DE10253253A1

DE10253253A1 - Spool winding machine has processing unit and regulation stage allowing uninterrupted rotation of turntable during spool winding

Info

Publication number: DE10253253A1
Application number: DE10253253A
Authority: DE
Inventors: Jörg Bamberg; Jürgen Rom
Original assignee: Georg Sahm GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Sahm GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-09

Abstract

The machine has a driven turntable provided with 2 driven spool spindles and a contact roller engaging the outside of the wound spools. A processing unit (21) determines the actual required rotation angle of the turntable using geometric parameters of the winding machine or using a stored value table (33) and the actual diameters of the wound spools, a regulation stage (20) controlling the drive motor (18) for the turntable rotation, with an input device (29) used for entering the thread velocity, the thread thickness the sleeve outer diameter, the winding width of the spool, the specific yarn weight and the spool density, for use by the processing unit. An Independent claim for a method for winding a continuous thread onto a spool is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine und ein Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf einer Spule, mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a winding machine and a method for winding a continuously tapered Thread on a bobbin, with the in the preambles of claims 1 and 7 specified characteristics.

Eine Spulmaschine dieser Art ( DE 195 38 480 C2 ) dient zum Aufwickeln eines kontinuierlich mit konstanter Zulaufgeschwindigkeit der Spulmaschine zulaufenden Fadens auf eine Spule. Die Spulmaschine weist einen während der Spulreise ohne Unterbrechung, also ohne wiederholtes Stillsetzen und Wiedereinschalten des Motors, über einen Motor angetriebenen Drehteller auf, der zuweilen auch als Trommel bezeichnet wird. Auf dem Drehteller sind mindestens eine, in der Regel aber mindestens zwei antreibbare Spulspindeln drehbar gelagert, die mit einem eigenen Drehantrieb ausgestattet sind. Auf der jeweils in Betrieb befindlichen Spulspindel wird auf einer Hülse aus dem zugelieferten Faden eine Spule aufgewickelt. Die Spulmaschine weist eine Verlegeeinrichtung auf, mit der der Faden über die Länge der Spule verteilt wird. Es ist eine am Umfang der sich in Betrieb befindlichen Spulspindel bildenden Spule anliegenden Kontaktwalze vorgesehen, über die der Faden dem Umfang der Spule zugeleitet wird. Eine Einrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fadens oder ein Sensor zur Ermittlung der Drehzahl n_K der Kontaktwalze dienen letztendlich der rechnerischen Ermittlung des jeweils aktuellen Durchmessers D_s,b (s = soll; b = berechnet) der Spule über die Spulreise. In Verbindung damit ist eine Einrichtung zur Ermittlung der jeweils aktuellen Drehzahl n_S der in Betrieb befindlichen Spulspindel S vorgesehen. Eine Recheneinheit dient zur Ermittlung des jeweils aktuellen Solldrehwinkels α_s,b des Motors des Drehtellers unter Anwendung einer Formel betreffend die geometrischen Beziehungen der Spulmaschine oder durch Vergleich mit einer hinterlegten Wertetabelle und zur Berechnung des jeweiligen aktuellen Durchmessers D_s,b der sich auf der in Betrieb befindlichen Spulspindel bildenden Spule. Es ist eine Regeleinrichtung für die kontinuierliche Drehung des Drehtellers während der Spulreise vorgesehen. Mit dieser Regeleinrichtung wird die Drehung des Drehtellers in einem quasi-konstanten Bewegungsablauf geregelt, d. h. der den Drehantrieb des Drehtellers bewirkende Motor wird zu keinem Zeitpunkt während der Spulreise stillgesetzt. Der Drehteller wird vielmehr kontinuierlich, also ohne Unterbrechung, angetrieben, wobei eine Folge von Winkelgeschwindigkeiten unmittelbar hintereinander Anwendung findet. Während der kontinuierlichen Drehbewegung des Drehtellers löst eine Winkelgeschwindigkeit die andere Winkelgeschwindigkeit ab. Damit wird der Drehteller kontinuierlich mit sich von Rechenzyklus zu Rechenzyklus ändernden Winkelgeschwindigkeiten unabhängig von einer Hubbewegung der Kontaktwalze gedreht, wobei die jeweils aktuelle Winkelgeschwindigkeit aus dem aktuellen Spulendurchmesser und dem Ist-Wert einer Winkelerfassungseinheit des Drehtellers errechnet wird. Der Verlauf der sich ändernden Winkelgeschwindigkeiten hat insgesamt einen hyperbolischen Charakter. Damit ist die Regeleinrichtung nicht mehr von einer Bewegung der Kontaktwalze abhängig, d. h. die Kontaktwalze kann völlig frei gestaltet und angeordnet werden. Beispielsweise ist es möglich, über die Kontaktwalze eine Anpresskraft auf den Umfang der sich bildenden Spule auszuüben, die nach von der Regelung unabhängigen Kriterien gestaltet ist, und beispielsweise einen stetigen Verlauf aufweist. Hier ist beispielsweise auch eine stetige Abnahme der Anpresskraft ohne Schwankungen möglich, was sich günstig auf den Spulenaufbau auswirkt.A winding machine of this type ( DE 195 38 480 C2 ) is used to wind a thread running continuously at a constant feed speed of the winding machine onto a bobbin. During the winding cycle, the winding machine has a turntable driven by a motor, which is sometimes also referred to as a drum, without interruption, that is to say without repeatedly stopping and restarting the motor. At least one, but usually at least two drivable spindles are rotatably mounted on the turntable, which are equipped with their own rotary drive. A spool is wound from the supplied thread on a spool on the winding spindle in operation. The bobbin winder has a laying device with which the thread is distributed over the length of the bobbin. A contact roller is provided which bears against the circumference of the bobbin forming the bobbin in operation and via which the thread is fed to the bobbin circumference. A device for determining the speed of the thread or a sensor for determining the speed n _{K of} the contact roller ultimately serve to calculate the current diameter D _{s, b} (s = target; b = calculated) of the bobbin via the bobbin travel. In connection with this, a device for determining the current speed n _{S of} the winding spindle S in operation is provided. A computing unit is used to determine the current target rotation angle α _{s, b of} the motor of the turntable using a formula relating to the geometric relationships of the winding machine or by comparison with a stored table of values and for calculating the respective current diameter D _{s, b} based on the in Operating coil forming coil. A control device is provided for the continuous rotation of the turntable during the winding cycle. With this control device, the rotation of the turntable is controlled in a quasi-constant sequence of movements, ie the motor which drives the turntable of the turntable is never stopped during the winding cycle. Rather, the turntable is driven continuously, that is to say without interruption, a sequence of angular velocities being used in immediate succession. During the continuous rotation of the turntable, one angular velocity replaces the other angular velocity. The turntable is thus rotated continuously with angular speeds changing from computing cycle to computing cycle independently of a stroke movement of the contact roller, the current angular velocity being calculated from the current spool diameter and the actual value of an angle detection unit of the turntable. The course of the changing angular velocities has an overall hyperbolic character. So that the control device is no longer dependent on a movement of the contact roller, ie the contact roller can be designed and arranged completely freely. For example, it is possible to use the contact roller to exert a contact pressure on the circumference of the coil being formed, which is designed according to criteria that are independent of the control system and, for example, has a continuous course. Here, for example, a steady decrease in the contact pressure without fluctuations is possible, which has a favorable effect on the coil structure.

