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Dokumentenidentifikation DE10162298A1 01.08.2002
Titel Überwachungsverfahren für eine Aufspulvorrichtung
Anmelder Barmag AG, 42897 Remscheid, DE
Erfinder Wortmann, Thomas, 42105 Wuppertal, DE;
Lieber, Reinhard, 45549 Sprockhövel, DE
DE-Anmeldedatum 19.12.2001
DE-Aktenzeichen 10162298
Offenlegungstag 01.08.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.2002
IPC-Hauptklasse D01H 13/26
IPC-Nebenklasse D01H 13/16   B65H 63/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Aufspulvorrichtung mit einer durch eine Andrückwalze friktionsangetriebenen Spule, mit der ein kontinuierlich zulaufender Faden aufgespult wird. Es sind Mittel zur Messung der Spulendrehzahl oder der Spulenumdrehungszeit sowie Mittel zur Überwachung der Spulendrehzahl oder der Spulenumdrehungszeit vorgesehen. Bei einem sich auf der Andrückwalze bildenden Wickler erhöht sich die Drehzahl der Spule. Dieser Zustand wird erkannt und signalisiert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren für eine Aufspulvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Aufspulvorrichtungen zum Aufspulen kontinuierlich zulaufender Fäden auf Spulen ist es erforderlich, den auf die Spule auflaufenden Faden mit einer Andrückwalze, die mit der Spule im Umnfangskontakt steht, zu fixieren. Dabei wird der Faden über die Andrückwalze geleitet und von dieser auf der Spule abgelegt.

Störungen im Aufspulbetrieb, wie zum Beispiel kurzeitig nachlassende Fadenspannung, können dazu führen, daß der Faden nicht wie vorgesehen auf der Spule augewickelt wird, sondern die Andrückwalze umschlingt und auf dieser aufgewickelt wird. Ebenso ist es möglich, daß Fäden von einer benachbarten Aufspulvorrichtung an die Andrückwalze gelangen und sich darum wickeln.

Aus der Patentanmeldung EP 0 648 701 A1 ist eine Überwachungsvorrichtung für Wickler auf der 1 Andrückwalze bekannt, die die Reflexionseigenschaft der Andrückwalzenoberfläche mit einem Lichtprojektor, der Lichtstrahlen auf die Walze projiziert und mit einem Empfänger, der die reflektierten Lichtstrahlen erfaßt, mißt. Bildet sich ein Wickler auf der Walze, wird das Licht nicht wie vorgesehen reflektiert und die Überwachungsvorrichtung gibt ein Alarmsignal.

Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Optik des Projektors und des Empfängers empfindlich gegenüber vom Faden stammenden Flusen und gegenüber auf den Faden aufgetragenem Präparationsmittel sind. Darüber hinaus werden für den Faden selbst bestimmte Reflexionseigenschaften und Helligkeiten vorausgesetzt, damit diese Vorrichtung Wickler auf der Andrückwalze zuverlässig erkennt. Zudem ist der Erfassungsbereich der Überwachungsvorrichtung auf einen bestimmten Bereich der Walze beschränkt.

In der Patentanmeldung JP 07-133061 A ist eine mechanische wirkende Überwachungsvorrichtung beschrieben, die in der unmittelbaren Nähe der Andrückwalze untergebracht ist. Ein sich auf der Walze bildender Wickler berührt ein Tastmittel und lenkt dieses aus. Die Auslenkbewegung wird registriert und als Warnhinweis für einen Wickler auf der Andrückwalze interpretiert. Das Problem dieser Anordnung resultiert aus der Gefahr, daß sich in dem engen Spalt zwischen Walze und Tastmittel Fadenreste ansammeln oder daß ein Wickler auf der Andrückwalze so mit dem Tastmittel zusammenwirkt, daß hohe Kräfte auf Tastmittel und Andrückwalze wirken, die zu einem Blockieren der Andrückwalze oder zu einer Beschädigung des Tastmittels führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung einer Aufspulvorrichtung auf Wickler auf der Andrückwalze zu schaffen, das ohne verschmutzungs- und störungsanfälligen Sensoren auskommt.

Diese Aufgabe wird durch eine Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs sowie durch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gelöst.

