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WO1999005055A1 - Verfahren und changiereinrichtung zum verlegen eines fadens - Google Patents

Verfahren und changiereinrichtung zum verlegen eines fadens Download PDF

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WO1999005055A1
WO1999005055A1 PCT/EP1998/004581 EP9804581W WO9905055A1 WO 1999005055 A1 WO1999005055 A1 WO 1999005055A1 EP 9804581 W EP9804581 W EP 9804581W WO 9905055 A1 WO9905055 A1 WO 9905055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
traversing
thread guide
electric motor
traversing thread
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1998/004581
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Lieber
Friedhelm Lenz
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.)
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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 Barmag AG, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Priority to EP98943765A priority Critical patent/EP0999992B1/de
Priority to JP2000504066A priority patent/JP4155705B2/ja
Priority to US09/463,523 priority patent/US6405966B1/en
Priority to DE59810677T priority patent/DE59810677D1/de
Publication of WO1999005055A1 publication Critical patent/WO1999005055A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
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    • B65H54/2821—Traversing devices driven by belts or chains
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    • B65H54/2884—Microprocessor-controlled traversing devices in so far the control is not special to one of the traversing devices of groups B65H54/2803 - B65H54/325 or group B65H54/38
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for laying a thread according to the preamble of claim 1 and a traversing device for carrying out the method according to the preamble of claim 12 and claim 14.
  • a traversing thread guide is attached to a belt of a belt drive.
  • the belt drive is driven by a stepper motor in such a way that the traversing thread guide moves the thread back and forth within a traversing stroke.
  • the stepper motor is supplied with saturation current in the reverse region and with nominal current in the remaining region. The movement processes are checked in one position within the traversing stroke by means of a sensor.
  • the known method is subject to physical and technical restrictions.
  • the stepper motor is a spring-mass system which tends to vibrate when the position changes rapidly and executes uncontrollable movements.
  • the reference or zero position is only passed twice during a movement of the thread guide. The positioning accuracy outside the zero position is not defined. At higher speeds, for example 1,000 m / min production speed, this process can therefore no longer work with the required accuracy.
  • the invention has for its object a method and to create a device for laying a thread, in which the thread can be precisely positioned within the traversing stroke. Another object of the invention is to ensure optimal use of the electric motor for each traversing stroke.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a traversing device having the features of claim 12 and claim 14.
  • a plurality of traversing thread guides fastened one behind the other on a belt are driven by means of a servo motor.
  • the commutation of the servo motor is carried out by means of a resolver in order to reverse the servo motor in accordance with a predetermined target function.
  • the traversing thread guide does not record the position.
  • the known traversing device which is used at production speeds of 150 to 170 m / min, is completely unsuitable for laying a thread at traversing speeds of up to 7 m / sec due to the high mass inertia.
  • Such a highly dynamic movement of the traversing thread guide can, however, be achieved without difficulty using the method according to the invention.
  • the particular advantage of the invention is that there is a constant comparison between the actual position and the target position of the traversing thread guide.
  • the measuring device coupled to the traversing device offers the possibility of using the full dynamics and the full torque of the electric motor without running the risk of the motor falling out of step. Above all, this brings with it a high level of accuracy and reproducibility when laying the traversing thread guide, that is to say in the area of reversal at the outer edge of the bobbin Thread.
  • the position of the electric motor is understood to mean the relationship between the movable rotor and the fixed stator of the electric motor.
  • the traversing thread guide can thus be moved in a position-controlled manner over the entire traversing stroke. Due to the continuous adjustment between the actual position of the traversing thread guide and the desired position of the traversing thread guide determined by the electric motor, the electric motor is able to apply exactly the energy or torque required for each position of the traversing thread guide.
  • the particular advantage of the invention is that the electric motor can be controlled in an amplitude-controlled manner. This means that if there is a deviation between the actual and the target position, the difference signal of the electric motor receives a current whose amplitude has changed.
  • the traversing thread guide can thus be positioned in the reversal area with great accuracy.
  • the difference signal is also used to change the speed of rotation of the electric motor.
  • the speed of the traversing thread guide can thus be regulated by the frequency-controlled motor in any position within the traversing stroke to a predetermined course, so that the winding laws can be implemented with high accuracy when forming bobbins. For example, wild windings, precision windings or conical coils with corresponding speed profiles can be carried out with high accuracy.
  • the traversing speed is in the range of approx. 800 double strokes per minute. It is particularly advantageous here if an associated course of the set position of the traversing thread guide is specified for each type of winding within a traversing stroke for controlling the electric motor.
  • the course of the nominal position of the traversing thread guide specifies the position and the speed of the traversing thread guide. The method is therefore suitable for shortening the stroke. The stroke shortening can be changed on one side or on both sides according to a specified time program.
  • the method variant in which the reference position is defined by one of the ends of a sleeve receiving the coil is particularly advantageous. This ensures that, despite sleeves of different lengths, the available lining length of the sleeve corresponds exactly to the traversing stroke.
  • the method according to the invention offers the possibility of optically, acoustically or electrically detecting the actual position of the traversing thread guide by means of a sensor coupled to the measuring device.
  • a sensor coupled to the measuring device.
  • optical detection for example, lasers are used which detect the position of the thread guide via a distance measurement.
  • the sensor of the measuring device is connected to the motor shaft of the electric motor driving a drive pulley of the belt drive.
  • the angle of rotation or the number of revolutions of the motor shaft can be detected, which corresponds to the actual position of the thread guide due to the transmission mechanism.
  • the method variant in which the sensor is arranged on one of the pulleys and detects an angle of rotation or the number of revolutions of the pulley is particularly advantageous.
  • the method according to the invention can basically be applied to any drive type of the traversing thread guide.
  • the method variant in which the traversing thread guide is driven by means of a stepping motor is particularly advantageous due to the high flexibility.
  • the low mass inertia of the stepper motors also enables a high torque to be applied, which is particularly necessary in the reversing areas of the traversing yarn guide.
  • the method according to the invention can be carried out both with a traversing device in which the traversing thread guide is moved back and forth within a traversing stroke, and with a traversing device in which two traversing thread guides driven in opposite directions are moved within one traversing stroke.
  • the traversing devices according to the invention are particularly characterized by the reproducibility of the thread deposit on the bobbin and their high flexibility with regard to the bobbin construction.
  • a particularly advantageous development of the traversing device provides that several traversing thread guides for laying several threads in parallel mutually arranged winding stations are provided.
  • the traversing thread guides moved in the same direction are driven by an electric motor.
  • the measuring device is assigned to only one of the traversing thread guides moving in the same direction. With this configuration, any number of winding stations of a machine arranged in parallel can be regulated.
  • the traversing device is preferably used, in which a sensor of the measuring device is in contact with the traversing thread guide.
  • Optical laser sensors can thus be used to record the actual position of the traversing thread guide.
  • Optical laser sensors can be used to record the actual position of the traversing thread guide.
  • acoustic ultrasonic sensors can be used to record the actual position of the traversing thread guide.
  • contactless magnetic or capacitive sensors can be used.
  • the traversing device is particularly advantageous, in which the measuring device for detecting the actual position of the traversing thread guide is coupled to a drive means driving the traversing thread guide.
  • the traversing device in which the traversing thread guide is guided by means of a belt drive, represents a variant in which the moving masses are small, so that the electric motor can apply the torque required for the high speeds.
  • the belt is guided over a pulley and a drive pulley.