Aus der EP 0 770 030 B1 ist eine Spulmaschine zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf eine Spule bekannt. Es handelt sich jedoch um ein diskontinuierliches Verfahren, bei dem der Motor, der den Drehteller mit den zwei Spulspindeln antreibt, jeweils abwechselnd in Gang gesetzt und wieder stillgesetzt wird. Die Spulmaschine weist neben dem angetriebenen Drehteller mit den beiden ebenfalls angetriebenen Spulspindeln eine Verlegeeinrichtung und auch eine der jeweils im Betrieb befindlichen Spulspindeln vorgeschaltete Kontaktwalze auf, die in ständigem Kontakt mit der Spule gehalten wird. Es ist ein Sensor zum Messen der Drehgeschwindigkeit der Spule vorgesehen. Ein Rechner dient zum Berechnen des momentanen Durchmessers D_s,b der Spule aus dem vom Sensor übermittelten Signal und zum Ermitteln der zu dem Durchmesser D_s,b gehörenden Winkelstellung α_s,b des Drehtellers nach einer hinterlegten Tabelle oder durch Anwendung einer entsprechenden Berechnungsformel. Es wird ein vom Rechner gebildetes, der Sollwinkelstellung α_s,b entsprechendes Signal in das Steuergerät für den Drehantrieb des Motors des Drehtellers übertragen und genutzt. Als Stellgröße wird der Solldrehwinkel α_s,b benutzt, der zu dem jeweils aktuellen Spulendurchmesser D_s,b gehört. Das Steuergerät erteilt dem Motor für den Drehantrieb des Drehtellers die Anweisung, sich so zu drehen, bis der Solldrehwinkel α_s,b erreicht ist. Für die Erfüllung der Aufgabe eines stetigen und/oder steuerbaren Anpressdruckverlaufs ist die Verwendung der Sollwinkelstellung α_s,b als Stellgröße für den Antrieb des Drehtellers ungeeignet. Dies ergibt sich anhand der 11 und 12 der EP 0 770 030 B1 . Dort ist erkennbar, dass zunächst der Motor für den Drehteller solange ausgeschaltet bleibt, bis der Spulendurchmesser um einen solchen Betrag gewachsen ist, dass überhaupt ein Solldrehwinkel ermittelt werden kann. Dieser Solldrehwinkel α_s,b wird dann in Form eines Signals als Stellgröße genutzt, welches mit Hilfe eines Steuergeräts auf den Motor zur Einwirkung gebracht wird. Dabei wird dann der Motor erstmals eingeschaltet, so dass sich der Drehteller dreht, bis dieser Solldrehwinkel erreicht ist. In der Zwischenzeit ist aber infolge des kontinuierlichen Aufwickelns des Fadens die Spule schon weiter gewachsen, so dass der erreichte Istdrehwinkel bereits nicht mehr dem eigentlich erforderlichen Solldrehwinkel entspricht. Hieraus folgt, dass der Istdrehwinkel des Drehtellers zeitlich immer hinter dem realen Spulenaufbau zurückliegt. 12 lässt erkennen, dass der Verlauf des Istdrehwinkels treppenförmig ist. Folglich hat auch der Anpressdruckverlauf der Kontaktwalze auf die sich bildende Spule einen treppenförmigen unstetigen Verlauf. Die Steigung der Geraden stellt die Winkelgeschwindigkeit ω des Drehtellers dar. Es gibt nur eine Winkelgeschwindigkeit des Drehtellers. Der Motor kann entweder ausgeschaltet sein oder mit dieser einen vorgesehenen Winkelgeschwindigkeit drehen. Die Steigung ist also konstant. Sie muss infolge der diskontinuierlichen Arbeitsweise so gewählt werden, dass immer Schaltvorgänge möglich bleiben, der Motor des Drehantriebs also abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden kann. Eine kontinuierliche Drehung des Motors und damit des Drehtellers ist dort weder möglich noch sinnvoll. Würde man die diskontinuierliche Weiterdrehung des Drehtellers verlassen und den Drehteller kontinuierlich drehen lassen, wie dies die gattungsgemäße Spulmaschine nach der DE 195 38 480 C2 zeigt, so würde die Gerade vom ersten Einschaltpunkt des Motors nach Unendlich verlaufen. Spätestens ab dem Kreuzungspunkt zwischen der Geraden der realen Winkelstellung und der idealen Kurve eines idealen Verlaufs des Drehwinkels beispielsweise über der Zeit gemäß 11 würde sich der Drehteller schneller als der Spulenzuwachs drehen. Es würde sich dann ein immer größer werdender Luftspalt zwischen Spule und Kontaktwalze bilden. Um dies zu verhindern, könnte die Steigung der Geraden flacher gewählt werden, also die Geschwindigkeit, mit der der Drehteller abschnittweise gedreht wird, verringert werden. Im ungünstigsten Fall erreicht der Motor nicht mehr die Solldrehwinkel. Der Drehteller würde in seinen diskontinuierlichen Antriebsphasen stets langsamer Drehen als der Spulenzuwachs. Die Folge davon wäre, dass sich die Kontaktwalze immer stärker in die Spule eindrücken würde. Wenn dieser Fehler eingetreten ist, also eine zu geringe Drehgeschwindigkeit des Motors für den Drehantrieb gewählt wurde, kann dieser Fehler innerhalb der Spulreise nicht mehr korrigiert werden. Man müsste also grundsätzlich eine zu hohe Geschwindigkeit für die Drehphasen des Drehtellers wählen, gelangt aber dabei wiederum zu der Konsequenz, dass immer Ein- und Ausschaltvorgänge des Motors möglich bleiben müssen. Ändert man einen Parameter, der die Kurve des Durchmesserzuwachses der Spule mitbestimmt, z. B. die Fadenstärke oder die Spulgeschwindigkeit, so verschiebt sich die Kurve D_s,b = f(t, v, Titer) nach oben oder unten. Die bekannte Spulmaschine ist in ihrem Regelverhalten für den Drehwinkel des Drehtellers von solchen Veränderungen abhängig, da