Dabei macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, daß bei einer gattungsgemäßen Aufspulvorrichtung die Andrückwalze und die Spule mit einem Drehzahlverhältnis rotieren, das dem Kehrwert des Durchmesserverhältnisses entspricht. Dies hat zur Folge, daß ein Kennwert k, der sich aus dem Quotienten aus der Drehzahl der Spule und der Drehzahl der Andrückwalze bildet, aufgrund der stetigen Durchmesserzunahme der Spule der unter normalen Betriebsbedingungen stetig abnimmt.

Bildet sich ein Wickler auf der Andrückwalze, so vergrößert sich der wirksame Durchmesser der Andrückwalze, wodurch sich der Kennwert k vergrößert.

In dem erfindunsgemäßen Verfahren werden die Spulen- und die Andrückwalzendrehzahlen erfaßt, der Kennwerts k gebildet und überwacht und ein Ansteigen des Kennwerts k gegebenenfalls gemeldet.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Drehzahlmessung und -überwachung außerhalb des Fadenlaufbereiches und damit störungsunanfällig und verschmutzungsgeschützt ausgeführt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt, daß bei Aufspulvorrichtungen, bei denen die Spule durch Reibung von der motorisch angetriebenen Andrückwalze angetrieben wird, die Drehzahl der Andrückwalze als konstant angenommen werden kann, wodurch der Kennwert direkt aus der Spulendrehzahl ermittelt werden kann.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt, daß bei Aufspulvorrichtungen, bei denen die Spulspindel direkt motorisch angetrieben wird, die Drehzahl der Spule zumindest innerhalb kurzer Zeitperioden als konstant angenommen werden kann, wodurch der Kennwert direkt aus der Andrückwalzendrehzahl ermittelt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung bildet die Überwachung des Kennwertes aus den einzelnen Verfahrensschritten. Zum Erkennen eines Anstieges des Kennwertes wird die erste Ableitung nach der Zeit gebildet. Da die Spulendrehzahl während des Aufspulens im Verhältnis zur Andrückwalzendrehzahl im Normalbetrieb kontinuierlich abnimmt, bedeutet dies für die zeitliche Ableitung, daß sie im Normalbetrieb ein negatives Vorzeichen hat. Hat jedoch die zeitliche Ableitung ein positives Vorzeichen, so weist auf einen zunehmenden Kennwert und damit auf eine Störung hin, die gemeldet wird.

In einer Variante hierzu wird anstelle der zeitlichen Ableitung die Differenz zwischen einem Kennwert und einem oder mehrerer zuvor erfaßter und gespeicherter Kennwerte gebildet. Die Berücksichtigung mehrerer alter Kennwerte verringert die Empfindlichkeit des Verfahrens gegenüber Meßfehlern. Eine positive Differenz deutet auf einen angestiegenen Kennwert und damit auf eine Wicklerbildung hin.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden statt der Drehzahlen die Zeiten für einem Umlauf der Spulspindel beziehungsweise der Andrückwalze verwendet. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Umlaufzeitmessung sehr einfach mit einem Positionssensor und einem Zeitmesser realisiert werden kann.

Wie im zuvor beschriebenen Verfahren ergeben sich auch hier Vereinfachungen bei der Kennwertbildung, wenn entweder bei Spulspindel oder bei der Andrückwalze von einer konstanten Drehzahl ausgegangen werden kann.

Bei Verwendung einer Digitalschaltung oder eines Rechenwerkes kann die Zeitmessung sehr einfach durch ein Zählwerk, das Zeitabschnitte zwischen zwei Signalen des Positionssensors ermittelt, realisiert werden. Aus der Anzahl der Zeitabschnitte wird, gegebenenfalls wird durch Division, der Kennwert ermittelt. Durch Vergleich des so ermittelten Kennwertes mit einem zuvor ermittelten und zwischengespeicherten Kennwert kann auf eine Wicklerbildung geschlossen werden.