  • the electric motor is coupled to the drive pulley so that the rotary motion is transmitted to the belt.
  • the belt can also be made by a rope or other band-shaped means.
  • the development of the traversing device in which the sensor of the measuring device detects a number of markings made per unit length on the belt, has the advantage that the immediate transmission element of the movement of the traversing thread guide is sensed.
  • the teeth of a toothed belt can be used as markings.
  • the design of the traversing device in which the sensor of the measuring device is arranged directly on the electric motor in such a way that the angular position or the number of revolutions of the motor shaft connected to the drive pulley is detected, leads to a particularly compact design.
  • connection of the measuring device to the control device can be designed in such a way that high transmission accuracies of the signals are achieved.
  • the coordination between the actual position and the target position of the traversing thread guide can thus be compared in very short control times while minimizing the disturbance variables.
  • Driving the traversing thread guide by means of a stepping motor is particularly advantageous. Due to the high pole pairs of 50 poles, for example, it can be the desired position of the traversing thread guide within the Set the traversing stroke very precisely. By means of the measuring device and the associated control it is possible to eliminate the vibrations which frequently occur in the stepper motor during rapid reversing processes. As a result, the stepper motor can be used much better than is usually only possible in controlled companies.
  • Figures 1 to 3 schematically a first embodiment of a traversing device according to the invention, each with different measuring devices;
  • FIG. 5 schematically shows a further exemplary embodiment of a traversing device according to the invention.
  • Fig. 6 schematically shows another embodiment of a traversing device according to the invention.
  • FIGS. 1 to 3 each show a traversing device according to the invention, which differ only in the design of the measuring devices. Therefore, the traversing device from FIGS. 1 to 3 described below together.
  • a traversing thread guide 3 is moved back and forth within a traversing stroke by means of an electric motor 7, for example a stepping motor.
  • the transmission of the movement of the electric motor 7 to the traversing thread guide 3 takes place via a belt 6.
  • the belt 6 wraps around the pulleys 4.1 and 4.2 and the drive pulley 5.
  • the traversing thread guide 3 is firmly connected to the endless belt 6 and is attached to the belt 6 between the Pulleys 4.1 and 4.2 back and forth.
  • the pulleys 4.1 and 4.2 are each freely rotatable on an axis.
  • the drive pulley 5 is attached to a motor shaft 9.
  • the motor shaft 9 is driven with the electric motor 7 with an alternating direction of rotation.
  • a winding spindle 14 is arranged parallel to the belt 6 tensioned between the pulleys 4.1 and 4.2, on which a sleeve 15 is fastened.
  • a coil 1 is wound on the sleeve 15.
  • a drive roller 2 rests on the surface of the coil 1.
  • the winding spindle 14 is driven by the drive roller in circumferential contact with the coil 1.
  • a thread 13 which is wound on the bobbin 1 is moved by the traversing thread guide 3 within the traversing stroke in accordance with a preselected winding set.
  • the position of the traversing thread guide can assume any values within the traversing stroke.
  • the positions of the traversing thread guide within the traversing stroke are determined by the electric motor 7.
  • the diameter of the drive pulley is determined from the torque of the electric motor 7 and the traversing stroke of the traversing thread guide 3.
  • the circumference of the drive pulley 5 can be smaller or larger than the traversing stroke of the thread guide.
  • the drive pulley 5 is made of a light material manufactured, for example plastic, to realize a low inertia.
  • the electric motor 7 can be controlled via a control device 11.
  • the control device 11 is given the courses of the target position within the traversing stroke by a higher-level control.
  • the position and speed of the desired values characteristic of the traversing thread guide can be specified for each winding law. In addition, specifications for mirror disturbance during winding and for shortening the traversing stroke are possible.
  • the speed signals of the coil 1 and the drive roller 2 are given to the control device 11.
  • the control device 11 is connected to a measuring device 8.
  • the measuring device 8 has a sensor 10 which detects the actual position of the traversing thread guide 3. The position of the traversing thread guide 3 is measured by the sensor 10 within the traversing stroke and also outside the traversing stroke, for example when changing the thread.
  • the measuring device 8 transmits the measurement signals to the control device 11.
  • the measuring device 8 is connected to an electrical sensor 10 which has contact with the traversing thread guide 3.
  • the sensor 10 consists of a potentiometer on which the traversing thread guide is guided back and forth and thus generates an electrical signal, which is picked up by the displacement measuring device 8 and fed to the control device 11.
  • the sensor 10 could be magnetically coupled to the traversing thread guide 3.
  • 2 shows a measuring device which has an optical sensor 10.
  • the optical sensor 10 generates a laser beam, which is directed onto the traversing thread guide.
  • the measurement signal is in turn passed from the measuring device 8 to the control device 11. In this case, the distance measured by the optical sensor can be transferred within the path measuring device 8 to a position of the traversing thread guide.
  • a further embodiment variant is shown in dashed lines in FIG. 2.
  • the measuring device with the optical sensor 10 is arranged such that the belt 6 is scanned by the optical sensor 10.
  • an arrangement of the sensor would also be possible within the belt drive in order to use the teeth introduced into the belt as a signal for a toothed belt.
  • the measuring device is directly connected to the electric motor 7.
  • the sensor 10 of the measuring device 8 is designed as a rotary encoder and detects the angular position or the rotation of the motor shaft 9.
  • All of the measuring devices shown in FIGS. 1 to 3 detect the actual position of the traversing thread guide during the winding travel.
  • the actual position is given to the control device 11.
  • the control device 11 carries out a comparison between the predetermined target values and the actual values of the traversing thread guide position.
  • a difference signal generated by the control device 11 is given to the electric motor 7 to control the electric motor 7.
  • the coils of the electric motor 7 are through the difference signal is switched in such a way that a change in position and speed occurs.
  • the control device 11 contains a microprocessor control and a power unit for the electric motor, via which the motor current can be detected and the torque of the electric motor 7 can be changed. Both the position and the rotational speed of the motor shaft are thus regulated.
  • the traversing device does not need any special alignment of the motor shaft of the motor 7 to the traversing thread guide 3.
  • the control device 11 can determine the position of the traversing thread guide before starting the winding process in such a way that the electric motor 7 with very little torque in one direction up to a pulley 4.1 or 4.2 is driven.
  • the low torque means there is no mechanical damage.
  • the control device 11 can monitor the belt for breakage during the winding process by monitoring the motor current for changes. Monitoring of belt 6 breakage can also be carried out by the local control unit during reference travel by means of time monitoring.
  • the transmission of the rotary movement of the electric motor 7 can in principle also be carried out by other belt-like means, such as, for example, ropes, tapes, chains or wires.
  • FIG. 4 shows a diagram with the course of the desired position of the traversing thread guide.
  • the path covered by the thread guide is entered on the ordinate.
  • the traversing stroke H is formed by the sections B L , L and B R.
  • B L and B R The reversal of the distances at the ends of the traversing stroke are denoted by B L and B R.
  • the speed of the traversing thread guide is entered on the abscissa. If you now start at the zero point of the diagram, the thread guide is first accelerated.
  • This acceleration takes place according to a function which is arbitrary in its shape, for example circular, parabolic, hyperbolic, etc.
  • the acceleration phase of the traversing thread guide is completed after a predetermined guide speed has been reached. This point is characterized by the transition from the reverse section B to the linear section L. The speed of the thread guide is constant within the linear path L.
