EP1473390A2 - Überwachung des Fadentransports - Google Patents

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EP1473390A2
EP1473390A2 EP04405149A EP04405149A EP1473390A2 EP 1473390 A2 EP1473390 A2 EP 1473390A2 EP 04405149 A EP04405149 A EP 04405149A EP 04405149 A EP04405149 A EP 04405149A EP 1473390 A2 EP1473390 A2 EP 1473390A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
transport
values
model
calculated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04405149A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1473390A3 (de
Inventor
Walter Siegl
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Itema Switzerland Ltd
Original Assignee
Sultex AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sultex AG filed Critical Sultex AG
Priority to EP04405149A priority Critical patent/EP1473390A3/de
Publication of EP1473390A2 publication Critical patent/EP1473390A2/de
Priority to EP05405197A priority patent/EP1584719A1/de
Priority to US11/077,762 priority patent/US7039489B2/en
Publication of EP1473390A3 publication Critical patent/EP1473390A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/28—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms wherein the weft itself is projected into the shed
    • D03D47/30—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms wherein the weft itself is projected into the shed by gas jet
    • D03D47/3066—Control or handling of the weft at or after arrival
    • D03D47/3073—Detection means therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/28—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms wherein the weft itself is projected into the shed
    • D03D47/30—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms wherein the weft itself is projected into the shed by gas jet

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the transport of a Thread, in particular the insertion of a weft thread in one Loom according to the preamble of claim 1, as well as a loom equipped to carry out such a method.
  • the object of the invention is a method for monitoring the transport a thread, in particular the insertion of a weft thread in one Weaving machine to provide, by what method Approximate values of at least one dynamic, for thread transport characteristic process size can be determined.
  • Approximate values of at least one dynamic, for thread transport characteristic process size can be determined.
  • the method is intended to approximate values for a in a thread point or thread tension acting on a thread section can be determined, and in particular, the measurement parameters required for this should be required be touch-free.
  • Another object of the invention is to provide a To provide weaving machine for the execution of such Procedure is equipped.
  • this object is defined by what is defined in claim 1 Method, as well as solved by the weaving machine defined in claim 10.
  • the thread in particular the insertion of a weft thread in one Loom, the thread includes thread points or sections, each be transported at an associated speed, and there will be Values of at least one measurement variable dependent on the thread transport captured at least one thread point or section, for example Values of a kinematic measurand such as the above Speed.
  • a dynamic process variable that is characteristic for thread transport for example, approximate values of thread tension, for at least one Thread point or section calculated and the calculated approximate values evaluated for monitoring the thread transport, the calculated Approximate values in particular displayed and / or to control the Thread transport can be used.
  • the calculation model used to calculate the approximate values is preferably designed as a simulation model for thread transport, especially as a simulation model using the finite element method.
  • the computing model or that expediently contains the Simulation model model parameters, being in a preferred Design variant at least a part of the recorded values as Control variables for the iterative adjustment of the model parameters are used becomes.
  • the thread is preferably transported in a substantially straight line the computing model or the simulation model is preferred trained in one dimension.
  • the thread is advantageously used, for example, as one-dimensional continuum vibrator or as one-dimensional Modeled vibration chain. The use of simple empirical Computational models are possible.
  • the Simulation model over a transport period the change over time Approximate values of at least one dynamic, for thread transport characteristic process size for at least one thread point or - section is calculated and in a further advantageous embodiment by means of the simulation model over at least a partial length of the thread the local change in the approximate values of at least one dynamic, process variable characteristic for thread transport.
  • Approximate values for those in at least one thread point or on at least one thread section acting thread tension is calculated, wherein in a preferred embodiment over the entry period of a Weft a series of approximations for at least one Thread point or acting on at least one thread section Thread tension can be calculated.
  • the Values of at least one measurement variable dependent on the thread transport preferably a kinematic measurement, recorded without contact.
  • Values of one of the following measured variables are preferably recorded: Start time in a given position, arrival time in a given position Position, shift after a certain period of time or Speed.
  • the weft thread is mostly from deducted a drum-shaped thread storage device.
  • the pulling off of a weft thread section by means of a so-called turn counter is recorded in order from the corresponding Winding counter signals the start time and / or the withdrawal speed of the weft section.
  • the invention further comprises a textile machine, in particular one Weaving machine equipped to carry out one of the above Method.
  • the method according to the invention has the advantage that for monitoring of thread transport in a textile machine and in particular in one Loom due to comparatively fewer measured values Approximate values for a variety of dynamic and kinematic Process sizes can be calculated for the thread transport are characteristic. In particular, it is possible to take the measured values to be recorded without contact, so that disruptive influences on the Thread transport can be avoided. This is the first time, for example possible when entering a weft in a weaving machine Approximate values for the thread tensile forces acting on the weft thread to be determined without contact.
  • the means of the inventive Approximate values calculated by the method can be used, for example Monitoring the thread transport are displayed, which e.g.