In bestimmten Fällen, insbesondere wenn der Kennwert lediglich aus dem Kehrwert der Andrückwalzendrehzahl oder aus dem Kehrwert der Spulenumlaufzeit gebildet wird, ist es von Vorteil, wenn in einer Weiterbildung der Erfindung anstelle des Kennwertes der Kehrwert des Kennwertes überwacht wird. Die hat den Vorteil, daß die Kehrwertbildung nach der Messung entfallen kann. In diesem Fall wird der Wert anstelle auf einen Anstieg auf einen Abfall geprüft.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Kennwert nicht nur auf Abstieg beziehungsweise Abfall beim Kehrwert des Kennwertes hin überwacht. Dazu wird in der Weiterbildung vor dem Aufspulen anhand der Aufspulparameter ein Verlauf des Kennwertes während des Aufspulens prognostiziert und um den prognostizierten Kennwertverlauf ein Toleranzband gelegt. Verläßt der tatsächliche Verlauf des Kennwertes dieses Toleranzband, so wird von einer Störung des Aufspulbetriebes ausgegangen.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält zumindest einen Drehzahlsensor sowie eine Einrichtung, die die Signale des Drehzahlsensores überwacht.

Eine Variante zur Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält zumindest einen Positionssensor sowie eine Einrichtung, die die Signale des Positionssensors überwacht. Als Positionssensor kommt hier eine Meßeinrichtung infrage, die ein- oder mehrmals pro Spulenumdrehung einen Impuls erzeugt.

Diese Variante der Erfindung hat den Vorteil, daß die Meßeinrichtung besonders einfach und robust ausgeführt werden kann und daß sich die Überwachungseinrichtung besonders einfach in digitaler Ausführung realisieren läßt.

Ausführungsbeispiele werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine Ausspulvorrichtung mit erfindungsgemäßer Überwachung der Spulendrehzahl,

Fig. 2 eine weitere Ausspulvorrichtung mit erfindungsgemäßer Überwachung der Spulendrehzahl,

Fig. 3 eine Ausspulvorrichtung mit erfindungsgemäßer Überwachung der Spulenumlaufzeit.

Fig. 4 den Verlauf des Kennwertes innerhalb von Toleranzbändern.

In Fig. 1 ist eine Aufspulvorrichtung mit erfindungsgemäßer Überwachung der Spulendrehzahl dargestellt. Der kontinuierlich zulaufende Faden 1 wird über die von einem Motor 3 angetriebene Andrückwalze 2 geführt. Die Andrückwalze steht im Umfangskontakt mit der Spule 4, die durch Reibung von der Andrückwalze 2 angetrieben wird. Dabei läuft der Faden 1 auf die Spule 4 auf und wird auf dieser aufgewickelt. Dabei wird der Faden mit einer hier nicht dargestellten Changiereinrichtung zwischen den beiden Enden der Spule hin und herbewegt, so daß sich eine im wesentlichen zylindrische Spule ausbildet.

Mittels einer Meßeinrichtung 5.1 wird die Drehzahl der Andrückwalze 2 und mittels einer Meßeinrichtung 5.2 wird die Drehzahl der Spule gemessen. Aus den so gemessenen Drehzahlen wird im Dividierer 5.3 der Kennwert k gebildet und der Überwachungseinrichtung G zugeführt. In dieser Überwachungseinrichtung sind Mittel enthalten, die eine Veränderung der Drehzahl erkennen und bei einem Anstieg der Drehzahl dies an einem Signalausgang 7 signalisieren. In diesem Beispiel wird die Überwachungseinrichtung 6 aus einem Differenzierer 6.1, der die erste zeitliche Ableitung bildet, und einem Verstärker 6.2 gebildet, der positive Änderungen der Geschwindigkeit am Signalausgang 7 meldet.

In Fig. 2 ist gegenüber Fig. I eine alternative Überwachungseinrichtung 6 dargestellt. Sie enthält einen Speicher 6.3, der den Kennwert speichert. Mittel eines Summierers 6.4 wird die Differenz zwischen dem augenblicklichen Kennwert k und dem Kennwert k' aus einer vorhergehenden Messung gebildet. Eine positive Änderung der Differenz wird von einem Verstärker 6.5 ausgegeben.

Fig. 3 stellt eine Aufspulvorrichtung mit erfindungsgemäßer Überwachung der Spulenumlaufzeit dar. Es wird in diesem Beispiel von einer konstanten Andrückwalzendrehzahl ausgegangen, so daß hier auf eine Bildung des Kennwertes aus einem Quotienten verzichtet wird.

