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Dokumentenidentifikation DE60216713T2 08.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001314806
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Schussfadenbremsvorrichtungen zum automatischen Einstellen der Fadenspannung in Webmaschinen
Anmelder L.G.L. Electronics S.p.A., Gandino, Bergamo, IT
Erfinder Zenoni, Pietro, 24026 Leffe (BG), IT;
Gotti, Luca, 24021 Albino (BG), IT
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60216713
Vertragsstaaten BE, CH, DE, LI, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.06.2002
EP-Aktenzeichen 020130258
EP-Offenlegungsdatum 28.05.2003
EP date of grant 13.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse D03D 47/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren sowie ein Steuerungssystem für elektrisch betriebene Schussfadenbremsvorrichtungen zum automatischen Einstellen der mechanischen Fadenspannung in Webmaschinen mit mechanischem Schuss.

Insbesondere betrifft die Erfindung Systeme zum automatischen Einstellen der mechanischen Spannung des den Webmaschinen zugeführten Fadens, bei denen der Schussfaden mittels mechanischer Einrichtungen gegriffen und in das Fach eingeführt wird. Solche Maschinen umfassen, unter anderem, Greiferwebmaschinen sowie Projektilwebmaschinen, während Fluidjet-Webmaschinen außerhalb des Gebiets der Erfindung liegen.

Bei Webprozessen ist es hinlänglich bekannt, den Schussfaden von der Rolle mittels eines Schussgeräts, das mit einer manuell einstellbaren Eintrittsbremse versehen ist, und danach durch zumindest eine elektrisch betriebene Schussfadenbremsvorrichtung dem Webstuhl zuzuführen, wobei beide Bremsvorrichtungen zwischen der Rolle und dem Webstuhl angeordnet sind.

Herkömmliche automatische Einstellsysteme zum Steuern der elektrisch betriebenen Schussfadenbremsvorrichtungen sind zur Lösung der folgenden Aufgaben entwickelt worden:

  • – die mechanische Spannung des Fadens soll im Wesentlichen während des Webprozesses konstant gehalten werden unabhängig von: a) Änderungen der Rollengeometrie während ihres Übergangs von der vollen Konfiguration zur abgewickelten Konfiguration, b) unterschiedlichen Konfigurationen, die für die Eintrittsbremse des Schussgeräts ausgewählt sind, c) unterschiedlichen Winkeln des Schussfadens in der Bahn zwischen der Rolle und dem Webstuhl, d) dem Verschleiß der Bremselemente;
  • – es soll sichergestellt sein, dass die mechanische Spannung des Schussfadens eine angemessene Festigkeit während besonderer Übergangsmomente des Schusseintrags aufweist, typischerweise während des Greifens, während desjenigen Schritts, bei dem der Schussfaden von den Haltegreifern auf die Zuggreifer übertragen wird und während des Eintreffens des Fadens,
  • – es soll sichergestellt sein, dass während des gesamten Prozesses des Schusseintrags der Wert der mechanischen Spannung des Fadens keinen Grenzwert überschreitet, der, falls er überschritten wird, zu einem Bruch des Fadens an seinen Schwachstellen führen würde.

Zu diesem Zweck wirken die voranstehend erwähnten automatischen Einstellsysteme auf die elektrische Steuerung der Schussfadenbremsvorrichtung durch eine Einstellschleife, die ein im Folgenden beschriebenes Signal, das die tatsächliche Spannung des Fadens misst – so wie es von einem Messsensor erzeugt wird – als ein Rückkoppelungssignal der Schleife verwendet, dessen Referenz ein vorbestimmtes Signal ist, das einer erwünschten Fadenspannung entspricht. Das erstgenannte Signal wird von dem letzteren subtrahiert, um so ein Fehlersignal zu erhalten, und dieses Fehlersignal wird anschließend von Logikeinrichtungen (einem Logikblock vom PID-Typ) bearbeitet, um ein Korrektursignal zu erhalten, das den Fehler eliminiert. Dieses Korrektursignal bewirkt, dass die Schussfadenbremse über geeignete Stromschaltkreise eine Abbremsung mit proportionaler Intensität ausübt. Dieses Korrektursignal wird ebenso als „Abbremsung" in der im Anschluss folgenden Beschreibung bezeichnet.