die gewählte Stellröße der Sollwinkelstellung α_s,b direkt von dem realen zeitlichen Verlauf des Durchmesserzuwachses der Spule abhängt.From the EP 0 770 030 B1 is known a winding machine for winding a continuously running thread on a bobbin. However, it is a discontinuous process in which the motor that drives the turntable with the two winding spindles is alternately started and stopped again. In addition to the driven turntable with the two likewise driven winding spindles, the winding machine has a laying device and also a contact roller connected upstream of the winding spindles in operation, which is kept in constant contact with the coil. A sensor for measuring the speed of rotation of the coil is provided. A computer is used to calculate the instantaneous diameter D _{s, b of} the coil from the signal transmitted by the sensor and to determine the angular position α _{s, b of} the turntable belonging to the diameter D _{s, b} according to a stored table or by using a corresponding calculation formula. A signal generated by the computer and corresponding to the desired angular position α _{s, b} is transmitted to the control device for the rotary drive of the motor of the turntable and is used. The setpoint rotation angle α _{s, b} , which belongs to the current coil diameter D _{s, b,} is used as the manipulated variable. The control unit instructs the motor for the rotary drive of the turntable to rotate until the set angle of rotation α _{s, b is} reached. To fulfill the task of a steady and / or controllable contact pressure curve, the use of the set angular position α _{s, b} as a manipulated variable for driving the turntable is unsuitable. This results from the 11 and 12 the EP 0 770 030 B1 , It can be seen there that the motor for the turntable initially remains switched off until the coil diameter has increased by such an amount that a target rotation angle can be determined at all. This setpoint rotation angle α _{s, b} is then used in the form of a signal as a manipulated variable which is brought to bear on the motor with the aid of a control unit. The motor is then switched on for the first time so that the turntable rotates until this target rotation angle is reached. In the meantime, however, due to the continuous winding of the thread, the bobbin has already continued to grow, so that the actual rotation angle reached no longer corresponds to the nominal rotation angle actually required. It follows that the actual angle of rotation of the turntable always lag behind the real coil structure. 12 shows that the course of the actual rotation angle is step-shaped. As a result, the contact pressure curve of the contact roller on the forming coil also has a step-like, discontinuous course. The slope of the straight line represents the angular velocity ω of the turntable. There is only one angular velocity of the turntable. The motor can either be switched off or rotate at an intended angular speed. The slope is therefore constant. Due to the discontinuous mode of operation, it must be selected so that switching operations are always possible, i.e. the motor of the rotary drive can be switched on and off alternately. Continuous rotation of the motor and thus the turntable is neither possible nor sensible there. Would you leave the discontinuous rotation of the turntable and let the turntable rotate continuously, as the generic winder according to the DE 195 38 480 C2 shows, the straight line would run from the first switch-on point of the motor to infinity. At the latest from the point of intersection between the straight line of the real angular position and the ideal curve of an ideal course of the angle of rotation, for example over time 11 the turntable would turn faster than the spool gain. An increasing air gap would then form between the coil and the contact roller. To prevent this, the slope of the straight line could be chosen to be flatter, that is to say the speed at which the turntable is rotated in sections could be reduced. In the worst case, the motor no longer reaches the target rotation angle. In its discontinuous drive phases, the turntable would always turn more slowly than the spool increase. The consequence of this would be that the contact roller would push itself more and more into the coil. If this error has occurred, i.e. if the motor's rotational speed is too low for the rotary drive, this error can no longer be corrected within the winding cycle. In principle, one would have to choose a speed that is too high for the rotating phases of the turntable, but in turn this leads to the conclusion that the motor must always be able to be switched on and off. If you change a parameter that determines the curve of the diameter increase of the coil, z. B. the thread size or the winding speed, the curve D _{s, b} = f (t, v, titer) shifts up or down. The known winding machine is dependent on such changes in its control behavior for the angle of rotation of the turntable, since the selected manipulated variable of the desired angular position α _{s, b} depends directly on the real course over time of the diameter increase of the coil.