  • the Setting the thread transport is facilitated, or trigger an alarm, if a given limit of the relevant process variable is exceeded, or also used to control the thread transport become.
  • the calculation of the approximate values can be done periodically, what e.g. for setting purposes is sufficient. But it is also possible to take measurements at least one measurement variable dependent on the thread transport quasi-continuously and the calculation of the approximate values at least one process variable characteristic of the thread transport immediately afterwards so that "quasimomentane" Approximate values are available for monitoring thread transport stand.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a method according to the present invention.
  • the entry of a weft thread is monitored in an air jet weaving machine.
  • the method according to the invention is of course also suitable for monitoring the thread transport in other weaving machines or in other technical fields.
  • the weft thread of the exemplary embodiment comprises thread points or sections, which are each transported at an associated speed v i . 1, the acquisition of values 24.1-24.n of at least one measurement variable dependent on the thread transport for at least one thread point or section is summarized in FIG. 1.
  • Reference number 1 also includes the measuring sensors used to record the values 24.1-24.n and the hardware necessary for processing and evaluating the corresponding measuring signals.
  • values of at least one kinematic measurement variable are recorded, such as, for example, the start time in a predefined position, the arrival time in a predefined position, the shift after a specific period of time or the speed.
  • the values 24.1-24.n are recorded without contact.
  • the arrival time of the weft thread in a predetermined position, in particular at the end of the weft insertion can be detected without contact, for example by means of a weft thread monitor.
  • the detected values 24.1-24.n are on Calculation model 2 transmitted, for example, by the values in one Memory to which the computing model 2 has access.
  • the calculation values 2 are based on the acquired values Approximate values 25.1-25.n 'at least one dynamic, for the Thread transport characteristic process size for at least one Thread point or section calculated, e.g. the in at least one Thread point or acting on at least one thread section Yarn tension.
  • the calculation model 2 used is described below in Framework of the description of Figures 2 to 5 explained in more detail. Under that Reference number 2 also includes the physical implementation of the Computing model, in particular a computing unit and a data and comprises a program memory in which the computing model is stored is.
  • the computing unit and the data and are advantageous Program memory in a thread transport control and / or in a Machine control unit, for example in a control unit of the Weaving machine, integrated or implemented.
  • the Simulation model over a transport period, for example during the duration of the weft insertion, by means of the Simulation model the temporal change of the approximate values 25.1-25.n ' at least one dynamic characteristic of the thread transport Process size calculated for at least one thread point or section.
  • the Simulation model over at least a partial length of the thread the local Change in the approximate values 25.1-25.n 'of at least one dynamic, process variable characteristic for the thread transport is calculated.
  • an evaluation unit 3 which for example a Display function or device, an alarm function or device or control functions for controlling the Thread transport and / or other machine parts includes.
  • the calculation model 2 used for calculating the approximate values is advantageously designed as a simulation model for thread transport, for example as a simulation model using the finite element method.
  • the thread is advantageously transported in a substantially straight line, so that a one-dimensional calculation model or simulation model can be used.
  • the restriction to a straight line Thread transport deviates greatly from reality because the thread during the Transport, if possible, carries out vibrations in all degrees of freedom or is deflected in all degrees of freedom. An exact one However, analytical description of the thread movement in space is mostly not feasible, since the influencing factors required for this hardly match the necessary accuracy can be detected.
  • Transport routes with simple Deflections of the thread direction can often be done with a approximate one - dimensional simulation model using the Redirections e.g. be considered as braking components in the model.
  • the thread advantageously becomes one-dimensional Continuous vibrators or modeled as a one-dimensional vibration chain. Simple empirical calculation models can also be used if no special requirements for the accuracy of the calculated Approximate values are
  • the thread is treated as a one-dimensional vibration chain, ie as a vibration body with a number of cells or thread sections.
  • 2 shows an embodiment variant of a cell of such a computing model.
  • the cell 21 or the corresponding thread section has a mass m i , an elastic constant k i , and a damping c i .
  • an external force F i (x, t) acts on the cell 21, which can be both location-dependent and time-dependent. Examples of such an external force are the driving force of an air nozzle in an air introduction system, the effect of which depends on the distance between the cell and the nozzle, or the braking force of a thread brake located in the transport path.
  • the driving force of an air nozzle is normally not recorded directly, but at least approximate values for the driving force can be determined on the basis of known values for air pressure and blowing time and on the basis of the distance between the cell and the nozzle.
  • FIG. 3 shows a model representation of an embodiment variant of the thread transport for the exemplary embodiment shown in FIG. 1.
  • This embodiment variant involves the insertion of a weft thread in an air jet weaving machine.
  • the illustration shows the weft thread at two different times t k and t N during and at the end of the weft insertion.
  • the weft thread comprises thread sections 21.i, 21.i + 1, 21.N, which break down the free thread length into a maximum of N cells.
  • the number of cells used in the calculation increases continuously during the weft insertion until the maximum number of N cells is reached at the end of the weft insertion at time t N.