EP 0 619 261 offenbart eine Spannungsreglervorrichtung der voranstehenden Art. Es ist jedoch lediglich eine Spannungsreferenz während des Verlaufs des gesamten Fadenschusszyklus gestattet, und es ist deshalb unmöglich, unterschiedliche Referenzspannungswerte für unterschiedliche Phasen des Zyklus zu bilden.

Die Signalkurve, die der tatsächlichen Spannung des Schussfadens entspricht (die mit Hilfe dünner Linien in 3 gezeichnet ist), als Funktion der Winkelposition (in Grad) der Hauptwelle der Webmaschine (die durch eine Einheit versorgt wird, welche das Schussgerät sowie eine Schussfadenbremse mit überlappenden Schichten aufweist) zeigt jedoch deutlich, dass das Signal, das durch Steuern der Schussfadenbremse mittels der bekannten Einstellschleife erhalten wird, kontinuierlichen Fluktuationen mit hoher Frequenz ausgesetzt ist.

Solche Fluktuationen werden durch Schwankungen der voranstehend erwähnten Parameter des Webprozesses (Geometrie der Rolle, Verschleiß der Bremselemente, Bahn des Fadens etc.) erzeugt und destabilisieren die Wirkung der Einstellschleife. Eine genaue Steuerung der Fadenspannung und ein ordnungsgemäßer Ablauf des Webprozesses werden deshalb nicht erzielt, da sie ebenso unvorhersehbaren Änderungen von einem Schusshub zum nächsten ausgesetzt sind.

US 5 669 421 beschreibt ein Steuerungsverfahren zum Regeln der Spannung eines Fadens, beispielsweise eines Schussfadens in einem Webstuhl. Bei dem Verfahren wird die Spannung des Fadens an eng zueinander beabstandeten Punkten während eines Zyklus des Schusseintrags gemessen, und homologe Werte werden in aufeinander folgenden Zyklen gemittelt und mit einer Steuerungscharakteristik verglichen, die auf der Grundlage der Ereignisse progressiv angepasst oder modifiziert wird. Das Verfahren beinhaltet die Bearbeitung großer Datenmengen in Echtzeit, und der Rückkoppelungsalgorithmus erscheint als nicht-linear.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Verfahren zum Messen der tatsächlichen mechanischen Spannung des Schussfadens sowie das Steuerungssystem der Schussfadenbremse zu verbessern, um die genannten schnellen Fluktuationen des Spannungssignals zu vermeiden und die sich ergebenden Betriebsinstabilitäten der Einstellschleife zu verhindern, die den Erregerstrom der Schussfadenbremsvorrichtung steuert, ohne dass die Kosten sowie der Aufwand in Bezug auf das Steuerungssystem übermäßig erhöht werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines Verfahrens sowie eines Systems mit den in den beigefügten Ansprüchen angeführten Merkmalen gelöst.

Im Wesentlichen basiert diese Erfindung auf dem Konzept, dass ein Mittelwert und nicht der unmittelbare Wert der Spannung verwendet wird, um die direkte Spannung des Fadens zu messen (die das Rückkoppelungssignal der Schussfadenbremseinstellschieife erzeugt), wobei der Mittelwert in vorbestimmten Intervallen des Schusseintrags und für eine vorbestimmte Anzahl von Schusshüben berechnet wird, so dass er im Wesentlichen stabil ist und nicht von den schnellen Fluktuationen beeinflusst wird.

Entsprechend besteht das Verfahren der Erfindung aus den im Anspruch 1 beanspruchten Merkmalen.

Die Erfindung sieht ebenso ein System gemäß dem Anspruch 3 vor.

Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile des Verfahrens sowie des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung deutlich, die lediglich beispielhaft gegeben sind, in denen:

1 ein Blockdiagramm eines Systems mit einer Schussfadenbremseinstellschleife gemäß dem Stand der Technik ist zum Zuführen des Schussfadens zu einem Webstuhl mit mechanischem Schuss,

2 ein Blockdiagramm eines Zufuhrsystems ähnlich der 1 ist, das gemäß der Erfindung verbessert ist,

3 ein Diagramm ist, bei dem die Fadenspannungen, die von einem Einstellsystem der 1 erhalten werden, mit den Spannungen verglichen werden, die von dem verbesserten System der 2 erhalten werden, wobei die Spannungen als Funktion der Winkelposition der Webmaschine angegeben sind.

