständig unabhängige Lagerung am Gestell der Schärmaschine denkbar wäre. Um optimale Messvorgänge zu gewährleisten, ist die Messeinrichtung an einem Roboterarm angeordnet, der parallel zur Schärtrommelachse, sowie auf einer horizontalen und auf einer vertikalen Ebene orthogonal zur Schärtrommelachse bewegbar ist.
  • Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Eine stark vereinfachte Ansicht auf eine Konusschärmaschine von der Gatterseite her gesehen,
    Figur 2:
    eine stark vereinfachte Darstellung eines theoretischen Schärwickelaufbaus,
    Figur 3:
    eine stark vereinfachte Darstellung eines tatsächlichen Schärwickelaufbaus,
    Figur 4:
    eine schematische Darstellung der Steuerung für die Schärmaschine gemäss Figur 1,
    Figur 5:
    eine stark schematisierte Darstellung eines Schärbandwickels mit Messeinrichtung,
    Figur 6:
    eine ebenfalls stark vereinfachte Darstellung mehrerer Schärbandsektionen in einzelnen Wickelabschnitten,
    Figur 7:
    eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäss Figur 1, und
    Figur 8a:
    eine fehlerhafte Gesamtwickelkontur an einer ersten Kette, und
    Figur 8b:
    eine optimierte Gesamtwickelkontur an einer zweiten Kette
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, besteht eine Konusschärmaschine 1 auf an sich bekannte Weise aus einer Schärtrommel 2, die einen Konusabschnitt 3 aufweist, und die in einem Maschinengestell 11 drehantreibbar gelagert ist. Ein Schärschlitten 5 ist auf einer Schlittenführung 12 gelagert und parallel zur Schärtrommelachse 7 verschiebbar. Am Schärschlitten 5 ist das Schärblatt 10 angeordnet, an dem die vom nicht dargestellten Spulengatter kommenden Fäden zum Schärband 4 (Fig. 2, Fig. 3) zusammengeführt werden. Das Schärblatt 10 ist im Schärschlitten auch noch orthogonal zur Schärtrommelachse verschiebbar, und zwar sowohl auf einer horizontalen wie auf einer vertikalen Ebene. Der Schärschlitten wird beim Wickelvorgang in Pfeilrichtung a vorgeschoben, so dass der Konusschräge folgend einige Schärbandsektionen 6.1, 6.2 usw. gewickelt werden.
  • Dem Schärschlitten 5 zugeordnet ist ein Roboterarm 13 mit insgesamt drei hier nicht näher dargestellten Antriebsmotoren für die Bewegung der am Roboterarm angeordneten Messeinrichtung 8 auf drei verschiedenen Bewegungsachsen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Messeinrichtung um einen Laserlichtsensor, mit dem die Aussenkontur 9 (Fig. 3) eines Schärbandwickels in Richtung der Schärtrommelachse 7 abgescannt werden kann. Die Messung erfolgt bei stehender Schärtrommel 2 in einzelnen Schritten, wobei die Messeinrichtung 8 während des Schärens in eine Ruhestellung gefahren wird, in der sie den Schärprozess nicht beeinträchtigt.
  • Figur 2 zeigt den sich beim Wickeln eines Schärbands 4 theoretisch ergebenden Aufbau bei jeder Umdrehung der Trommel. Das Schärband, das in Wirklichkeit aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Fäden besteht, ist hier als Rechteck mit einer Schärbandhöhe h entsprechend der Dicke der Fäden und mit einer Schärbandbreite B dargestellt. Bei einem Konuswinkel α am Konusteil 3 der Schärtrommel muss der Schärschlitten ersichtlicherweise um die Strecke Sv vorgeschoben werden, damit der Wickelaufbau dem Konuswinkel folgt. Der Vorschub pro Trommelumdrehung ergibt sich dabei aus der Formel Sv = h : tan α .