Eine Spulmaschine anderer Art, die auf einer Beweglichkeit der Kontaktwalze relativ zum Umfang der sich bildenden Spule aufbaut, ist aus der EP 0 374 536 B1 bekannt. Die dabei eingesetzte Kontaktwalze ist auf einer Schwinge schwenkbar oder in einer Geradführung geradlinig verschiebbar gelagert. Es ist ein Sensor vorgesehen, der die Bewegung der Kontaktwalze relativ zu der Oberfläche der sich auf der in Betrieb befindlichen Spulspindel bildenden Spule erfasst. Der Sensor gehört zu einer Steuereinrichtung und arbeitet als Zweipunkt-Steuerglied. Wird die Kontaktwalze von dem sich beim Spulvorgang vergrößernden Durchmesser der Spule bei stillstehender Achse des Drehtellers über das am Sensor eingestellte Maß bewegt, dann wird ein Steuerimpuls auf den Drehantrieb des Drehtellers gegeben und der Drehteller gedreht, so dass die Bewegungsrichtung der Kontaktwalze umgekehrt wird und diese den eingestellten Auslösepunkt an dem Steuerglied wieder unterschreitet. Dann wird der Antrieb des Drehtellers stillgesetzt. Der Drehteller wird also in kleinen Schritten mit jeweils konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Obwohl die bewegte Kontaktwalze nur einen relativ geringen Weg zurücklegt, beispielsweise 2 mm, ist diese Bewegung dennoch notwendige Voraussetzung für die Steuerung des Drehantriebes des Drehtellers. Durch die Bewegung der Kontaktwalze und die dadurch ausgelöste Steuerung des Drehtellers entstehen zwischen der Kontaktwalze und dem Umfang der Spule nicht nur unterschiedliche Anpresskräfte, sondern diese Anpresskräfte zeigen auch einen unstetigen Verlauf. Durch die Verschiebung der Berührungslinie zwischen Kontaktwalze und dem Umfang der sich bildenden Spule wird die Verlegegenauigkeit nachteilig beeinflusst. Weiterhin ist nachteilig, dass die Schalthäufigkeit dieser Steuereinrichtung mit dem Sensor über der Spulreise abnimmt. Der Schaltweg des Sensors bleibt dagegen konstant. Durch das Auswandern der Spule bei sich drehendem Drehteller und durch den zunehmend langsamer wachsenden Spulendurchmesser nimmt die Anzahl der Nachsteuerschritte pro Zeiteinheit ab, d. h. der Wechsel in der Anpresskraft über die Kontaktwalze verlangsamt sich. Weiterhin ist nachteilig, dass zur Steuerung eine separate aufwendige Steuereinrichtung erforderlich ist.A winding machine of another type, which is based on a mobility of the contact roller relative to the circumference of the coil being formed, is known from the EP 0 374 536 B1 known. The contact roller used here can be pivoted on a rocker arm or can be moved in a straight line in a straight guide. A sensor is provided which detects the movement of the contact roller relative to the surface of the bobbin forming on the winding spindle in operation. The sensor belongs to a control device and works as a two-point control element. If the contact roller is moved by the diameter of the bobbin, which increases during the winding process, with the axis of the rotary plate at a standstill, then a control pulse is applied to the rotary drive of the rotary plate and the rotary plate is rotated, so that the direction of movement of the contact roller is reversed and this is reversed falls below the set trigger point on the control element. Then the drive of the turntable is stopped. The turntable is thus driven in small steps with a constant angular velocity. Although the moving contact roller only covers a relatively short distance, for example 2 mm, this movement is nevertheless a necessary prerequisite for controlling the rotary drive of the turntable. As a result of the movement of the contact roller and the control of the turntable triggered thereby, not only do different contact forces arise between the contact roller and the circumference of the coil, but these contact forces also show a discontinuous course. By shifting the line of contact between the contact roller and the circumference of the coil being formed, the laying accuracy is adversely affected. Another disadvantage is that the switching frequency of this control device decreases with the sensor over the winding cycle. The switching path of the sensor, however, remains constant. As the spool moves out while the turntable is rotating and the spool diameter grows increasingly slowly, the number of readjustment steps per unit of time decreases, ie the change in the contact pressure via the contact roller slows down. Another disadvantage is that a separate complex control device is required for control.