Bezug nehmend auf die 1 bezeichnet SAL ein bekanntes System zum Zuführen eines Schussfadens F zu einem Webstuhl mit mechanischem Schuss TE. Das System umfasst eine Rolle RO, auf der der Schussfaden F gewickelt ist, eine Schussfadenzufuhrvorrichtung P, eine Schussfadenbremse LF, beispielsweise von der Art, die überlappende Schichten aufweist, wie sie in der EP 622 485 beschrieben ist und welche zwischen der Zufuhreinrichtung P und dem Webstuhl TE angeordnet ist, sowie einen Sensor TM zum direkten Messen des Werts der mechanischen Spannung T des Fadens F, wobei der Sensor stromabwärts der Bremse LF angeordnet ist. Die Zufuhreinrichtung P weist auf bekannte Weise einen Zylinder TA auf, auf dem eine Vielzahl von Fadenschleifen, die eine Schussfadenreserve RT bilden, mittels eines von einem Motor MO betriebenen Schwenkarms BR aufgewickelt und aufbewahrt werden. Auf Anforderung des Webstuhls TE werden bei jedem Schusseintrag die Fadenschleifen von dem Zylinder TA abgewickelt und laufen durch eine Fadenführung GA.

Auf ähnliche Weise umfasst auf bekannte Weise die Schussfadenbremse LF eine stationäre Platte und eine bewegliche Platte, zwischen denen der Faden F verläuft, sowie einen elektromechanischen Aktuator MF auf. Der Aktuator MF wird durch einen Erregerstrom angetrieben, der durch das von dem Sensor TM erzeugte Signal moduliert wird, um die bewegliche Platte gegen die stationäre Platte mit mehr oder weniger Kraft zu verschieben, um so die Bremswirkung einzustellen, d.h. die Abbremsung AF, die auf den Faden F ausgeübt wird.

Zu diesem Zweck erzeugt der Sensor TM ein Signal tens-mis, das im Wesentlichen das Rückkoppelungssignal der Schleife A darstellt, welches die Schussfadenbremse LF steuert. Eine solche Steuerungsschleife weist einen subtrahierenden Logikblock 1 auf, in dem das Signal tens-mis von einem Referenzsignal tens-rif subtrahiert wird, das den erwünschten Wert der mechanischen Spannung des Schussfadens F darstellt. Entsprechend liegt am Ausgang des Subtrahierers 1 ein Fehlersignal error an, das die Differenz zwischen der Referenzspannung und derjenigen Spannung darstellt, die im betreffenden Zeitpunkt gemessen wird.

Das Signal error wird dem Eingang eines bekannten PID-Reglers 2 zugeführt, der ein Korrektur-Bremsreferenzsignal fren-ref berechnet, um beispielsweise das Signal error zu eliminieren. Das Signal fren-ref erzeugt mittels eines Logikblocks 3 und eines Stromschaltkreises DRV einen Erregerstrom Ie, der eine zu dem Signal fren-ref im Wesentlichen proportionale Abbremsung AF durch die Bremse LF bewirkt. Die Schleife wird vorzugsweise durch ein zusätzliches Rückkopplungssignal fren-info geschlossen (z.B. besteht es aus einem Teil des Stroms Ie), das zu dem Logikblock 3 gesendet wird.

Bezugnehmend auf die 2, in der ähnliche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wird nun die Verbesserung der Erfindung beschrieben. Diese Verbesserung besteht darin, dass die Zeitspanne des Schusseintrags in vorbestimmte und modifizierbare Intervalle x unterteilt wird, z.B. gegeben durch die Drehwinkel der Hauptwelle des Webstuhls TE (3), wie im Anschluss spezifiziert wird:

  • – ein erstes Intervall liegt in einem Bereich von 70° bis 100°, das dem Schussfadengreifschritt entspricht,
  • – ein an das erste Intervall angrenzendes zweites Intervall liegt in einem Bereich von 100° bis 160°, das einem Schritt entspricht, bei dem der Schussfaden in das Fach der Haltegreifer gebracht wird,
  • – ein an das zweite Intervall angrenzendes drittes Intervall liegt in einem Bereich von 160° bis 200°, das einem Schritt entspricht, bei dem der Schussfaden von den Haltegreifern auf die Zuggreifer übertragen wird,
  • – ein an das dritte Intervall angrenzendes viertes Intervall liegt in einem Bereich von 200° bis 280°, das einem Schritt entspricht, bei dem der Schussfaden in das Fach mittels der Zuggreifer gebracht wird,
  • – ein fünftes und letztes Intervall in einem Bereich von 280° bis 320°, das dem Ende des Schusseintrags entspricht.