  • the thread guide is now decelerated within the reversing distance B R. The thread guide is decelerated according to a function. After the traversing thread guide has zero speed, the entire process is repeated.
  • Fig. 4 three turns with different guide speeds are shown.
  • the double stroke numbers of the traversing thread guide per minute were given to identify the guide speed. In practice, these are set values of 300, 600, 800 double strokes / min.
  • the target position of the traversing thread guide is predetermined in its position and speed and is used to control the electric motor. In the case of an actual-target comparison, the respective determined actual position, position and speed are compared with the target position in the control device. A difference signal generated by the control device then leads to a corresponding regulation of the electric motor.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a traversing device according to the invention. Identical functional components are included provided with the same reference numerals.
  • the traversing device consists of two belt drives with crossed belts 6.1 and 6.2.
  • a belt drive is formed by the drive pulley 5.1 and the pulleys 4.1 and 4.2, which guide the endless belt 6.1.
  • the drive pulley 5.1 is fastened to one end of a motor shaft 9.1 and is driven counterclockwise by the electric motor 7.1 (arrow direction).
  • a traversing thread guide 3.1 is attached to the belt 6.1.
  • the second belt drive consists of the drive pulley 5.2 and the pulleys 4.3 and 4.4 and the endless belt 6.2 guided therein.
  • the drive pulley 5.2 is attached to a motor shaft 9.2 and is driven clockwise by means of the electric motor 7.2 (direction of the arrow).
  • a thread guide 3.2 is attached to the belt 6.2.
  • the belt drives are arranged in parallel planes to one another, so that the pulleys 4.1 and 4.3 and the pulleys 4.2 and 4.4 are coaxial with one another.
  • a spool 1 to be wound is arranged parallel to the belt pulleys below the belt drives.
  • the bobbin 1 is wound on a sleeve 15 which is driven by a winding spindle 14.
  • the winding spindle 14 can be driven by an electric motor, for example.
  • a pressure roller is arranged between the belt drive and the spool 1, which is not shown in FIG. 5 due to the clarity.
  • the pressure roller lies with a contact force on the surface of the spool.
  • the pressure roller driven by the bobbin 1 is operated at a constant speed during the winding cycle. For this purpose, the drive of the winding spindle 14 is slowed down in accordance with the increase in diameter.
  • the thread 13 is currently guided from the traversing thread guide 3.2 to the left end of the bobbin by means of the belt 6.2.
  • the pulley 4.4 has a smaller diameter than the coaxially arranged pulley 4.2 of the second belt drive.
  • the traversing thread guide 3.2 partially dips below the traversing thread guide 3.1 and thus releases the thread from its guide notch.
  • the thread After the thread has been taken over by the thread guide 3.1 at the end of the traversing path, the thread is guided in the opposite direction to the right end of the bobbin 14. Since the pulley 4.1 of the belt 6.1 has a smaller diameter than the pulley 4.3 of the belt 6.2, there is a crossed course of the belts 6.1 and 6.2. The thread transfer is thus repeated at the right end of the bobbin in the same way as the thread transfer at the left end of the bobbin. While the thread is being guided through the traversing thread guide 3.2, the actual position of the traversing thread guide 3.2 is measured via a measuring device 8.2 arranged on the electric motor 7.2. The measuring device 8.2 is identical to the measuring device shown in FIG. 3. In this regard, reference is made to the description of FIG.
  • the measuring device 8.2 is connected to the control device 11.2.
  • the control device 11.2 controls the electric motor 7.2.
  • the electric motor 7.2 is controlled in such a way that the thread guide 3.2 is moved at a guide speed while the thread is being guided. After the thread has been transferred to the thread guide 3.1 at the end of the traversing path, the thread guide 3.2 is moved by the electric motor 7.2 at an alternating speed which is higher than the guide speed.
  • a measuring device 8.1 is also arranged on the electric motor 7.1. The measuring device 8.1 is connected to a control device 11.1 assigned to the electric motor 7.1.
  • the control of the electric motor 7.1 takes place here analogously to the control of the electric motor 7.2.
  • the control devices 11.1 and 11.2 are coupled to one another via a central control. By means of the coupling, the guide speed and the change speed of the two belt drives can now be controlled in such a way that the thread transfer takes place at the predetermined point at the end of the stroke.
  • the control of the traversing drives which is made possible by the position measuring devices, guarantees exact compliance with the transfer point when the thread is transferred in the stroke ends.
  • FIG. 5 A further possible arrangement is shown in broken lines in FIG. 5.
  • the electric motors 7.1 and 7.2 are directly controlled by a central control device 11, which is connected to a control-measuring device 8.1 which detects the actual position of the traversing thread guide 3.1 and which measures the actual position of the traversing thread guide 3.2. device 8.1 is connected.
  • the traversing thread guides are detected in their position only within the traversing path. Position detection is not provided outside the traversing path while the traversing thread guides are operated at the changing speed.
  • the electric motors 7.1 and 7.2 are only regulated during the phase in which the motor shaft is driven at the leading speed.
  • the traversing device according to the invention is not limited to just one winding point.
  • the traversing device can be extended to any number of winding stations arranged side by side.
  • two traversing thread guides 3.1 and 3.2 arranged one behind the other are driven by means of a belt drive with an electric motor 7.
  • only one of the traversing yarn guides 3.1 is assigned a measuring device.
  • the reference numerals are as in FIG. 5.
  • the extension could be carried out in such a way that a plurality of thread guides are also fastened in series to a belt drive.
  • the belt drives could be mirrored to each other so that the traversing thread guides guided on the belts face each other.
  • the invention is not limited to traversing devices which move a traversing thread guide by means of a belt drive.
  • any traversing drive in which a thread guide is moved and positioned by means of a drive can be regulated using the method according to the invention.
  • the constant comparison between the actual position and the target position of the traversing thread guide leads to a very high accuracy in the thread placement. This allows the coil structures to be reproduced for each coil to be wound.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Looms (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens (13). Hierbei wird der Changierfadenführer (3) mittels eines Elektromotors (7) bewegt, wobei die Soll-Position des Changierfadenführers durch eine Stellung des Elektromotors bestimmt ist. Erfindungsgemäss wird die Ist-Position des Changierfadenführers mittels einer Messeinrichtung (8, 10) fortlaufend erfasst und einer Steuereinrichtung (11) aufgegeben, die einen Ist-Soll-Vergleich der Position des Changierfadenführers durchführt und ein entsprechendes Differenzsignal zur Steuerung der Stellung des Elektromotors erzeugt.

Description

Verfahren und Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen eines Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Changiereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12 und Anspruch 14.
Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens ist aus der EP 0 453 622 Bl bekannt.
Hierbei ist ein Changierfadenführer an einem Riemen eines Riementriebes befestigt. Der Riementrieb wird über einen Schrittmotor derart angetrieben, daß der Changierfadenführer innerhalb eines Changierhubes den Faden hin- und herführt. Der Schrittmotor wird im Bereich der Umkehr mit Sättigungsstrom und im übrigen Bereich mit Nennstrom beaufschlagt. Die Kontrolle der Bewegungsvorgänge geschieht in einer Position innerhalb des Changierhubes mittels eines Sensors.