Aus der DE 39 11 854 A1 ist eine Auflagedruck-Steuervorrichtung für eine Spulmaschine bekannt, bei der der jeweils aktuelle Spulendurchmesser D_s,b aus der Formel n_S × D_S = n_K × D_K ermittelt wird, indem die Drehzahlen der Kontaktwalze n_K und der Spule n_S gemessen werden und der Durchmesser der Kontaktwalze D_K ohnehin bekannt ist. Der Auflagedruck der Kontaktwalze an der Spule wird in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Spulendurchmesser gesteuert.From the DE 39 11 854 A1 A contact pressure control device for a winding machine is known, in which the respective current bobbin diameter D _{s, b is determined} from the formula n _S × D _S = n _K × D _K by measuring the speeds of the contact roller n _K and the bobbin n _S be and the diameter of the contact roller D _K is known anyway. The contact pressure of the contact roller on the coil is controlled depending on the current coil diameter.

Aus der EP 1 118 569 A2 ist eine Spulmaschine zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf eine Spule bekannt. Die Geschwindigkeit des kontinuierlich zulaufenden Fadens wird als bekannt vorausgesetzt, so dass ein Sensor zur Ermittlung der Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze nicht erforderlich ist. Dabei soll der aktuelle Spulendurchmesser gemäß der obigen Formel unter Mitverwendung der als bekannt vorausgesetzten Fadengeschwindigkeit, des bekannten Durchmessers der Kontaktwalze und der Drehzahl der Spulspindel berechnet werden. Es ist der Druckschrift nicht zu entnehmen, ob und wie die Drehzahl der Spulspindel ermittelt wird oder ob dafür ein spezieller Sensor vorgesehen ist. Weiterhin soll der Drehwinkel des Drehtellers berechnet und ein Kontrollsignal an einen Winkelpositionierer übertragen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass ein spezifischer Sensor mit Positionsfunktion dabei nicht eingesetzt werden soll. Es soll von einem konstanten, experimentell zu ermittelnden Faktor K Gebrauch gemacht werden, der einen Wert zwischen 0,6 und 1 haben soll. Dieser Faktor soll die Abweichung der Frequenzvorgabe des Asynchronmotors für den Antrieb der Spulspindel und seiner realen Drehzahl korrigieren. Ein Asynchronmotor ist jedoch immer mit Schlupf behaftet und die Istdrehzahl eines solchen Asynchronmotors entspricht nie seiner vorgegebenen aufgeprägten Sollfrequenz.From the EP 1 118 569 A2 is known a winding machine for winding a continuously running thread on a bobbin. The speed of the continuously running thread is assumed to be known, so that a sensor for determining the peripheral speed of the contact roller is not required. The current bobbin diameter is to be calculated according to the above formula using the thread speed assumed to be known, the known diameter of the contact roller and the speed of the bobbin spindle. The publication does not show whether and how the speed the winding spindle is determined or whether a special sensor is provided for this. Furthermore, the angle of rotation of the turntable is to be calculated and a control signal is to be transmitted to an angle positioner. It is pointed out that a specific sensor with position function should not be used. Use should be made of a constant, experimentally determined factor K, which should have a value between 0.6 and 1. This factor is intended to correct the deviation of the frequency specification of the asynchronous motor for driving the winding spindle and its real speed. However, an asynchronous motor is always subject to slippage and the actual speed of such an asynchronous motor never corresponds to its predetermined impressed target frequency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulmaschine der beschriebenen Art und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen ein auf die jeweilige Wicklungsart und die Fadeneigenschaften abgestimmter Spulenaufbau erreichbar ist, der durch Regelschwingungen nicht gestört wird.The invention is based on the object to provide a winding machine of the type described and a method, with which one on the respective type of winding and the thread properties coordinated coil structure can be achieved by control vibrations not bothered becomes.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Spulmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass ein Eingabegerät zur Eingabe der Fadengeschwindigkeit, der Fadenstärke, des Hülsenaußendurchmessers, der Bewicklungsbreite der Spule, des spezifischen Garngewichts und der Spulendichte vor Beginn einer Spulreise vorgesehen ist, dass ein als Taktgeber für Zeitintervalle Δt zur Ausführung von Rechen- und Regelschritten ausgebildeter Timer vorgesehen ist, dass die Recheneinheit zur Berechnung eines aktuellen Spulengewichts G, eines aktuellen Spulendurchmessers D_s,b, einer jeweils aktuellen Winkeldifferenz Δα zwischen dem jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers und einer Winkelgeschwindigkeit ω aus der Winkeldifferenz Δα und dem Zeitintervall Δt jeweils in den von dem Taktgeber vorgesehenen Zeitintervallen Δt über die Spulreise ausgebildet ist, und dass die Regeleinrichtung zur Ansteuerung des Motors des Drehtellers mit den den jeweils aktuellen Winkelgeschwindigkeiten ω entsprechenden Signalen als Stellgrößen ausgebildet ist.According to the invention, this is achieved in a winding machine of the type described in the introduction in that an input device for inputting the thread speed, the thread thickness, the outer tube diameter, the winding width of the bobbin, the specific yarn weight and the bobbin density is provided before the start of a bobbin travel, that a clock for Time intervals Δt for executing arithmetic and control steps of trained timers is provided that the arithmetic unit for calculating a current coil weight G, a current coil diameter D _{s, b} , a current angle difference Δα between the current target rotation angle α _{s, b} and the current one Actual angle of rotation α _is the turntable and an angular velocity ω from the angle difference Δα and the time interval Δt is formed in each case in the time intervals Δt provided by the clock generator via the winding travel, and that the control device for controlling the motor of the Dre htellers is designed with the signals corresponding to the current angular velocities ω as manipulated variables.