    Figure imgb0001
  • Infolge des unterschiedlichen Setzverhaltens des Schärbandes 4 auf dem zylindrischen und auf dem konischen Teil der Schärtrommeloberfläche sowie auf den sich berührenden Lagen untereinander ergibt sich jedoch ein Wickelaufbau, wie er stark übertrieben in Figur 3 dargestellt ist. Dabei zeichnet sich mit zunehmendem Wickelaufbau eine Aussenkontur 9 mit einer Krümmung ab. Je nachdem, wie der Schlittenvorschub eingestellt ist, kann die Krümmung relativ zur Schärtrommeloberfläche konvex oder konkav verlaufen. Die Aussenkontur 9 bildet somit die Grundlage zur Erzeugung eines Steuersignals für die Korrektur des Schlittenvorschubs.
  • In Figur 4 ist stark schematisiert die Steuerung der Schärmaschine dargestellt. Dabei wird die Schärtrommel 2 von einem Antriebsmotor 15 angetrieben, wobei ein Signalgeber 16 die Trommelumdrehungen erfasst und einem Rechner 17 zuführt. Der Schärschlitten 5 wird parallel zur Schärtrommelachse 7 mit einem Vorschubmotor 14 angetrieben. Die übrigen Antriebsmotoren zum Bewegen des Schärblatts bzw. der Messeinrichtung 8 sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Rechner 17 beinhaltet eine Vergleichseinrichtung 18, in welche die an der Messeinrichtung 8 ermittelten Werte für die Aussenkontur eingegeben werden. In die Vergleichseinrichtung 18 können Soll-Werte aus einer Garntabelle 21 eingegeben werden, welche empirisch ermittelte Werte in Abhängigkeit von Garnqualität und Garnnummer beinhaltet. An einem Bildschirm 20 können die von der Messeinrichtung 8 produzierten Signale abgelesen werden, wobei der Rechner 17 nach jedem Messvorgang Korrekturwerte für den nächsten Wickelvorgang vorschlägt. An einer Eingabekonsole 19 kann der Benutzer die vorgeschlagenen Werte übernehmen oder gegebenenfalls selber alternative Werte eingeben.
  • Die in der Garntabelle 21 gespeicherten Soll-Werte können nach jedem Messvorgang dadurch korrigiert werden, dass die vom Rechner vorgeschlagenen Korrekturwerte übernommen oder verworfen werden. Die rechnerisch gespeicherte Garntabelle 21 wird dabei permanent erweitert und verfeinert, je mehr unterschiedliche Garnqualitäten auf der Vorrichtung gewickelt werden.
  • In Figur 5 ist wiederum stark schematisiert ein erster Schärbandwickel 22.1 dargestellt. Der Konuswinkel α ist hier aus Gründen der besseren Darstellbarkeit ebenfalls grösser dargestellt als in der Realität. Nach der zur Erzeugung des Schärbandwickels 22.1 erforderlichen Anzahl Umdrehungen der Schärtrommel wird die Maschine angehalten und die Messeinrichtung 8 beginnt mit der Ermittlung der Aussenkontur 9. Dabei wird der Lasersensor in Pfeilrichtung b parallel zur Schärtrommelachse bewegt, wobei die Aussenkontur abgescannt wird. Gemessen wird allerdings nicht über die gesamte Schärbandbreite B, sondern lediglich über eine Messstrecke m, auf der wie dargestellt die stärkste Krümmung der Aussenkontur festgestellt werden kann. Auf der Basis der ermittelten Messwerte wird im Rechner ein Winkel β interpoliert, der für die spezifische Aussenkontur repräsentativ ist. Der Winkel kann dabei als Koeffizient ausgedrückt werden.