Das bekannte Verfahren unterliegt jedoch physikalischen und technischen Einschränkungen. Der Schrittmotor stellt physikalisch gesehen ein Feder- Masse-System dar, welches bei schnellen Lageänderungen zu Schwingunen neigt und unkontrolllierbare Bewegungen ausführt. Die Referenz oder Nullposition wird während einer Bewegung des Fadenführers nur zweimal überfahren. Die Positioniergenauigkeit außerhalb der Nullposition ist nicht definiert. Bei höheren Drehzahlen von beispielsweise 1.000 m/min Produktionsgeschwindigkeit kann dieses Verfahren darum nicht mehr mit der nötigen Genauigkeit arbeiten.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens zu schaffen, bei welchem der Faden innerhalb des Changierhubes genau positionierbar ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine zu jedem Changierhub optimale Ausnutzung des Elektromotors zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Changiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und des Anspruchs 14 gelöst.
Die Erfindung war auch nicht durch die EP 0 302 461 nahelegt.
Bei der bekannten Changiereinrichtung werden mehrere hintereinander an einem Riemen befestigte Changierfadenführer mittels eines Servo-Motors angetrieben. Hierbei wird die Kommutierung des Servo-Motors mittels eines Resolvers durchgeführt, um den Servo-Motor entsprechend einer vorgegebenen Soll-Funktion umzusteuern. Eine Lageerfassung des Changierfadenführers erfolgt nicht. Die bekannte Changiereinrichtung, die bei Produktionsgeschwindigkeiten von 150 bis 170 m/min eingesetzt wird, ist aufgrund der hohen Masseträgheit zur Verlegung eines Fadens bei Changiergeschwin- digkeiten bis zu 7 m/sec völlig ungeeignet.
Eine derart hoch-dynamische Bewegung des Changierfadenführers läßt sich jedoch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schwierigkeiten realisieren. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein ständiger Abgleich zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Changierfaden- führers stattfindet. Die mit der Changiereinrichtung gekoppelte Meßeinrichtung bietet die Möglichkeit, die volle Dynamik und das volle Moment des Elektromotors zu nutzen, ohne Gefahr zu laufen, daß der Motor außer Tritt fällt. Dies bringt vor allem die in den äußeren Bereichen der Bewegung des Changierfaden- fadenführers, also im Bereich der Umkehr am äußeren Rand der Spule, eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbar keit beim Verlegen des Fadens.
Bei einer Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position wird ein Differenz-Signal zur Steuerung des Elektromotors erzeugt. Als Stellung des Elektromotors wird hierbei die Relation zwischen dem beweglichen Rotor und dem festen Stator des Elektromotors verstanden. Damit läßt sich der Changierfadenführer lagegeregelt über den gesamten Changierhub bewegen. Durch die kontinuierliche Justierung zwischen der Ist-Position des Changierfadenführers und der vom Elektromotor bestimmten Sollposition des Changierfadenführers ist der Elektromotor in der Lage, exakt die für jede Lage des Changier fadenführers benötigte Energie bzw. Drehmoment aufzubringen.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Elektromotor amplitudengesteuert regelbar ist. Das heißt, daß bei einer Abweichung zwischen der Ist- und der Sollposition durch das Differenzsignal der Elektromotor einen in seiner Amplitude veränderten Strom erhält. Insbesondere ist damit die Positionierung des Changierfadenführers im Umkehrbereich mit großer Genauigkeit durchführbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird zudem das Differenzsignal zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors benutzt. Damit kann die Geschwindigkeit des Changierfadenführers durch den frequenzgesteuerten Motor in jeder Position innerhalb des Changierhubes auf einen vorgegebenen Verlauf geregelt werden, so daß die Wickelgesetze mit hoher Genauigkeit bei der Bildung von Spulen umgesetzt werden können. Es lassen sich beispielsweise wilde Wicklungen, Präzisionswicklungen oder konische Spulen mit entsprechenden Geschwindigkeitsprofilen mit hoher Genauigkeit ausführen. Die Changiergeschwindigkeit liegt im Bereich um ca. 800 Doppelhübe pro Minute. Hierbei ist besonders von Vorteil, wenn zu jedem Wicklungstyp ein dazugehöriger Verlauf der Sollposition des Changierfadenführers innerhalb eines Changierhubes zur Steuerung des Elektromotors vorgegeben ist. Der Verlauf der Sollposition des Changierfadenführers gibt hierbei die Lage und die Geschwindigkeit des Changierfadenführers vor. Damit ist das Verfahren geeignet, um Hubverkürzungen durchzuführen. Die Hubverkürzuneng können beliebig einseitig oder auf beiden Seiten nach einem vorgegebenen Zeitprogramm verändert werden.
Um möglichst exakte Fadenreserven zu Beginn der Spulreise wickeln zu können, ist es von Vorteil, wenn zu Beginn der Spulreise ein Abgleich zwischen der Lage des Changierfadenführers und der Stellung des Elektromotors anhand einer Referenz-Position durchgeführt wird.
Besonders vorteilhaft ist die Verfahrensvariante, bei welcher die Referenzposition durch eines der Enden einer die Spule aufnehmenden Hülse definiert ist. Damit wird gewährleistet, daß trotz unterschiedlich langer Hülsen in jedem Falle die zur Verfügung gestellte Belegelänge der Hülse exakt mit dem Changierhub übereinstimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, die Ist-Position des Changierfadenführers durch einen mit der Meßeinrichtung gekoppelten Sensor optisch, akustisch oder elektrisch zu erfassen. Bei optischer Erfassung werden beispielsweise Laser eingesetzt, die über eine Abstandmessung die Position des Fadenführers erfassen.
Es ist jedoch auch möglich, Ultraschall-Sensoren einzusetzen, um die Ist- Position des Changierfadenführers zu messen.
Bei einer besonders vorteilhaften Verfahrens Variante, bei welcher der Faden- führer mittels eines Riementriebes bewegt wird, ist der Sensor der Meßeinrichtung mit der eine Antriebsscheibe des Riementriebes antreibenden Motorwelle des Elektromotors verbunden.
Dabei kann der Drehwinkel oder die Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle erfaßt werden, was aufgrund des Übertragungsmechanismus der jeweiligen Ist-Position des Fadenführers entspricht.
Die Verfahrensvariante, bei welcher der Sensor auf einer der Riemenschei- ben angeordnet ist, und einen Drehwinkel oder die Anzahl der Umdrehungen der Riemenscheibe erfaßt, ist besonders vorteilhaft.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich grundsätzlich auf jede Antriebsart des Changierfadenführers anwenden. Die Verfahrensvariante, bei welcher der Changierfadenführer mittels eines Schrittmotors angetrieben wird, ist besonders aufgrund der hohen Flexibilität von Vorteil. Ebenso ermöglichen die geringen Massenträgheiten der Schrittmotoren die Aufbringung eines hohen Momentes, was insbesondere in den Umkehrbereichen des Changier faden- führers erforderlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl mit einer Changiereinrichtung durchführen, bei der der Changierfadenführer innerhalb eines Changierhubes hin- und herbewegt wird, als auch durch eine Changiereinrichtung, bei der zwei gegensinnig angetriebene Changierfadenführer innerhalb eines Changierhubes bewegt werden. Die erfindungsgemäßen Changiereinrichtungen zeichnet sich besonders durch eine Reproduzierbarkeit der Fadenablage auf der Spule sowie ihrer hohen Flexibilität bezüglich des Spulenaufbaus aus.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Changiereinrichtung sieht vor, daß mehrere Changierfadenführer zur Verlegung mehrerer Fäden in parallel zueinander angeordneten Wickelstellen vorgesehen sind. Hierbei werden die gleichsinnig bewegten Changierfadenführer durch einen Elektromotor angetrieben. Zur Lage- und Geschwindigkeitsregelung der Changierfadenführer ist jedoch nur einem der gleichsinnig bewegten Changierfadenführer die Meß- einrichtung zugeordnet. Durch dieser Ausgestaltung kann eine beliebige Anzahl von parallel angeordneten Wickelstellen einer Maschine geregelt werden.