  • the numbering of the cells was chosen in the present embodiment variant so that the cell newly added in each calculation received the number 1, while the numbers of the previous cells were increased by one. In this way, the number of the cell belonging to the weft tip grows continuously during the weft insertion until it reaches the value N.
  • the weft thread is accelerated in a known manner by means of the air nozzles 31, 32, 33.1-33.m shown in FIG.
  • Typical nozzle arrangements include, for example, a main nozzle 31, a tandem nozzle 32 and a series of relay nozzles 33.1-33.m.
  • the cells 21.i, 21.i + 1 can, as shown schematically in FIG. 3, become one complete calculation model for thread transport.
  • the maximum number N of cells depends on the desired spatial and temporal resolution of the model.
  • the thread transport is advantageous assumed to be straightforward and / or the computing model is one-dimensional educated.
  • the calculation model described above allows the calculation of a vibrating body with N cells. That is, by solving the differential equations mentioned, approximate values for all dynamic and kinematic variables occurring in the model can be calculated over a desired transport period, in particular the thread tensile force acting on a cell or on a thread section.
  • the model parameters 22.i, 22.i + 1 required for this can optionally be determined separately or with the aid of the model, for example by using a part of the recorded values as control variables for iteratively adapting the model parameters.
  • Model parameters such as the mass m i of a cell or a thread section can easily be determined separately by weighing, as long as the mass is sufficiently constant over the length of the thread.
  • Model parameters such as the damping c i of a cell, on the other hand, can only be determined separately with great effort, in particular if the damping varies over the length of the thread. Model parameters such as damping are advantageously determined by calculation.
  • An overall model 2 which includes a calculation model 20, for example a calculation model as explained in the description of FIG. 4, is supplied with values 24.1-24.n of at least one measurement variable dependent on the thread transport, for example values v i of the thread take-off speed, which are, for example, quasi-continuous can be determined from winding counter signals, and the arrival time t N of the weft at the end of the weft insertion.
  • the supplied values can be used once or continuously, in particular iteratively, to adapt or optimize individual model parameters by varying the relevant model parameters in such a way that the difference ⁇ v i , ⁇ t N between the detected values v i t N and the corresponding ones calculated values v and i , t and N becomes minimal.
  • each calculation process supplies approximate values 25.1-25.n 'for desired dynamic or kinematic process variables which are characteristic of the thread transport, for example approximate values for the thread tension acting in a thread section.
  • the method according to the invention for monitoring the thread transport has the advantage that at least one value can be easily identified Measurement variable dependent on the thread transport by means of a calculation model Approximate values for the thread transport of characteristic process variables can be calculated that otherwise only with greater effort or with Difficulties are identified. That way it is, for example possible, approximate values for the one acting in a thread section To determine thread tension without contact.
  • the calculated approximate values are then evaluated to monitor the thread transport, for example, by displaying the approximate values or to control the Thread transport can be used.
  • the calculation and / or evaluation of the approximate values in a controller of thread transport and / or in a machine control unit for example in a control unit of the weaving machine, integrated or implemented.

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  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überwachung des Fadentransports in einer Webmaschine vorgestellt, wobei der Faden Fadenabschnitte (21, 21.i) umfasst, die mit einer zugehörigen Geschwindigkeit (v,) transportiert werden. In dem Verfahren werden Werte (24) mindestens einer kinematischen Messgrösse mindestens eines Fadenabschnittes (21, 21.i) erfasst und auf Grund der erfassten Werte (24) mittels eines Rechenmodells (2) Näherungswerte (25) der auf mindestens einen Fadenabschnitt (21, 21.i) wirkenden Fadenzugkraft berechnet. Die berechneten Näherungswerte (25) werden zur Überwachung angezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Transports eines Fadens, insbesondere des Eintrags eines Schussfadens in einer Webmaschine gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Webmaschine ausgerüstet zur Ausführung eines derartigen Verfahrens.