Die Erfindung geht zunächst von dem an sich bekannten Gedanken aus, anstelle der Verwendung eines der Sollwinkelstellung α_s,b entsprechenden Signals als Stellröße eine Winkeldifferenz Δα zwischen dem jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist zu nutzen und den Drehteller mit einer Folge von Winkeldifferenzen kontinuierlich ineinander übergehend ohne zwischenzeitliches Stillsetzen anzutreiben.The invention is initially based on the concept known per se, that instead of using a signal corresponding to the desired angular position α _{s, b} as an actuating variable, an angle difference Δα between the current desired rotational angle α _{s, b} and the current actual rotational angle α _is to be used and the turntable with a sequence of angular differences continuously merging without stopping in the meantime.

Die Regeleinrichtung der Spulmaschine für die ununterbrochene Drehung des Drehtellers wird jedoch erheblich vereinfacht. Die Spulmaschine wird mit einem Eingabegerät ausgestattet, welches zur Eingabe der Fadengeschwindigkeit, der Fadenstärke, des Hülsenaußendurchmessers, der Bewicklungsbreite der Spule, des spezifischen Garngewichts und der Spulendichte vorgesehen ist. Diese Parameter werden vor Beginn einer Spulreise eingegeben. Die Eingabe der Fadengeschwindigkeit kann bei als bekannt vorausgesetzter Zuliefergeschwindigkeit am Eingabegerät erfolgen. Die Eingabe kann auch durch eine gesonderte Einrichtung zur Messung der Zuliefergeschwindigkeit erfolgen oder auch durch einen Sensor, der die Drehzahl der Kontaktwalze erfasst. Ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl der Spulspindel kommt ersatzlos in Fortfall. Die Drehgeschwindigkeit der Spule wird also nicht mehr gemessen. Damit werden verschiedene, bekannte Prozessparameter eingegeben. Es sind dies im Einzelnen:

However, the control device of the winding machine for the continuous rotation of the turntable is considerably simplified. The winding machine is equipped with an input device which is provided for entering the thread speed, the thread thickness, the outer tube diameter, the winding width of the spool, the specific thread weight and the spool density. These parameters are entered before the start of a winding cycle. The thread speed can be entered on the input device if the supply speed is assumed to be known. The input can also be made by a separate device for measuring the delivery speed or by a sensor that detects the speed of the contact roller. A sensor for detecting the speed of the winding spindle is no longer available. The speed of rotation of the coil is therefore no longer measured. This means that various known process parameters are entered. In detail, these are:

Die Fadengeschwindigkeit ist die Zuliefergeschwindigkeit, die auch der Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze entspricht. Die Fadenstärke ist das Fadengewicht pro Längeneinheit. Der Hülsenaußendurchmesser ist der Anfangsdurchmesser der Spule. Das spezifische Garngewicht ist von dem zu spulenden Material abhängig, hierfür gibt es Tabellenwerte. Die Spulendichte ist ein Erfahrungswert, welcher der Tatsache Rechnung trägt, dass eine Spule zu einem gewissen Anteil je nach dem Querschnitt des Fadens und der Wicklungsart (Wildwicklung, Präzisionswicklung, etc.) auch eingewickelte Luft enthält. Auch hierfür gibt es Tabellenwerte.The thread speed is the feed speed, which also corresponds to the peripheral speed of the contact roller. The thread thickness is the thread weight per unit length. The outer sleeve diameter is the initial diameter of the coil. The specific weight of the yarn depends on the material to be wound, there are table values for this. The bobbin density is an empirical value which takes into account the fact that a bobbin also contains wrapped air to a certain extent depending on the cross-section of the thread and the type of winding (wild winding, precision winding, etc.). There are also tables for this lenwerte.

Die genannten Prozessparameter sind dem Betreiber der Spulmaschine ohnehin bekannt, denn man kann eine gut aufgebaute Spule nur dann erzeugen, wenn man weiß, was man wie aufspulen muss. Man kann diese Parameter entweder einzeln mittels einer Tastatur in das Eingabegerät eintippen oder z. B. als vollständige Rezeptur auf einer Speicherkarte ablegen, die bei Wechsel der Spulaufgabe in das Eingebegerät geschoben und von dort in die Regeleinrichtung eingelesen wird. Das Eingabegerät kann dabei pro Spulmaschine oder z. B. als zentrale Einheit im Schaltschrank einer ganzen Spulanlage vorgesehen sein.The process parameters mentioned are known to the operator of the winding machine anyway, because one can Only produce a well-constructed coil if you know what you are doing how to wind up. You can either use these parameters individually a keyboard into the input device type in or z. B. as a complete Store the recipe on a memory card when changing the winding task into the input device is pushed and read from there into the control device. The input device can be per winder or z. B. as a central unit in the control cabinet an entire winding system can be provided.

Der Antrieb des Drehtellers vermeidet die Verwendung eines Servoreglers mit nachgeordnetem Servomotor. Statt dessen genügt die Anordnung eines Frequenzumrichters und der Einsatz eines Asynchronmotors. Anstelle eines Resolvers kann dem Asynchronmotor für den Drehantrieb des Drehtellers ein einfacher Sensor, z.B. ein Inkremental- oder ein Absolutwertgeber, nachgeschaltet werden, der den jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist erfasst.The drive of the turntable avoids the use of a servo controller with a downstream servo motor. Instead, the arrangement of a frequency converter and the use of an asynchronous motor are sufficient. Instead of a resolver, the asynchronous motor for the rotary drive of the turntable can be followed by a simple sensor, for example an incremental or an absolute encoder, which detects the current actual rotation angle α _ist .

Es ist ein als Taktgeber für die Bereitstellung von Zeitintervallen Δt zur Ausführung von Rechen- und Regelschritten ausgebildeter Timer vorgesehen. Die Zeitintervalle Δt werden zweifach genutzt, nämlich einmal bei der Errechnung des (fiktiven) jeweils aktuellen Spulendurchmessers D_s,b und zum anderen bei der Errechnung einer jeweils aktuellen Winkeldifferenz Δα zwischen dem (fiktiven) jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers.A timer designed as a clock generator for the provision of time intervals .DELTA.t is provided for the execution of computing and control steps. The time intervals Δt are used twice, namely once when calculating the (fictitious) current coil diameter D _{s, b} and on the other hand when calculating a current angle difference Δα between the (fictitious) current target rotation angle α _{s, b} and the current one Actual angle of rotation α _is the turntable.