Die Anzahl der Intervalle x, in die die Eintragungszeitspanne unterteilt ist, sowie deren Winkelamplituden ist offensichtlich nicht beschränkt und die voranstehend angegebenen Werte sind lediglich beispielhaft angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, und wie in 2 gezeigt ist, sind überdies die Bremsreferenzwerte RFx ebenso für jedes der Winkelintervalle x bestimmt, wobei x im Bereich von 1 bis n liegt und wobei n gleich der Anzahl der Teilintervalle ist (z.B. ist n=5 in dem dargestellten Beispiel). Jede Referenz bildet den erwünschten Wert der gemittelten Abbremsung des Fadens F in dem entsprechenden x-ten Intervall.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Durchschnittsspannung in jedem Intervall x während des Schusses berechnet, so dass eine Gruppe von Durchschnittswerten Tmxi erhalten wird, wobei „i" gleich der Anzahl der in Betracht gezogenen Schusshüben ist. Zusätzlich zu den Durchschnittswerten des gegenwärtigen Eintrags (Tmxo) speichert das Steuergerät der Maschine, wie im Anschluss beschrieben wird, ebenso die Durchschnittsspannungswerte aus den letzten m Schusshüben ab, wobei m vorzugsweise im Bereich von 0 (Null) bis 7 liegt. In dem Beispiel der 2 liegt m im Bereich von 0 bis 3, wobei der Wert 0 auf einen begonnenen Schusshub hinweist.

Zu diesem Zweck berechnet der operative Logikblock 1, der das voranstehend erwähnte Maschinensteuergerät aufweist, die Werte Tmxi basierend auf dem Momentanwert der Spannung tens-mis und dem Momentanwert der Winkelposition tel-pos der Hauptwelle des Webstuhls TE, der von einem der Welle zugeordneten Winkelsensor SA bereitgestellt wird. Bei jedem Schusshub berechnet überdies ein nachfolgender Logikblock 2 den Durchschnittswert TMx, der dem Mittelwert sämtlicher vorheriger Werte Tmxi in jedem Intervall x entspricht, wie folgt:

Ferner vergleicht der Logikblock 3 jeden Bremsreferenzwert RFx mit dem Durchschnitswert TMx des entsprechenden Intervalls x und legt auf bekannte Weise auf Grundlage des Fehlers, der aus einem solchen Vergleich resultiert, eine Abbremsung AFx fest (um so den Fehler zu eliminieren), mit der die Bremse LF während des gesamten Bremsintervalls x für den nächsten Schuss wirksam sein soll. Im Anschluss an diesen Schritt legt der Logikblock 4 den Wert AFx an den Ausgang fren-ref als Funktion der Winkelposition tel-pos der Welle des Webstuhls TE. Das zuletzt genannte Signal erzeugt mit Hilfe des Logikblocks 5 und des Stromschaltkreises DRV einen Erregerstrom Im, der den Bremsaktuator MF erregt, so dass eine entsprechende Abbremsung AFx erzeugt wird.

In dem Diagramm der 3 zeigt die mit einer dicken Linie gezeichnete Kurve diejenigen Werte der mechanischen Spannung an, die in dem Schussfaden erfasst und durch das Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung berechneter Durchschnittswerte über vorbestimmte Winkelintervalle x bearbeitet wurden; eine solche Kurve besitzt keine hochfrequenten Fluktuationen oder Variationen mehr.

Ersichtlich können Einzelheiten der Implementierung deutlich von dem abweichen, was anhand des nicht einschränkenden Beispiels beschrieben und dargestellt worden ist, ohne dass dabei der Bereich der Erfindung verlassen wird.