Um eine hohe Genauigkeit bei der Erfassung der Ist-Position des Changier- fadenführers zu ereichen, wird die Changiereinrichtung bevorzugt eingesetzt, bei der ein Sensor der Meßeinrichtung im Kontakt zu dem Changierfadenführer steht.
Bei einer Verwendung eines kontaktlosen Sensors einer besonders bevorzug- ten Ausfuhrungsvariante wird die vorhandene Flexibilität der Changiereinrichtung auch weiter erhöht.
Zur Erfassung der Ist-Position des Changierfadenführers lassen sich somit herkömmliche Sensoren einsetzen. So können optische Laser-Sensoren, akustische Ultraschall-Sensoren, berührungslose magnetische oder kapazitive Sensoren sowie elektrische Drehgeber eingesetzt werden.
Da aufgrund konstruktiver Gegebenheiten oftmals die Abtastung des Changierfadenführers in der Maschine auf Schwierigkeiten stößt, ist die Changier- einrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher die Meßeinrichtung zur Erfassung der Ist-Position des Changierfadenführers mit einem den Changierfadenführer antreibenden Antriebsmittel gekoppelt ist.
Hierbei stellt die Changiereinrichtung, bei welcher der Changierfadenführer mittels eines Riementriebes geführt wird, eine Variante dar, bei der die zu bewegenden Massen klein sind, so daß der Elektromotor das für die hohen Geschwindigkeiten erforderliche Drehmoment aufbringen kann.
Der Riemen wird hierbei über eine Riemenscheibe und eine Antriebsscheibe geführt. Der Elektromotor ist mit der Antriebsscheibe gekoppelt, so daß die Drehbewegung auf den Riemen übertragen wird. Der Riemen kann auch durch ein Seil oder ein sonstiges bandförmiges Mittel ausgeführt sein.
Die Weiterbildung der Changiereinrichtung, bei welcher der Sensor der Meßeinrichtung eine Anzahl von pro Längeneinheit auf den Riemen eingebrachte Markierungen erfaßt, besitzt den Vorteil, daß damit das unmittelbare Übertragungsglied der Bewegung des Changierfadenführers sensiert wird. Als Markierungen können hierbei beispielsweise die Zähne eines Zahnriemens verwendet werden.
Die Ausführung der Changiereinrichtung, bei welcher der Sensor der Meßeinrichtung direkt an dem Elektromotor derart angeordnet ist, daß die Winkellage oder die Anzahl von Umdrehungen der mit der Antriebsscheibe verbundenen Motorwelle erfaßt wird, führt zu einer besonders kompakten Bauweise.
Zudem läßt sich die Anbindung der Meßeinrichtung mit der Steuereinrichtung so gestalten, daß hohe Übertragungsgenauigkeiten der Signale erreicht werden. Die Abstimmung zwischen der Ist-Position und der Sollposition des Changierfadenführers läßt sich somit bei Minimierung der Störgrößeneinflüsse in sehr kurzen Regelzeiten abgleichen.
Besonders vorteilhaft ist dabei der Antrieb des Changier- fadenführers mittels eines Schrittmotors. Aufgrund der hohen Polpaare von beispielsweise 50 Polen, läßt sich sie Soll-Position des Changierfadenführers innerhalb des Changierhubes sehr genau einstellen. Mittels der Meßeinrichtung und der damit verbundenen Regelung gelingt es, die bei dem Schrittmotor häufig auftretenden Schwingungen bei schnellen Reversiervorgängen zu beseitigen. Hierdurch kann der Schritt-motor weit besser ausgenutzt werden als dies in den meist nur gesteuerten Betrieben möglich ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 bis 3 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Changiereinrichtung mit jeweils unterschiedlichen Meßeinrichtungen;
Fig. 4 ein Diagramm mit mehreren Verläufen der Soll-Position des Changierfadenführers innerhalb eines Changierhubes;
Fig. 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Changiereinrichtung;
Fig. 6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Changiereinrichtung.
In den Figuren 1 bis 3 ist jeweils eine erfindungsgemäße Changiereinrichtung gezeigt, die sich nur in der Ausführung der Meßeinrichtungen unter- scheiden. Daher wird die Changiereinrichtung aus den Figuren 1 bis 3 nachfolgend gemeinsam beschrieben.
Ein Changierfadenführer 3 wird mittels eines Elektromotors 7 beispielsweise eines Schrittmotors innerhalb eines Changierhubes hin- und herbewegt.
Die Übertragung der Bewegung des Elektro-Motors 7 zum Changierfadenführer 3 erfolgt über einen Riemen 6. Der Riemen 6 umschlingtdie Riemenscheiben 4.1 und 4.2 sowie die Antriebsscheibe 5. Der Changierfadenführer 3 ist fest mit dem endlosen Riemen 6 verbunden und wird an dem Riemen 6 zwischen den Riemenscheiben 4.1 und 4.2 hin- und hergeführt. Die Riemenscheiben 4.1 und 4.2 sind jeweils frei drehbar an einer Achse gelagert. Die Antriebsscheibe 5 ist an einer Motorwelle 9 befestigt. Die Motorwelle 9 wird mit dem Elektromotor 7 mit wechselndem Drehsinn angetrieben.
Parallel zu dem zwischen den Riemenscheiben 4.1 und 4.2 gespannten Riemen 6 ist eine Spulspindel 14 angeordnet, auf der eine Hülse 15 befestigt ist. Auf der Hülse 15 wird eine Spule 1 gewickelt. An der Oberfläche der Spule 1 liegt eine Treibwalze 2 an. Die Spulspindel 14 wird über die im Umfangskontakt zu der Spule 1 stehenden Treibwalze angetrieben. Ein Faden 13, der auf die Spule 1 gewickelt wird, wird von dem Changierfadenführer 3 entsprechend einem vorgewählten Wickelgesetzt inerhalb des Changierhubes bewegt. Dabei kann die Position des Changierfadenführers beliebige Werte innerhalb des Changierhubes annehmen. Die Positionen des Changierfadenführers innerhalb des Changierhubes werden durch den Elektromotor 7 bestimmt. Der Durchmesser der Antriebsscheibe bestimmt sich aus dem Drehmoment des Elektromotors 7 und dem Changierhub des Changierfadenführes 3. Der Umfang der Antriebsscheibe 5 kann kleiner oder größer sein als der Chan- gierhub des Fadenführers. Die Antriebsscheibe 5 ist aus einem Leichtmaterial hergestellt, beispielsweise Kunststoff, um eine geringe Massenträgheit zu realisieren.
Der Elektromotor 7 ist über eine Steuereinrichtung 11 ansteuerbar. Der Steuereinrichtung 11 werden von einer übergeordneten Steuerung die Verläufe der Soll-Position innerhalb des Changierhubes vorgegeben. Hierbei können zu jedem Wickelgesetz die für den Changierfadenführer charakteristischen Soll-Werte in ihrer Lage und Geschwindigkeit vorgegeben werden. Darüberhinaus sind Vorgaben zur Spiegelstörung während des Aufspulens sowie zur Hubverkürzung des Changierhubes möglich. Hierzu werden der Steuereinrichtung 11 die Drehzahl-Signale der Spule 1 und der Treibwalze 2 aufgegeben.