Im Rahmen der allgemeinen Prozessoptimierung und Automation in der Textiltechnik wird der Erfassung und Überwachung der momentanen dynamischen Prozessgrössen, die für den Fadentransport charakteristisch sind, eine grosse Bedeutung beigemessen. Unter dynamischen Prozessgrössen werden im Folgenden in erster Linie Grössen verstanden, welche eine Bewegung des Fadens bewirken, d.h. auf den Faden wirkende Kräfte. In aktuellen Webmaschinen werden beispielsweise die Kettfadenzugkräfte erfasst und zur Regelung des Kettablassantriebs verwendet. Dagegen erfolgt in aktuellen Webmaschinen die Erfassung der auf einen Schussfaden wirkenden Fadenzugkräfte meist nur im Rahmen von experimentellen Projekten. Diese Einschränkung ist grösstenteils auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Faden zur Erfassung der Fadenzugkraft umgelenkt werden muss, um eine auf eine Messzelle wirkenden Normalkraft zu erzeugen. Falls keine bereits vorhandene Umlenkung verwendet werden kann, ist eine zusätzliche Umlenkung erforderlich, die den Fadentransport je nach Umlenkwinkel massiv behindern kann. Dies gilt insbesondere für Webmaschinen mit Lufteintragssystemen. Analog dazu gibt es in Textilmaschinen eine Vielzahl von Situationen, in denen die direkte Erfassung der gewünschten dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse Schwierigkeiten bereitet oder mit grösserem Aufwand verbunden ist. Dies gilt z.B. für Messungen über längere Transportabschnitte oder an schlecht zugänglichen Stellen oder für die Messung von beim Fadentransport auftretenden Fadenzugkräften, die bisher nicht berührungsfrei erfasst werden konnten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung des Transports eines Fadens, insbesondere des Eintrags eines Schussfadens in einer Webmaschine, zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Verfahren Näherungswerte mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse bestimmt werden können. Insbesondere sollen mit dem Verfahren Näherungswerte für eine in einem Fadenpunkt oder auf eine Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft bestimmt werden, und insbesondere sollen die dazu erforderlichen Messgrössen bei Bedarf berührungsfrei erfassbar sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Webmaschine zur Verfügung zu stellen, die zur Ausführung eines derartigen Verfahrens ausgerüstet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren, sowie durch die in Anspruch 10 definierte Webmaschine gelöst.
Im erfindungsgemässen Verfahren zur Überwachung des Transports eines Fadens, insbesondere des Eintrags eines Schussfadens in einer Webmaschine, umfasst der Faden Fadenpunkte oder -abschnitte, die jeweils mit einer zugehörigen Geschwindigkeit transportiert werden, und es werden Werte mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse mindestens eines Fadenpunktes oder -abschnittes erfasst, beispielsweise Werte einer kinematischen Messgrösse wie z.B. der oben genannten Geschwindigkeit. Im erfindungsgemässen Verfahren werden auf Grund der erfassten Werte mittels eines Rechenmodells Näherungswerte mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse, beispielsweise Näherungswerte der Fadenzugkraft, für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt berechnet und die berechneten Näherungswerte zur Überwachung des Fadentransports ausgewertet, wobei die berechneten Näherungswerte insbesondere angezeigt und/oder zur Steuerung des Fadentransports verwendet werden.
Das für die Berechnung der Näherungswerte verwendete Rechenmodell ist vorzugsweise als Simulationsmodell für den Fadentransport ausgebildet, insbesondere als Simulationsmodell nach der Methode der finiten Elemente. Zweckmässigerweise enthält das Rechenmodell beziehungsweise das Simulationsmodell Modellparameter, wobei in einer bevorzugten Ausführungsvariante mindestens ein Teil der erfassten Werte als Kontrollgrössen zur iterativen Anpassung der Modellparameter verwendet wird.
Vorzugsweise wird der Faden im Wesentlichen geradlinig transportiert und vorzugsweise ist das Rechenmodell beziehungsweise das Simulationsmodell eindimensional ausgebildet. Mit Vorteil wird der Faden beispielsweise als eindimensionaler Kontinuumsschwinger oder als eindimensionale Schwingungskette modelliert. Auch der Einsatz einfacher empirischer Rechenmodelle ist möglich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird mittels des Simulationsmodells über eine Transportperiode die zeitliche Veränderung der Näherungswerte mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder - abschnitt berechnet und in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels des Simulationsmodells über mindestens eine Teillänge des Fadens die örtliche Veränderung der Näherungswerte mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse berechnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden Näherungswerte für die in mindestens einem Fadenpunkt oder auf mindestens einen Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft berechnet, wobei in einer bevorzugten Ausführungsvariante über die Eintragsperiode eines Schussfadens eine Reihe von Näherungswerten für die in mindestens einem Fadenpunkt oder auf mindestens einen Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft berechnet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Werte mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse, vorzugsweise einer kinematischen Messgrösse, berührungsfrei erfasst.
Vorzugsweise werden Werte einer der folgenden Messgrössen erfasst: Startzeit in einer vorgegebenen Position, Ankunftszeit in einer vorgegebenen Position, Verschiebung nach einer bestimmten Zeitdauer oder Geschwindigkeit. In einer Webmaschine wird der Schussfaden meist von einer trommelförmigen Fadenspeichervorrichtung abgezogen. Vorzugsweise wird dabei das Abziehen eines Schussfadenabschnitts mittels eines sogenannten Windungszählers erfasst, um aus den entsprechenden Windungszählersignalen die Startzeit und/oder die Abzugsgeschwindigkeit des Schussfadenabschnitts zu ermitteln.