Anspruch[de]
Verfahren zum Regeln der Spannung des Schussfadens (F) in einer Webmaschine (TE) mit mechanischem Schusseintrag mit Hilfe einer elektrisch betriebenen Schussfadenbremsvorrichtung, bei dem der Erregerstrom (Ie) für die Schussfadenbremsvorrichtung (LF) durch eine Rückkopplungsschleife (A) gesteuert wird auf Grundlage eines Maßes (tens-mis) der tatsächlichen Spannung des Fadens als ein Rückkopplungssignal für die regelnde Schleife (A), gekennzeichnet durch die Kombination der folgende Schritte:

– Messen von Momentanwerten der Fadenspannung an aufeinanderfolgenden Punkten eines jeden Schusseintrags;

– Mitteln der Fadenspannungswerte (tens-mis) für jede Eintragzeitspanne der Webmaschine über jedes einer Vielzahl von vorbestimmten Intervallen (x) der Eintragzeitspanne, um eine entsprechende Vielzahl von Spannungswerten (Tmxi) für jeden Eintrag zu erhalten;

– Mitteln jedes Spannungswerts (Tmxi) über eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Einträgen als einen laufenden Mittelwert, um einen entsprechenden zeitlich gemittelten Spannungswert (TMx) zu erhalten;

– Vergleichen jedes zeitlich gemittelten Spannungswerts (TMx) mit einem jeweiligen vorbestimmten Referenzwert (RFx), der der erwünschten Fadenspannung in dem jeweiligen Intervall entspricht, um ein jeweiliges Fehlersignal (AFx) zu erzeugem; und

– Berechnen eines Korrektursignals (fren_ref) für eine die Schussfadenbremsvorrichtung (LF) steuernde Rückkopplungsschleife, um den Fehler zu eliminieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schusseintragszeitspanne in fünf Intervalle (x1...x5) unterteilt ist, die jeweils entsprechen:

einem Schussgreifschritt, einem Schritt, bei dem der Schuss durch die Haltegreifer in das Fach gebracht wird, einem Schritt, bei dem der Schussfaden von den Haltegreifern auf die Zuggreifer überführt wird, einem Schritt, bei dem der Schuss durch die Zuggreifer in das Fach gebracht wird, und einem letzten Schritt des Schusseintrags.
System zum Regeln der Spannung des Schussfadens (F) in einer Webmaschine (TE) mit mechanischem Schusseintrag mit Hilfe einer elektrisch betriebenen Schussfadenbremsvorrichtung (LF) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Sensor (TM) zum Messen der mechanischen Spannung des Fadens und eine Bremsantriebseinrichtung (5, DRV), gekennzeichnet durch:

a) eine erste Logikeinrichtung (1), die mit dem Fadenspannungssensor (TM), um von diesem Momentanfadenspannungswerte (tens_mis) zu erhalten, und mit einem Winkelsensor (SA) verbunden ist, um Momentanpositionssignale (tel_pos) eines Schusseintragelements der Webmaschine (TE) zu erhalten, wobei die erste Logikeinrichtung dazu angeordnet ist, um:

– die Werte über jedes Intervall einer Vielzahl vorbestimmter Intervalle (x) der Eintragzeitspanne zu mitteln, um dadurch eine entsprechende Gruppe von Spannungswerten (Tmxi) für jeden Eintrag einer vorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Schusseinträge (i) zu erzeugen; und

– die Mittelung für jeden nachfolgenden Eintrag (i) zu wiederholen und diejenige Gruppe, die der frühesten der vorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Einträge (i) entspricht, durch die resultierende neue Gruppe von Spannungswerten zu ersetzen;

b) eine zweite Logikeinrichtung (2), die verbunden ist, um die Spannungswerte (Tmxi) von der ersten Logikeinrichtung (1) zu erhalten, und dazu angeordnet ist, Mittelwerte entsprechender Spannungswerte von jeder der Gruppen zu berechnen, um eine Gruppe gemittelter Spannungswerte (TMx) zu erhalten;

c) eine dritte Logikeinrichtung (3) zum individuellen Vergleichen jeder Gruppe gemittelter Spannungswerte (TMx) mit jedem Bremsreferenzwert einer entsprechenden Gruppe von Bremsreferenzwerten (RFx), um eine Gruppe von Fehlerwerten (Afx) zu gewinnen;

d) eine vierte Logikeinrichtung (4), die die Fehlerwerte (AFx) von der dritten Logikeinrichtung (3) und die Momentanpositionssignale (tel_pos) von dem Winkelsensor (SA) erhält und jeden Fehlerwert der Gruppe von Fehlerwerten (AFx) dem Bremsantriebsmittel (5, DRV) vermittelt in Abhängigkeit von der Momentanposition des Schusseintragelements der Webmaschine (TE).






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