Die Steuereinrichtung 11 ist mit einer Meßeinrichtung 8 verbunden. Die Meßeinrichtung 8 weist einen Sensor 10 auf, welcher die Ist-Position des Changierfadenführers 3 erfaßt. Die Position des Changierfadenführers 3 wird durch den Sensor 10 dabei innerhalb des Changierhubes und auch außerhalb des Changierhubes, beispielsweise beim Fadenwechsel, gemessen. Die Meßeinrichtung 8 übermittelt die Meßsignale an die Steuereinrichtung 11.
In Fig. 1 ist die Meßeinrichtung 8 mit einem elektrischen Sensor 10 verbunden, welcher Kontakt zu dem Changierfadenführer 3 hat.
Hierbei besteht der Sensor 10 aus einem Potentiometer, an welchem der Changierfadenführer hin- und hergeführt wird und somit ein elektrisches Signal erzeugt, was von der Wegmeß-einrichtung 8 aufgenommen wird und der Steuereinrichtung 11 zugeführt wird. Um die Position des Changierfadenführers kontaktlos zu erfassen, könnte der Sensor 10 mit dem Changierfadenführer 3 magnetisch gekoppelt sein. In Fig. 2 ist eine Meßeinrichtung gezeigt, welche einen optischen Sensor 10 aufweist. Der optische Sensor 10 erzeugt einen Laser-Strahl, der auf den Changierfadenführer gerichtet ist. Das Meßsignal wird wiederum von der Meßeinrichtung 8 zur Steuereinrichtung 11 geführt. Hierbei kann der durch den optischen Sensor gemessene Abstand innerhalb der Wegmeßein- richtung 8 in eine Position des Changierfadenführers transferiert werden.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungs Variante gestrichelt eingetragen. Hierbei ist die Meßeinrichtung mit dem optischen Sensor 10 derart angeord- net, daß der Riemen 6 von dem optischen Sensor 10 abgetastet wird. Hierbei wäre eine Anordnung des Sensors auch innerhalb des Riementriebes möglich, um bei einem Zahnriemen die in den Riemen eingebrachten Zähne als Signal zu verwenden.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Meßeinrichtung direkt an dem Elektromotor 7 angerodnet ist. Der Sensor 10 der Meßeinrichtung 8 ist hierbei als Drehgeber ausgeführt und erfaßt die Winkellage oder die Umdrehung der Motorwelle 9.
Es ist jedoch auch möglich, den Drehgeber mit der Wegmeß-einrichtung an eine der Riemenscheiben 4.1 oder 4.2 anzuordnen, wie in Fig. 3 gestrichelt eingetragen.
Alle in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Meßeinrichtungen erfassen die Ist- Position des Changierfadenführers während der Spulreise. Die Ist-Position wird der Steuereinrichtung 11 aufgegeben. Die Steuereinrichtung 11 führt einen Vergleich zwischen den vorgegebenen Soll-Werten sowie den Ist- Werten der Changierfadenführerposition durch. Ein von der Steuereinrichtung 11 erzeugtes Differenzsignal wird zur Steuerung des Elektromotors 7 dem Elektromotor 7 aufgegeben. Die Spulen des Elektromotors 7 werden durch das Differenzsignal derart geschaltet, daß eine Lage- und Geschindigkeits- änderung eintritt. Die Steuereinrichtung 11 beinhaltet eine Mikroprozssor- steuerung und ein Leistungsteil für den Elektromotor, über welches der Motorstrom erfaßt und das Drehmoment des Elektromotors 7 verändert werden kann. Es wird somit sowohl Lage als auch Drehgeschwindigkeit der Motorwelle geregelt. Die Changiereinrichtung braucht keine besondere Ausrichtung der Motorwelle des Motors 7 zu demm Changierfadenführer 3. Die Steuereinrichtung 11 kann zur Feststellung der Position des Changierfadenführers vor Beginn des Wickelvorgangs eine Referenzfahrt dergestalt durchführen, daß der Elektromotor 7 mit sehr geringem Drehmoment in eine Richtung bis zu einer Riemenscheiben 4.1 oder 4.2 gefahren wird. Durch das geringe Drehmoment erfolgt keine mechanische Beschädigung.
Die Steuereinrichtung 11 kann während des Wickelvorgangs den Riemen auf Bruch überwachen, indem der Motorstrom auf Änderung überwacht wird. Eine Überwachung auf Bruch des Riemens 6 kann von der lokalen Steuereinheit auch bei der Referenzfahrt durch Zeitüberwachung durchgeführt werden.
Die Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 7 läßt sich grundsätzlich auch durch andere riemenähnliche Mittel, wie beispielsweise Seile, Bänder, Ketten oder Drähte, durchführen.
In Fig. 4 ist beispielshaft ein Diagramm mit dem Verlauf der Soll-Position des Changierfadenführers gezeigt. Auf der Ordinate ist der vom Fadenführer zurückgelegte Weg eingetragen. Der Changierhub H wird hierbei durch die Teilstrecken BL, L und BR gebildet. Bei einem hin- und hergeführten Changierfadenführer wird der Fadenführer am jeweiligen Hubende aus seiner Führungsgeschwindigkeit abgebremst und wieder beschleunigt. Das Diagramm zeigt einen grundsätzlichen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit des Changierfadenführers und dem Changierhub. Die Umkehr der Strecken an den Enden des Changierhubes sind mit BL und BR bezeichnet. Auf der Abszisse ist Geschwindigkeit des Changierfadenführes eingetragen. Beginnt man nun am Nullpunkt des Diagramms, so wird der Fadenführer zunächst beschleunigt. Diese Beschleunigung erfolgt nach einer Funktion, die in ihrer Form beliebig ist, beispielsweise kreisförmig, parabolisch, hyperbolisch usw.. Die Beschleunigungsphase des Changierfadenführers ist nach Erreichen einer vorgegebenen Führungsgeschwindigkeit abgeschlossen. Dieser Punkt ist durch den Übergang von der Umkehrstrecke B zur Linearstrecke L gekennzeichnet. Innerhalb der Linearstrecke L ist die Geschwindigkeit des Fadenführers konstant. Um die Bewegung des Fadenführers am gegenüberliegenden Ende umzukehrern, wird der Fadenführer nun innerhalb der Umkehrstrecke BR verzögert. Die Verzögerung des Fadenführers erfolgt wiederum nach einer Funktion. Nachdem der Changier fadenführer die Geschwindigkeit Null aufweist, wird der gesamte Ablauf wiederholt.
In Fig. 4 sind drei Kurvenläufe mit unterschiedlichen Führungsgeschwindigkeiten dargestellt. Zur Kennzeichnung der Führungsgeschwindigkeit wurden die Doppelhubzahlen des Changierfadenführers pro Minute angegeben. Hierbei handelt es sich um in der Praxis übliche eingestellte Werte von 300, 600, 800 Doppelhüben/min. Durch diese Verläufe ist die Sollposition des Changierfadenführers in seiner Lage und Geschwindigkeit vorgegeben und dient der Steuerung des Elektromotors. Bei einem Ist-Soll-Vergleich wird in der Steuereinrichtung die jeweilige ermittelte Ist-Position in Lage und Geschwindigkeit mit der Soll-Position verglichen. Ein von der Steuereinrichtung erzeugtes Differenzsignal führt dann zu einer entsprechenden Regelung des Elektromotors.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Changiereinrichtung gezeigt. Hierbei sind identische Funktionsbauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Changiereinrichtung besteht aus zwei Riementrieben mit gekreuzten Riemen 6.1 und 6.2. Ein Riementrieb wird durch die Antriebsscheibe 5.1 und den Riemenscheiben 4.1 und 4.2 gebildet, die den endlosen Riemen 6.1 führen. Die Antriebsscheibe 5.1 ist an einem Ende einer Motorwelle 9.1 befestigt und wird durch den Elektromotor 7.1 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben (Pfeilrichtung). An dem Riemen 6.1 ist ein Changierfadenführer 3.1 befestigt.