  • In Figur 6 ist schematisch der Aufbau von insgesamt drei Schärbandsektionen 6.1, 6.2 und 6.3 dargestellt, wobei die erste Schärbandsektion 6.1 in einer Lernphase gewickelt wurde, welche für die Wicklung der Schärbandsektionen 6.2 und 6.3 kopiert wurde. Für den Aufbau der ersten Schärbandsektion 6.1 wird wie folgt vorgegangen:
    • Der Schärvorgang startet mit einem vorgegebenen Vorschub und wird bei S1 nach wenigen Millimetern Vorschub wieder angehalten, um am so entstandenen Kalibrierwickel 23 eine Kalibrierung der Messvorrichtung vorzunehmen. Danach startet der Schärvorgang automatisch mit dem gleichen Schärschlittenvorschub bis der erste Schärbandwickel 22.1 gewickelt ist und die Maschine bei S2 anhält. Der Schärschlitten kann dabei einen Weg von beispielsweise 20 mm zurücklegen, wobei dieser Wert in Abhängigkeit vom Setzverhalten auch ändern kann. Bei S2 erfolgt der erste Messvorgang wie oben beschrieben, wobei in Abhängigkeit des ermittelten Wertes eine erste Änderung des Schlittenvorschubs vorgenommen wird. Der Rechner hat dabei den tatsächlich ermittelten Koeffizienten mit dem für die Wickelposition gewünschten Koeffizienten verglichen, womit der Fehler bekannt ist. Der Bediener kann dabei vorgeschlagene Korrekturwerte übernehmen oder ablehnen. Selbstverständlich wäre auch eine automatische Übernahme von Korrekturwerten möglich. Auf die gleiche Weise werden nun die Schärbandwickel 22.2, 22.3, 22.4 und 22.5 gewickelt, wobei die Maschine jeweils bei S3, S4 und S5 anhält, um eine Messung der Aussenkontur vorzunehmen und um den Schärschlittenvorschub noch insgesamt viermal zu beeinflussen. Der Rechner hat jetzt ein Vorschubprofil für die gesamte Schärbandsektion 6.1 gespeichert, das für die Schärbandsektionen 6.2 und 6.3 wiederholt wird. Diese weiteren Schärbandsektionen werden ohne Anhalten ununterbrochen gewickelt. Zur Qualitätskontrolle kann zuletzt eine Durchmessermessung des gesamten Schärwickels auf der Trommel an verschiedenen Punkten erfolgen. Ein idealer Wickelaufbau ist dann erreicht, wenn an jedem Messpunkt exakt der gleiche Aussendurchmesser gemessen wird.
  • Aus Figur 7 ist die räumliche Anordnung der am Roboterarm 13 befestigten Messeinrichtung 8 ersichtlich. Der Schärschlitten 5 ist auf den beiden Schlittenführungen 12 und 12' in Richtung X verschiebbar gelagert. Zur besseren Sichtbarmachung des Roboterarms 13 ist die Schlittenführung 12 teilweise unterbrochen. In Pfeilrichtung Z ist der Roboterarm zwischen den beiden Schlittenführungen 12 und 12' auf eine Querschiene 24 verschiebbar gelagert.
  • Die Figuren 8a und 8b veranschaulichen die Möglichkeit, nicht nur die Aussenkontur eines einzelnen Schärbandwickels, sondern die Gesamtwickelkontur einer Mehrzahl von Schärbandwickel zu ermitteln und daraus eine Steuergrösse für nachfolgende Gesamtwickel abzuleiten. Figur 8a zeigt einen Gesamtwickel bestehend aus den einzelnen Schärbandsektionen 61 bis 64. Gemessen wird wenigstens an einem ersten Messpunkt 26 unmittelbar am Auflaufpunkt auf dem Konusteil, am zweiten Messpunkt 27 entsprechend dem Scheitelpunkt des Gesamtwickels und am dritten Messpunkt 28 an dem vom Konusteil abgewandten Ende der Gesamtkontur. Diese drei Messpunkte bilden ersichtlicherweise ein Dreieck mit einer effektiven Höhe Δh eff und mit einer Höhendifferenz zwischen den Messpunkten 26 und 27 gemessen im rechten Winkel zur Schärtrommel von Δh. Die Grundseite des Dreiecks entsprechend der Geraden durch die Messpunkte 26 und 28 verläuft in einem Winkel zur zylindrischen Oberfläche der Trommel und Δh eff ist wesentlich kleiner als Δh. Eine derartige erste Kette muss optimiert werden, um fehlerhafte Kettfäden zu vermeiden.