Weiter umfasst die Erfindung eine Textilmaschine, insbesondere eine Webmaschine, ausgerüstet zur Ausführung eines der oben beschriebenen Verfahren.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass zur Überwachung des Fadentransports in einer Textilmaschine und insbesondere in einer Webmaschine auf Grund vergleichsweise weniger Messwerte Näherungswerte für eine Vielzahl von dynamischen und kinematischen Prozessgrössen berechnet werden können, die für den Fadentransport charakteristisch sind. Insbesondere ist es möglich, die Messwerte berührungslos zu erfassen, sodass störende Einwirkungen auf den Fadentransport vermieden werden. Damit ist es beispielsweise erstmals möglich, beim Eintrag eines Schussfadens in einer Webmaschine Näherungswerte für die auf den Schussfaden wirkenden Fadenzugkräfte berührungsfrei zu bestimmen. Die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens berechneten Näherungswerte können beispielsweise zur Überwachung des Fadentransports angezeigt werden, womit z.B. die Einstellung des Fadentransports erleichtert wird, oder einen Alarm auslösen, falls ein vorgegebener Grenzwert der betreffenden Prozessgrösse überschritten wird, oder auch zur Steuerung des Fadentransports eingesetzt werden. Die Berechnung der Näherungswerte kann periodisch erfolgen, was z.B. zu Einstellzwecken genügt. Es ist aber auch möglich, Messwerte mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse quasikontinuierlich zu erfassen und die Berechnung der Näherungswerte mindestens einer für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse unmittelbar anschliessend durchzuführen, sodass "quasimomentane" Näherungswerte für die Überwachung des Fadentransports zur Verfügung stehen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der Zeichnung hervor.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand des Ausführungsbeispiels und an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zum Verfahren gemäss vorliegender Erfindung,
Fig. 2
eine Ausführungsvariante einer Zelle eines Rechenmodells zur Verwendung in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3
eine modellmässige Darstellung einer Ausführungsvariante des Fadentransports zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4
zwei aufeinanderfolgende Zellen der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante, und
Fig. 5
eine schematische Darstellung der Parameteranpassung zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung. Im Ausführungsbeispiel wird der Eintrag eines Schussfadens in einer Luftdüsenwebmaschine überwacht. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich selbstverständlich auch zur Überwachung des Fadentransports in anderen Webmaschinen oder auf anderen technischen Gebieten. Der Schussfaden des Ausführungsbeispiels umfasst Fadenpunkte oder -abschnitte, die jeweils mit einer zugehörigen Geschwindigkeit vi transportiert werden. Unter dem Bezugszeichen 1 ist in Fig. 1 die Erfassung von Werten 24.1-24.n mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt zusammengefasst. Unter das Bezugszeichen 1 fallen auch die zur Erfassung der Werte 24.1-24.n verwendeten Messaufnehmer und die zur Aufbereitung und Auswertung der entsprechenden Messsignale notwendige Hardware. Typischerweise werden Werte mindestens einer kinematischen Messgrösse erfasst, wie beispielsweise die Startzeit in einer vorgegebenen Position, die Ankunftszeit in einer vorgegebenen Position, die Verschiebung nach einer bestimmten Zeitdauer oder die Geschwindigkeit. In einer bevorzugten Ausführungsvariante werden die Werte 24.1-24.n berührungsfrei erfasst. Beispielsweise indem der Durchgang des Schussfadens beim Abziehen von einem trommelförmigen Fadenspeicher mittels eines sogenannten Windungszählers detektiert wird und aus den entsprechenden Signalen des Windungszählers die Startzeit und/oder die Abzugsgeschwindigkeit des betreffenden Schussfadenabschnitts ermittelt werden, oder indem die Geschwindigkeit mittels optischer Korrelation oder mittels Ortsfiltermethode mit elektrostatischer Signalerzeugung gemäss DE 199 00 581 A1 erfasst wird. Weiter kann z.B. mittels eines Schussfadenwächters die Ankunftszeit des Schussfadens in einer vorgegebenen Position, insbesondere am Ende des Schusseintrags berührungsfrei erfasst werden.
Die erfassten Werte 24.1-24.n werden im Ausführungsbeispiel an ein Rechenmodell 2 übermittelt, beispielsweise indem die Werte in einem Speicher abgelegt werden, auf den das Rechenmodell 2 Zugriff hat. Auf Grund der erfassten Werte werden mittels des Rechenmodells 2 Näherungswerte 25.1-25.n' mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt berechnet, z.B. die in mindestens einem Fadenpunkt oder auf mindestens einen Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft. Das verwendete Rechenmodell 2 wird nachstehend im Rahmen der Beschreibung der Figuren 2 bis 5 näher erläutert. Unter das Bezugszeichen 2 fällt auch die physikalische Implementierung des Rechenmodells, die insbesondere eine Recheneinheit und einen Daten- und einen Programmspeicher umfasst, in welchem das Rechenmodell gespeichert ist. Mit Vorteil sind die Recheneinheit und der Daten- und der Programmspeicher in einer Steuerung des Fadentransports und/oder in einer Maschinensteuereinheit, beispielsweise in einer Steuereinheit der Webmaschine, integriert oder implementiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird über eine Transportperiode, beispielsweise während der Dauer des Schusseintrags, mittels des Simulationsmodells die zeitliche Veränderung der Näherungswerte 25.1-25.n' mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt berechnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird mittels des Simulationsmodells über mindestens eine Teillänge des Fadens die örtliche Veränderung der Näherungswerte 25.1-25.n' mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse berechnet wird.