Der zweite Riementrieb besteht aus der Antriebsscheibe 5.2 und den Riemenscheiben 4.3 und 4.4 sowie dem darin geführten endlosen Riemen 6.2. Die Antriebsscheibe 5.2 ist an einer Motorwelle 9.2 befestigt und wird mittels des Elektromotors 7.2 im Uhrzeigersinn angetrieben (Pfeilrichtung). An dem Riemen 6.2 ist ein Fadenführer 3.2 befestigt. Die Riementriebe sind in parallelen Ebenen zueinander angeordnet, so daß die Riemenscheiben 4.1 und 4.3 sowie die Riemenscheiben 4.2 und 4.4 koaxial zueinander liegen. Parallel zu den Riemenscheiben ist unterhalb der Riementriebe eine zu wickelnde Spule 1 angeordnet. Die Spule 1 wird hierbei auf einer Hülse 15 gewickelt, die über eine Spulspindel 14 angetrieben wird. Die Spulspindel 14 kann beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben werden. Zwischen dem Riementrieb und der Spule 1 ist eine Andrückwalze angeordnet, die aufgrund der Übersichtlichkeit in Fig. 5 nicht eingezeichnet ist.
Die Andrückwalze liegt mit einer Anlagekraft an der Spulenoberfläche an. Die von der Spule 1 angetriebene Andrückwalze wird während der Spulreise mit konstanter Drehzahl betrieben. Hierzu wird der Antrieb der Spulspindel 14 entsprechend dem Durchmesserzuwachs verlangsamt.
Der Faden 13, der in Fig. 5 in die Zeichnungsebene im wesentlichen senkrecht eintritt, wird nun mittels der Changierfadenrführer 3.1 und 3.2 entlang der Changierstrecke, die im wesentlichen gleich der Spulenlänge ist, geführt. In der gezeigten Position in Fig. 5 wird der Faden 13 zur Zeit von dem Changierfadenführer 3.2 zum linken Ende Spule mittels des Riemens 6.2 geführt. Die Riemenscheibe 4.4 besitzt gegenüber der koaxial angeordneten Riemenscheibe 4.2 des zweiten Riementriebes einen kleineren Durchmesser. Dadurch taucht der Changierfadenführer 3.2 zum Teil unterhalb des Changierfadenführers 3.1 ab und gibt somit dem Faden aus seiner Führungskerbe frei. Nachdem der Faden am Ende der Changierstrecke von dem Fadenführer 3.1 übernommen wurde, wird der Faden in entgegengesetzter Richtung zum rechten Ende der Spule 14 geführt. Da die Riemenscheibe 4.1 des Riemens 6.1 einen kleineren Durchmesser gegenüber der Riemenscheibe 4.3 des Riemens 6.2 aufweist, ergibt sich ein gekreuzter Verlauf der Riemen 6.1 und 6.2. Die Fadenübergabe wird somit am rechten Ende der Spule auf gleicher Weise wie die Fadenübergabe am linken Ende der Spule wiederholt. Während der Faden durch den Changierfadenführer 3.2 geführt wird, wird die Ist-Position des Changierfadenführers 3.2 über einer an dem Elektromotor 7.2 angeordneten Meßeinrichtung 8.2 gemessen. Die Meßeinrichtung 8.2 ist hierbei identisch zu der in Fig. 3 gezeigten Meßeinrichtung. Insoweit wird Bezug genommen auf die Beschreibung zu Fig. 3. Die Meßeinrichtung 8.2 ist mit der Steuereinrichtung 11.2 verbunden. Die Steuereinrichtung 11.2 steuert den Elektromotor 7.2. Der Elektromotor 7.2 wird derart gesteuert, daß der Fadenführer 3.2 während der Führung des Fadens mit einer Führungsgeschwindigkeit bewegt wird. Nach- dem der Faden am Ende der Changierstrecke auf den Fadenführer 3.1 übergeben wurde, wird der Fadenführer 3.2 mit einer Wechselgeschwindigkeit durch den Elektromotor 7.2 bewegt, die höher ist als die Führungsgeschwindigkeit. Bei der Erfassung der Ist-Position des Changierfadenführers kann somit anhand der Regelgeschwindigkeit der Motorwelle und der Anzahl der Umdrehungen jede Position des Fadenführers erfaßt werden. An den Elektromotor 7.1 ist ebenfalls eine Meßeinrichtung 8.1 angeordnet. Die Meßeinrichtung 8.1 ist mit einer dem Elektromotor 7.1 zugeordneten Steuereinrichtung 11.1 verbunden. Die Steuerung des Elektro-Motors 7.1 erfolgt hierbei analog der Steuerung des Elektromotors 7.2. Die Steuer- einrichtungen 11.1 und 11.2 sind über eine zentrale Steuerung miteinarder gekoppelt. Durch die Koppelung können nun die Führungsgeschwindigkeit sowie die Wechselgeschwindigkeit der beiden Riementriebe derart gesteuert werden, daß die Fadenübergabe im vorgegebenen Punkt im Hubende erfolgt. Hierbei garantiert die durch die Wegmeß-einrichtungen ermöglichte Regelung der Changierantriebe eine exakte Einhaltung der Übergabepunkt bei der Fadenübergabe in den Hubenden.
In Fig. 5 ist eine weitere mögliche Anordnung gestrichelt eingetragen. Hierbei werden die Elektromotoren 7.1 und 7.2 direkt von einer zentralen Steuereinrichtung 11 angesteuert, die mit einer die Ist-Position des Changier- fadenführes 3.1 erfassenden Regel-Meß-Einrichtung 8.1 verbunden und mit der die Ist-Position des Changierfadenführers 3.2 erfassenden Weg-meß- einrichtung 8.1 verbunden ist. Bei dieser Anordnung werden die Changierfadenführer nur innerhalb der Changierstrecke in ihrer Position erfaßt. Au- ßerhalb der Changierstrecke, während die Changierfadenführer mit der Wechselgeschwindigkeit betrieben werden, ist eine Positionserfassung nicht vorgesehen. Somit werden die Elektro-Motoren 7.1 und 7.2 nur während der Phase, in der die Motorwelle mit der Führungsgeschwindigkeit angetrieben werden, geregelt.
Die erfindungsgemäße Changiereinrichtung ist nicht nur auf eine Wickelstelle beschränkt. Die Changiereinrichtung läßt sich auf beliebig viele nebeneinander angeordnete Wickelstellen erweitern. Bei einer Changiereinrichtung nach Fig. 6 sind zwei hintereinander angeordnete Changierfadenführer 3.1 und 3.2 mittels eines Riementriebes mit einem Elektromotor 7 angetrieben. In diesem Fall wird nur einem der Changierfadenführer 3.1 eine Meßeinrichtung zugeordnet. Im übrigen sind die Bezugszeichen wie in Fig. 5.