  • Durch die Ableitung eines Steuersignals gebildet aus dem Messpunktedreieck 26, 27, 28 können nachfolgende Ketten bzw. die einzelnen Schärbandsektionen, aus denen sich diese Ketten zusammensetzen, derart optimiert werden, dass wenigstens eine tolerierbare Gesamtwickelkontur gebildet wird. Dies ist in Figur 8b dargestellt. Zwar bildet der Gesamtwickelquerschnitt nicht die ideale Konfiguration eines Parallelogramms. Δh ist jedoch gleich gross wie Δh eff und das Messpunktedreieck wurde derart gedreht, dass die Dreiecksgrundlinie parallel zur Schärtrommeloberfläche verläuft.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine (1), bei dem ein Schärband (4) über ein auf einem Schärschlitten (5) angeordneten Schärblatt (10) in einzelnen Schärbandsektionen (6.1, 6.2) auf eine Schärtrommel (2) aufgewickelt wird, wobei der Schärschlitten parallel zur Schärtrommelachse (7) vorgeschoben wird und wobei über eine Messeinrichtung (8) in Abhängigkeit vom Wickelverhalten des Schärbandes ein Steuersignal erzeugt wird, mit dem der Schärschlittenvorschub beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal aus der über die Messeinrichtung (8) ermittelte Aussenkontur (9) eines Schärbandwickels bezogen auf die Längsrichtung der Schärtrommelachse abgeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Aussenkontur ein Ist-Wert gebildet wird, der in einer Vergleichseinrichtung (18) mit einem empirisch ermittelten und von spezifischen Schärbandparametern abhängigen Soll-Wert verglichen wird und dass das Steuersignal aus der Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Ist-Werte zur Korrektur der bereits gespeicherten Soll-Werte in der Vergleichseinrichtung verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Aussenkontur ein Winkel (β) relativ zur Schärtrommeloberfläche interpoliert wird und dass das Steuersignal in Abhängigkeit dieses Winkels gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur (9) nur über eine Teilstrecke (m) der gesamten Schärbandbreite (B) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur permanent während des ganzen Wickelvorgangs einer Schärbandsektion erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur intermittierend bei stehender Schärtrommel in vorbestimmten Schritten erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur berührungslos erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur durch Abscannen der Wickeloberfläche mit einem Lasersensor erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur mittels einer CCD-Kamera erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Aussenkontur mit einem taktilen Sensor erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beginn des Schärprozesses die Messeinrichtung auf der Schärtrommel (2) bzw. auf dem konischen Abschnitt (3) der Schärtrommel kalibriert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schärbandsektion (6.1) als Lernphase gewickelt wird, deren Vorschubwerte für den Schärschlitten gespeichert werden und dass die Lernphase für alle weiteren Schärbandsektionen (6.2, 6.3) kopiert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Mehrzahl von Schärbandwickel eine Gesamtwickelkontur ermittelt wird, wobei wenigstens ein erster Punkt (26) am Konusteil (3), ein zweiter Punkt (27) am Scheitel des Gesamtwickels und ein dritter Punkt (28) am Ende der Gesamtkontur gemessen wird und dass aus diesen drei Messpunkten ein Steuersignal zum Steuern der nachfolgenden Gesamtwickel abgeleitet wird.
  15. Konusschärmaschine (1) mit einer Schärtrommel (2) und mit einem parallel zur Schärtrommel vorschiebbaren Schärschlitten (5), auf dem ein Schärblatt (10) angeordnet ist, über das ein Schärband (4) in einzelnen Schärbandsektionen (6.1, 6.2) auf die Schärtrommel aufwickelbar ist, sowie mit einer Messeinrichtung (8), zum Messen eines Parameters des gewickelten Schärbandes und zum Erzeugen eines Steuersignals zur Beeinflussung des Schärschlittenvorschubs, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Messeinrichtung (8) die Aussenkontur (9) eines Schärbandwickels bezogen auf die Längsrichtung der Schärtrommelachse (7) ermittelbar ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Aussenkontur (9) als Ist-Wert in einer Vergleichseinrichtung (18) mit einem dort gespeicherten Soll-Wert vergleichbar ist und dass das Steuersignal aus der Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert ableitbar ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (8) ein berührungsloser optische Sensor, insbesondere ein Lasersensor ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (8) dem Schärschlitten (5) zugeordnet und synchron mit diesem bewegbar ist und dass sie zusätzlich unabhängig vom Schärschlitten in drei verschiedenen Achsen (x, y, z) bewegbar ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Messeinrichtung (8) die Aussenkontur (9) eines Schärbandwickels über wenigstens einen Teil (m) der Schärbandbreite B abscannbar ist.
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