Die berechneten Näherungswerte 25.1-25.n' werden im Ausführungsbeispiel an eine Auswertungseinheit 3 übermittelt, die beispielsweise eine Anzeigefunktion beziehungsweise -vorrichtung, eine Alarmfunktion beziehungsweise -vorrichtung oder Steuerfunktionen zur Steuerung des Fadentransports und/oder weiterer Maschinenteile umfasst. In der Auswertungseinheit 3 werden die berechneten Näherungswerte 25.1-25.n' zur Überwachung des Fadentransports ausgewertet, insbesondere angezeigt und/oder zur Steuerung des Fadentransports oder weiterer Maschinenfunktionen verwendet.
Das für die Berechnung der Näherungswerte verwendete Rechenmodell 2 ist vorteilhafterweise als Simulationsmodell für den Fadentransport ausgebildet, beispielsweise als Simulationsmodell nach der Methode der finiten Elemente. Mit Vorteil wird der Faden im Wesentlichen geradlinig transportiert, sodass ein eindimensionales Rechenmodell beziehungsweise Simulationsmodell verwendet werden kann. Die Einschränkung auf einen geradlinigen Fadentransport weicht stark von der Realität ab, da der Faden während dem Transport, sofern möglich, Schwingungen in allen Freiheitsgraden ausführt beziehungsweise in allen Freiheitsgraden ausgelenkt wird. Eine exakte analytische Beschreibung der Fadenbewegung im Raum ist jedoch meist nicht durchführbar, da die hierfür benötigten Einflussgrössen kaum mit der nötigen Genauigkeit erfasst werden können. Transportwege mit einfachen Umlenkungen der Fadenrichtung lassen sich dagegen häufig auch mit einem eindimensionalen Simulationsmodell näherungsweise berechnen, indem die Umlenkungen z.B. als Bremskomponenten im Modell berücksichtigt werden. Mit Vorteil wird der Faden beispielsweise als eindimensionaler Kontinuumsschwinger oder als eindimensionale Schwingungskette modelliert. Auch der Einsatz einfacher empirischer Rechenmodelle ist möglich, wenn keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit der berechneten Näherungswerte gestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rechenmodells beziehungsweise Simulationsmodells wird der Faden als eindimensionale Schwingungskette behandelt, d.h. als Schwingungskörper mit einer Anzahl Zellen beziehungsweise Fadenabschnitten. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante einer Zelle eines derartigen Rechenmodells. Die Zelle 21 beziehungsweise der entsprechende Fadenabschnitt weist eine Masse mi, eine Elastizitätskonstante ki, und eine Dämpfung ci auf. Weiter wirkt auf die Zelle 21 eine äussere Kraft Fi (x, t), die sowohl orts- als auch zeitabhängig sein kann. Beispiele für eine derartige äussere Kraft sind die Antriebskraft einer Luftdüse in einem Lufteintragssystem, deren Wirkung vom Abstand zwischen Zelle und Düse abhängt, oder die Bremskraft einer im Transportweg liegende Fadenbremse. Die Antriebskraft einer Luftdüse wird normalerweise nicht direkt erfasst, jedoch lassen sich auf Grund von bekannten Werten für Luftdruck und Blaszeit und auf Grund des Abstandes zwischen Zelle und Düse zumindest Näherungswerte für die Antriebskraft bestimmen.