Bei einer Changiereinrichtung nach Fig. 5 könnte die Erweiterung derart erfolgen, daß ebenfalls mehrere Fadenführer hintereinander an einem Riemenantrieb befestigt sind. Hierbei könnten die Riementriebe spiegelbildlich zueinander angerodnet sein, so daß die an den Riemen geführten Changierfadenführer sich jeweils gegenüberstehen.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Changiereinrichtungen, die mittels eines Riementriebes einen Changierfadenführer bewegen. Grundsätzlich kann jeder Changierantrieb, bei welchem ein Fadenführer mittels eines Antriebes bewegt und positioniert wird, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelt werden. Der ständige Abgleich zwischen der Ist-Position und der Sollposition des Changierfadenführers führt zu einer sehr hohen Genauigkeit bei der Fadenablage. Damit lassen sich die Spulenaufbauten bei jeder zu wickelnden Spule reproduzieren.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verlegen eines Fadens mit einer Changiereinrichtung, bei welchem ein Changierfadenführer zur Führung des auf einer Spule aufgewickelten Fadens innerhalb eines Changierhubes durch einen Elektromotor bewegt wird, bei welchem eine vorgegebene Position (Soll- Position) des Changierfadenführers durch eine Stellung des Elektromotors bestimmt ist und bei welchem eine Ist-Position des Changierfaden- führers mittels einer Meßeinrichtung erfaßt wird, dadurch gekermzeich- net, daß die Ist-Position fortlaufend kontinuierlich erfaßt wird, daß ein
Vergleich zwischen der jeweiligen Ist-Position und der vorgegebenen Soll-Position des Changierfadenführers durchgeführt wird und daß ein Differenzsignalzur Steuerung der Stellung des Elektromotors erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal eine Änderung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors bewirkt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verlauf der Soll-Positionen des Changierfadenführers innerhalb eines Changierhubes in Lage und/oder Geschwindigkeit zur Steuerung des Elektromotors vorgegeben ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Wicklungstyp ein dazugehöriger Verlauf der Sollpositionen des Changierfadenführers innerhalb eines Changierhubes zur Steuerung des Elektromotors vorgegeben ist.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß zu Beginn der Spulreise in einer Referenzposition ein Abgleich zwischen der Lage des Changierfadenführers und der Stellung des Elektromotors erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzposition durch eines der Enden einer die Spule aufnehmenden Hülse definiert ist.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Ist-Position des Changier fadenführ er s durch einen Sensor der Meßeinrichtung optisch, akustisch oder elektrisch laufend erfaßt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dreh- Winkel oder eine Anzahl von Umdrehungen einer mit der Motorwelle des Elektromotors verbundenen Antriebsscheibe erfaßt wird, welche einen mit dem Changierfaden ührer verbundenen umlaufenden Riemen antreibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehwinkel oder die Anzahl der Umdrehungen einer den Riemen führenden Riemenscheibe erfaßt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von pro Längeneinheit auf einem Riemen angebrachten Markierungen erfaßt werden, wobei der Changierfadenführer mit dem Riemen verbunden ist und mittels eines Riementriebs innerhalb des Changierhubes bewegt wird.
11. Verfahren nach einem der vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeich- net, daß der Changierfadenführer mittels eines Schrittmotors angetrieben wird.
12. Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens (13) mit einem inner- halb eines Changierhubes hin- und herbewegten Changierfadenführer (3) und mit einem den Changierfadenführer (3) antreibenden Elektromotor (7), wobei die Position (Soll-Position) des Changierfadenführers (3) durch eine Stellung des Elektromotors (7) bestimmt ist, wobei eine Ist- Position des Changierfadenführers (3) mittels einer Meßeinrichtung (8) erfaßt wird und wobei die Sollposition des Changierfadenführers (3) einer mit dem Elektromotor (7) verbundenen Steuereinrichtung (11) vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8) derart ausgeführt ist, daß die Ist-Position des Changierfadenführers (3) laufend erfaßbar und der Steuereinrichtung (11) zufuhrbar ist, und daß die Steu- ereinrichtung (11) Mittel aufweist, um aus der Ist-Position und der Soll-
Position des Changierfadenführers (3) ein Differenzsignal zur Steuerung des Elektromotors (7) zuerzeugen.
13. Changiereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Changierfadenführer (3.1 , 3.2) vorgegeben ist, daß beide Changierfadenführer (3.1 , 3.2 jeweils über einen Elektromotor (7.1 , 7.2) gegensinnig bewegt werden, wobei der Faden (13) jeweils in den Hubenden des Changierhubes von einem der Changierfadenführer zum anderen Changierfadenführer übergeben wird, und daß jedem Changier- fadenführer (3.1, 3.2) eine Meßeinrichtung (8.1 , 8.2) zugeordnet ist, die mit der Steuereinrichtung des Elektromotors (7) verbunden ist.
14. Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens (13) mit zwei gegensinnig angetriebenen Changierfadenführern (3.1, 3.2), die den Faden (13) innerhalb eines Changierhubes hin- und herführen, mit zwei un- abhängig voneinander mittels jeweils einer Steuereinrichtung (11.1, 11.2) steuerbaren Elektromotoren (7.1, 7.2), die jeweils einen der Changierfadenführer (3.1 , 3.2) antreiben, wobei die Position (Soll-Position) des Changierfadenführers durch eine Stellung des Elektromotors (7.1, 7.2) bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuereinrichtung (11) mit jeweils einer die Ist-Position des Changierfadenführers erfassenden Meßeinrichtung (8) verbunden ist.
15. Changiereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Changierfadenführer zur Verlegung mehe- rer Fäden in paralell zueinander angeordneten Wickelstellen vorgesehen sind, daß die gleichsinnig bewegten Changierfadenführer durch einen Elektromotor antreibbar sind und daß einem der gleichsinnig bewegten Changierfadenführern die Meßeinrichtung zugeordnet ist.
16. Changiereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8) zur Erfassung der Ist-Position des Changierfadenführers (3) einen Sensor (10) aufweist, welcher in Kontakt mit dem Changierfadenführer (3) steht.
17. Changiereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8) einen zur Erfassung der Ist- Position des Changierfadenführers (3) kontaktlosen Sensor (10) aufweist.
18. Changiereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8) zur Erfassung der Ist-Position des Changierfadenführers (3) mit einem den Changierfadenführer (3) antreibenden Antriebsmittel (4, 5, 6, 9) gekoppelt ist.
19. Changiereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel ein Riemen (6) ist, an welchem der Changierfadenführer (3) befestigt ist und welcher zumindest durch eine Riemenscheibe (4) und eine mit dem Elektromotor verbundene Antriebsscheibe (5) geführt wird.
20. Changiereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von pro Längeneinheit auf dem Riemen (6) eingebrachte Markierungen von dem Sensor (10) der Meßeinrichtung (8) erfaßbar ist.
21. Changiereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Winkellage oder eine Anzahl von Umdrehungen der Antriebsscheibe (5) oder der Riemenscheibe (4) von dem Sensor (10) der Meßeinrichtung (8) erfaßbar ist.
22. Changiereinrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) an dem Elektromotor (7) derart angeordnet ist, daß die Winkellage oder die Anzahl von Umdrehungen der mit der Antriebsscheibe (5) verbundenen Motorwelle (9) erfaßbar ist.
23. Changiereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (7) ein Schrittmotor ist.
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