Der Positionssensor für die Spulenwinkellage wird aus einem Impulsgeber 8.1 und ein korrespondierender Impulsempfänger 8.2 gebildet, der einmal pro Spulenumdrehung einen Impuls empfängt. Für derartige Impulsempfänger sind unterschiedliche Lösungen bekannt, beispielhaft sei hier eine elektrische Spule genannt, die mit einem auf der Spule integrierten Impulsgeber aus ferromagnetischen Material korrespondiert und bei Anwesenheit des ferromagnetischen Materials ihre Impedanz verändert. Ebenfalls denkbar ist ein auf der Spule integrierter Permanentmagnet als Impulsgeber, der mit einem feststehenden Magnetfeldsensor als Impulsempfänger korrespondiert.

Der Impulsempfänger 8.2 leitet in diesem Beispiel einmal pro Spulenumdrehung einen Impuls an die Überwachungseinrichtung 9 weiter. Da die Impulsfolge die Spulenumlaufzeit interpretiert, wird sie hier als Kenngröße k verwendet.

In der Überwachungseinrichtung 9 sind Mittel vorgesehen, die die Dauer zwischen zwei eingehenden Impulsen ermitteln und speichern sowie den aktuellen Wert mit zuvor gespeicherten Werten vergleicht. Hierzu ist ein Taktgenerator 9.1 vorgesehen, dessen Takte von einem Zähler 9.2 zwischen zwei eingehenden Impulsen vom Impulsempfänger 8.2 gezählt werden. Vorraussetzung hierfür ist, daß die Taktfrequenz des Taktgenerators 9.1 sehr viel höher ist als die des Impulsempfängers 8.2.

Die während einer Spulenumdrehung gezählten Takte n sind proportional zur Spulenumlaufzeit. Die Takte n werden von den während einer vorhergehenden Spulenumdrehung gezählten Takte n' abgezogen. Da bei der Bildung des Kennwertes h auf eine Kehrwertbildung verzichtet wurde, muß an dieser Stelle statt auf eine steigenden auf einen abfallenden Wert überprüft werden. Dies ist dadurch gelöst, daß die Vorzeichen am Summierereingang vertauscht wurden. Auch hier wird eine positive Änderung der Differenz wird von einem Verstärker 9.5 ausgegeben.

Fig. 4 stellt prinzipiell das Verfahren zur Überwachung des Kennwertes k mit Hilfe von Toleranzbändern dar. Dabei wird vor dem Aufspulvorgang ein Sollwertverlauf ksoll für k ermittelt. Oberhalb und unterhalb des Sollwerteverlaufes werden Toleranzbänder To und Tu gelegt. Verläßt der tatsächliche Verlauf des Kennwertes k nach einer Wicklerbildung an der Stelle W den durch die Toleranzbänder To und Tu begrenzten Bereich, so wird die Wicklerbildung erkannt und signalisiert. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Faden

2 Andrückwalze

3 Motor

4 Spule

5.1 Meßeinrichtung

5.2 Meßeinrichtung

5.3 Dividierer

6 Überwachungseinrichtung

6.1 Differenzierer

6.2 Verstärker

6.3 Speicher

6.4 Summierer

6.5 Verstärker

7 Signalausgang

8.1 Impulsgeber

8.2 Impulsempfänger

9 Überwachungseinrichtung

9.1 Taktgenerator

9.2 Zähler

9.3 Speicher

9.4 Summierer

9.5 Verstärker

10 Signalausgang

k Kennwert

ksoll Sollwertverlauf des Kennwertes

k' vorhergehender Kennwert

n Zählwert

n' vorhergehender Zählwert

t Zeit

To oberes Toleranzband

Tu unteres Toleranzband

W Wicklerbildung


Anspruch[de]
  1. 1. Überwachungsverfahren für eine Aufspulvorrichtung, bei welcher ein kontinuierlich zulaufendes Garn über eine Andrückwalze geführt und auf eine Spule aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

    die Drehzahl der Spule und/oder die Drehzahl der Andrückwalze gemessen wird,

    daß ein Kennwert gebildet wird, der aus zumindest einer der gemessenen Drehzahlen gebildet wird,