Fig. 3 zeigt eine modellmässige Darstellung einer Ausführungsvariante des Fadentransports zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Ausführungsvariante handelt es sich um den Eintrag eines Schussfadens in einer Luftdüsenwebmaschine. Die Darstellung zeigt den Schussfaden in zwei verschiedenen Zeitpunkten tk und tN während beziehungsweise am Ende des Schusseintrags. Der Schussfaden umfasst Fadenabschnitte 21.i, 21.i+1, 21.N, welche die freie Fadenlänge in maximal N Zellen zerlegen. Zu beachten ist, dass in dieser Ausführungsvariante die Anzahl der bei der Berechnung verwendeten Zellen während des Schusseintrags kontinuierlich ansteigt, bis am Ende des Schusseintrags im Zeitpunkt tN die maximale Anzahl von N Zellen erreicht wird. Die Nummerierung der Zellen wurde in der vorliegenden Ausführungsvariante so gewählt, dass die jeweils bei der Berechnung neu hinzukommende Zelle die Nr. 1 erhält, während die Nummern der bisherigen Zellen um eins erhöht werden. Auf diese Weise wächst die Nummer der zur Schussfadenspitze gehörenden Zelle während dem Schusseintrag kontinuierlich, bis sie den Wert N erreicht. Mittels der in Fig. 3 gezeigten Luftdüsen 31, 32, 33.1 - 33.m wird der Schussfaden in bekannter Weise beschleunigt. Typische Düsenanordnungen umfassen z.B. eine Hauptdüse 31, eine Tandemdüse 32 und eine Reihe von Stafettendüsen 33.1 - 33.m.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante von zwei aufeinanderfolgende Zellen 21.i, 21.i+1 im Detail. Die Zellen werden jeweils mit einer Geschwindigkeit vi, vi+1 transportiert. Die Zellen 21.i, 21.i+1 weisen Modellparameter 22.i, 22.i+1 auf, beispielsweise eine Masse mi, mi+1, eine Elastizitätskonstante ki, ki+1 und eine Dämpfung ci, ci+1 auf. Normalerweise genügt es, die genannten Modellparameter über eine Berechnungsperiode als zeitlich und räumlich konstant anzunehmen, sodass in diesem Fall keine Massebilanzen berücksichtigt werden müssen. Dagegen kann es zweckmässig sein, die Abhängigkeit einzelner Modellparameter von dynamischen oder kinematischen Prozessgrössen zu berücksichtigen. So hängt z.B. die Elastizitätskonstante von der Fadenzugkraft ab, wobei der Verlauf normalerweise asymmetrisch ist, oder die Dämpfung von der Geschwindigkeit vi, vi+1. Auf die Zellen 21.i, 21.i+1 wirken jeweils äussere Kräfte, deren Resultierende in Fig. 4 mit Fi beziehungsweise Fi+1 bezeichnet sind, und die zeitlich und/oder örtlich variieren können. Beispiele für derartige äussere Kräfte sind die Antriebskraft einer Luftdüse in einem Lufteintragssystem, deren Wirkung vom Abstand zwischen Zelle und Düse und der Einschaltdauer abhängt, oder die zeitlich veränderliche Bremskraft einer im Transportweg liegenden Fadenbremse. Für die i-te Zelle 21.i gilt folgende Kräftebilanz: Fki + Fci = Fi + Fmi + Fki+1 + Fci+1 mit
Fki =
auf die i-te Zelle wirkende Fadenzugkraft
Fci =
auf die i-te Zelle wirkende Dämpfungskraft
Fi =
auf die i-te Zelle wirkende Resultierende der äusseren Kräfte
Fmi =
auf die i-te Zelle wirkende Trägheitskraft
Fki+1 =
auf die i+1-te Zelle wirkende Fadenzugkraft
Fci+1 =
auf die i+1-te Zelle wirkende Dämpfungskraft
wobei dFki/dt = ki · (vi-1 - vi) Fmi = mi · dvi/dt Fci = ci · (vi-1 - vi) mit
ki =
Elastizitätskonstante der i-ten Zelle
vi =
Geschwindigkeit der i-ten Zelle
vi-1 =
Geschwindigkeit der (i-1 )-ten Zelle
mi =
Masse der i-ten Zelle
ci =
Dämpfung der i-ten Zelle
Die Zellen 21.i, 21.i+1 können, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, zu einem vollständigen Rechenmodell für den Fadentransport verbunden werden. Die maximale Anzahl N der Zellen hängt dabei von der gewünschten räumlichen und zeitlichen Auflösung des Modells ab. Mit Vorteil wird der Fadentransport als geradlinig angenommen und/oder das Rechenmodell eindimensional ausgebildet.
Das oben beschriebene Rechenmodell gestattet die Berechnung eines Schwingungskörpers mit N Zellen. D.h. durch Lösen der angeführten Differentialgleichungen können Näherungswerte für sämtliche im Modell vorkommende dynamische und kinematischen Grössen über eine gewünschte Transportperiode berechnet werden, insbesondere die auf eine Zelle beziehungsweise auf einen Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft. Die dazu notwendigen Modellparameter 22.i, 22.i+1 können wahlweise separat ermittelt werden oder mit Hilfe des Modells, indem beispielsweise ein Teil der erfassten Werte als Kontrollgrössen zur iterativen Anpassung der Modellparameter verwendet wird. Modellparameter wie z.B. die Masse mi einer Zelle beziehungsweise eines Fadenabschnittes lassen sich ohne Schwierigkeiten separat durch Wiegen bestimmen, solange die Masse über die Länge des Fadens hinlänglich konstant ist. Modellparameter wie beispielsweise die Dämpfung ci einer Zelle sind dagegen nur mit grösserem Aufwand separat zu bestimmen, insbesondere wenn die Dämpfung über die Länge des Fadens variiert. Mit Vorteil werden Modellparameter wie z.B. die Dämpfung auf rechnerischem Wege bestimmt.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante des Rechenmodells zur iterativen Parameteranpassung und/oder -optimierung. Einem Gesamtmodell 2, das ein Rechenmodell 20 umfasst, beispielsweise ein Rechenmodell wie es Rahmen der Beschreibung der Fig. 4 erläutert wurde, werden Werte 24.1-24.n mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse zugeführt, beispielsweise Werte vi der Fadenabzugsgeschwindigkeit, die z.B. quasikontinuierlich aus Windungszählersignalen ermittelt werden können, und die Ankunftszeit tN des Schussfadens am Ende des Schusseintrags. Die zugeführten Werte können einmalig oder fortlaufend, insbesondere iterativ, dazu verwendet werden, einzelne der Modellparameter anzupassen beziehungsweise zu optimieren, indem die betreffenden Modellparameter derart variiert werden, dass die Differenz Δvi, ΔtN zwischen den erfassten Werten vi tN und den entsprechenden berechneten Werten v andi, t andN minimal wird. Gleichzeitig liefert jeder Berechnungsgang Näherungswerte 25.1-25.n' für gewünschte dynamische oder kinematische Prozessgrössen, die für den Fadentransport charakteristisch sind, beispielsweise Näherungswerte für die in einem Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Überwachung des Fadentransports hat den Vorteil, dass aus einfach zu erfassenden Werten mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse mittels eines Rechenmodells Näherungswerte für den Fadentransport charakteristischer Prozessgrössen berechnet werden können, die sonst nur mit grösserem Aufwand oder mit Schwierigkeiten zu ermitteln sind. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, Näherungswerte für die in einem Fadenabschnitt wirkende Fadenzugkraft berührungsfrei zu ermitteln. Die berechneten Näherungswerte werden anschliessend zur Überwachung des Fadentransports ausgewertet, beispielsweise indem die Näherungswerte angezeigt oder zur Steuerung des Fadentransports verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Berechnung und/oder Auswertung der Näherungswerte in einer Steuerung des Fadentransports und/oder in einer Maschinensteuereinheit, beispielsweise in einer Steuereinheit der Webmaschine, integriert oder implementiert.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Überwachung des Transports eines Fadens,
    insbesondere des Eintrags eines Schussfadens in einer Webmaschine, in welchem Verfahren
    der Faden Fadenpunkte oder -abschnitte (21, 21.i) umfasst, die jeweils mit einer zugehörigen Geschwindigkeit transportiert werden,
    Werte (24.1-24.n) mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse, insbesondere einer kinematischen Messgrösse, mindestens eines Fadenpunktes oder -abschnittes (21, 21.i) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    auf Grund der erfassten Werte (24.1-24.n) mittels eines Rechenmodells (2) Näherungswerte (25.1-25.n') mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt (21, 21.i) berechnet werden, und
    die berechneten Näherungswerte (25.1-25.n') zur Überwachung des Fadentransports ausgewertet werden, insbesondere angezeigt und/oder zur Steuerung des Fadentransports verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rechenmodell (2) als Simulationsmodell für den Fadentransport ausgebildet ist, insbesondere als Simulationsmodell nach der Methode der finiten Elemente.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Rechenmodell (2) beziehungsweise das Simulationsmodell Modellparameter (22.i) enthält, und wobei mindestens ein Teil der erfassten Werte (24.1-24.n) als Kontrollgrössen zur iterativen Anpassung der Modellparameter (22.i) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei mittels des Simulationsmodells über eine Transportperiode die zeitliche Veränderung der Näherungswerte (25.1-25.n') mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse für mindestens einen Fadenpunkt oder -abschnitt (21, 21.i) berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mittels des Simulationsmodells über mindestens eine Teillänge des Fadens die örtliche Veränderung der Näherungswerte (25.1-25.n') mindestens einer dynamischen, für den Fadentransport charakteristischen Prozessgrösse berechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Näherungswerte (25.1-25.n') für die in mindestens einem Fadenpunkt oder auf mindestens einen Fadenabschnitt (21, 21.i) wirkende Fadenzugkraft berechnet werden, und wobei insbesondere über die Eintragsperiode eines Schussfadens eine Reihe von Näherungswerten (25.1-25.n') für die in mindestens einem Fadenpunkt oder auf mindestens einen Fadenabschnitt (21, 21.i) wirkende Fadenzugkraft berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Näherungswerte einer von der Fadenzugkraft abhängigen Grösse, insbesondere Näherungswerte der Fadenzugspannung oder Fadendehnung, berechnet oder ausgewertet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Werte (24.1-24.n) mindestens einer vom Fadentransport abhängigen Messgrösse berührungsfrei erfasst werden, und/oder wobei Werte (24.1-24.n) einer der folgenden Messgrössen erfasst werden: Startzeit in einer vorgegebenen Position, Ankunftszeit in einer vorgegebenen Position, Verschiebung nach einer bestimmten Zeitdauer oder Geschwindigkeit.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Faden im Wesentlichen geradlinig transportiert wird und/oder das Rechenmodell (2) beziehungsweise das Simulationsmodell eindimensional ausgebildet ist.
  10. Webmaschine ausgerüstet zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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