    und daß der Kennwert laufend überwacht wird und eine unzulässige Abweichung des Kennwerts signalisiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

    der Kennwert aus dem Quotienten aus der Spulendrehzahl und der Andrückwalzendrehzahl gebildet wird

    und daß der Kennwert laufend überwacht und ein Anstieg des Kennwerts signalisiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Andrückwalze als konstant angenommen wird und als I<ennwert die Drehzahl der Spule verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Spule als konstant angenommen wird und als Kennwert der Kehrwert der Drehzahl der Andrückwalze verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Kennwertes und die Signalisierung des Kennwertanstieges durch die Verfahrensschritte
    1. - Bildung der zeitlichen Ableitung des Kennwertes
    2. - Prüfung auf positives Vorzeichen der zeitlichen Ableitung des Kennwertes
    3. - Meldung bei positivem Vorzeichen
    gebildet werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Kennwertes und die Signalisierung des Kennwertanstieges durch die Wiederholung der Verfahrensschritte
    1. - Speicherung des momentanen Kennwertes
    2. - Vergleich des momentanen Kennwertes mit zumindest einem zuvor gespeicherten Kennwert
    3. - Meldung, wenn der momentane Kennwert größer als der zuvor gespeicherte Kennwert ist
    gebildet werden.
  7. 7. Verfahren zur Überwachung der Wicklerbildung an einer Aufspulmaschine, bei der kontinuierlich zulaufendes Garn über eine Andrückwalze geführt und auf eine Spule aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

    die Umlaufzeit der Spule, in der die Spule zumindest eine Teilumdrehung durchführt, und/oder die Umlaufzeit der Andrückwalze, in der die Andrückwalze zumindest eine Teilumdrehung durchführt, gemessen werden,

    daß ein Kennwert gebildet wird, der aus zumindest einer der gemessenen Umlaufzeiten gebildet wird,

    und daß der Kennwert laufend überwacht wird und eine unzulässige Abweichung des Kennwerts signalisiert wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

    der Kennwert aus dem Quotient aus der Andrückwalzenumlaufzeit und der Spulenumlaufzeit gebildet wird,

    und daß der Kennwert laufend überwacht und ein Anstieg des Kennwerts signalisiert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufzeit der Andrückwalze als konstant angenommen wird und als Kennwert der Kehrwert der Umlaufzeit der Spule verwendet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufzeit der Spule als konstant angenommen wird und als Kennwert die Umlaufzeit der Andrückwalze verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Umlaufzeiten durch Zählen von Zeitinkrementen während einer Umdrehung erfolgt und daß als Meßwert die Anzahl der gezählten Zeitinkremente verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Kennwertes und die Signalisierung des Kennwertanstieges durch die Wiederholung der Verfahrensschritte
    1. - Speicherung des momentanen Kennwertes
    2. - Vergleich des momentanen Kennwertes mit zumindest einem zuvor gespeicherten Kennwert
    3. - Meldung, wenn der momentane Kennwert größer als der zuvor gespeicherte Kennwert ist
    gebildet werden.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kehrwert des Kennwerts laufend überwacht wird und ein Abfall der Kehrwerts signalisiert wird.
  14. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

    vor dem Aufspulen ein Sollwertverlauf des Kennwertes ermittelt wird,

    daß ober- und unterhalb des Sollwertverlaufes ein Toleranzband gelegt wird, und daß der Kennwert laufend überwacht wird und das Ausbrechen des Kennwertes aus dem Toleranzband signalisiert wird.
  15. 15. Vorrichtung zur Überwachung der Wicklerbildung an einer Aufspulmaschine zum Aufspulen kontinuierlich zulaufender Fäden auf eine von einer Spulspindel angetriebenen Spule, mit einer Andrückwalze, die in Umfangskontakt mit der Spule steht und mit einer Sensoreinrichtung zur Erkennung einer Wicklereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung aus zumindest einem Drehzahlsensor und aus einer Überwachungseinrichtung zur Auswertung des Drehzahlsensorsignals besteht.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung aus zumindest einem Positionssensor und aus einer Überwachungseinrichtung zur Auswertung des Positionssensor besteht.






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