Für die Berechnung des (fiktiven) jeweils aktuellen Spulendurchmessers D_s,b wird auf bekannte Prozessparameter zurückgegriffen und folgende Formeln angewendet: G = Titer * vF * Δt (Gleichung 1)

Known process parameters are used to calculate the (fictitious) current coil diameter D _{s, b} and the following formulas are used: G = titer * v F * Δt (equation 1)

Ist auf diese Weise der (fiktive) aktuelle Spulendurchmesser D_s,b errechnet, so kann in bekannter Weise der zugehörige (fiktive) aktuelle Solldrehwinkel α_s,b des Drehtellers berechnet oder aus einer Wertetabelle entnommen werden.If the (fictitious) current coil diameter D _{s, b is} calculated in this way, the associated (fictitious) current setpoint rotation angle α _{s, b of} the turntable can be calculated in a known manner or taken from a table of values.

Die Recheneinheit ist also zur Berechnung des aktuellen Spulengewichts G, des aktuellen Spulendurchmessers D_s,b, einer jeweils aktuellen Winkeldifferenz Δα zwischen dem jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers und einer Winkelgeschwindigkeit ω aus der Winkeldifferenz Δα und dem Zeitintervall Δt jeweils in den von dem Taktgeber vorgesehenen Zeitintervallen Δt über die Spulreise ausgebildet.The computing unit is therefore used to calculate the current coil weight G, the current coil diameter D _{s, b} , an respectively current angle difference Δα between the respectively current target rotation angle α _{s, b} and the respectively current actual rotation angle α _{ist of} the turntable and an angular velocity ω from the angle difference Δα and the time interval .DELTA.t in each case in the time intervals .DELTA.t provided by the clock generator over the winding travel.

Die Regeleinrichtung dient zur Abgabe einer Folge von Signalen als Stellgrößen zur Ansteuerung des Motors des Drehtellers. Die Signale entsprechen nicht der zu dem aktuellen Spulendurchmesser D_s,b gehörenden Winkelstellung des Drehtellers, sondern der Winkelgeschwindigkeit ω, also der auf das Zeitintervall Δt bezogenen Winkeldifferenz. Der Motor des Drehtellers übt über die Spulreise ohne Unterbrechung einen Antrieb auf den Drehteller aus und dreht infolge der Nutzung der jeweils aktuellen Winkeldifferenz den Drehteller in ununterbrochener Folge jeweils langsamer, als es der Idealkurve des Drehwinkels α_s,i (s = soll; i = ideal) entspricht. Zu Beginn einer Spulreise ist der Motor für den Drehteller einmalig ausgeschaltet, wobei der Umfang der Hülse auf der Spulspindel am Umfang der Kontaktwalze anliegt. Zu Beginn des Spulvorgangs wird der Faden auf der Hülse aufgewickelt, bis der Spulendurchmesser um einen solchen Betrag gewachsen ist, dass überhaupt ein Solldrehwinkel ermittelt werden kann. Mit diesem Solldrehwinkel wird dann eine Winkeldifferenz gebildet und in ein übertragbares Signal umgewandelt, welches dem Frequenzumformer mitgeteilt wird. Sodann wird der Motor eingeschaltet und angewiesen, sich mit dieser Winkelgeschwindigkeit zu bewegen, bevor der nächste Regelzyklus erfolgt. Da in der Zwischenzeit die Spule bereits wieder angewachsen ist, wird noch während der Motor sich mit der letzten Winkelgeschwindigkeit bewegt, bereits eine neue Winkelgeschwindigkeit vorausberechnet, dem Frequenzumformer mitgeteilt usw. Die Winkelgeschwindigkeit ω ist über die Spulreise immer etwas kleiner als der Verlauf der idealen Winkelgeschwindigkeit ω_s,i (s = soll; i = ideal).The control device serves to emit a sequence of signals as manipulated variables for controlling the motor of the turntable. The signals do not correspond to the angular position of the turntable belonging to the current coil diameter D _{s, b} , but to the angular velocity ω, that is to say the angular difference related to the time interval Δt. The motor of the turntable exerts a drive on the turntable without interruption and, due to the use of the current angle difference, rotates the turntable more slowly than the ideal curve of the rotation angle α _{s, i} (s = should; i = ideal). At the start of a winding cycle, the motor for the turntable is switched off once, the circumference of the sleeve resting on the winding spindle against the circumference of the contact roller. At the beginning of the winding process, the thread is wound up on the tube until the bobbin diameter has increased by such an amount that a target rotation angle can be determined at all. An angle difference is then formed with this target rotation angle and converted into a transferable signal which is communicated to the frequency converter. The motor is then switched on and instructed to move at this angular velocity before the next control cycle takes place. Since the coil has already grown again in the meantime, while the motor is still moving at the last angular velocity, a new angular velocity is calculated in advance, communicated to the frequency converter, etc. The angular velocity ω is always somewhat smaller than the curve of the ideal angular velocity via the winding travel ω _{s, i} (s = target; i = ideal).

Es gibt also bei der neuen Spulmaschine eine Recheneinheit, aber keinen Sensor zur Ermittlung der Drehzahl der Spule n_S, weiterhin ein Regel- oder Steuergerät und einen Motor für den Drehteller, wobei ein dem Motor nachgeschalteter Sensor ein Istsignal für den tatsächlichen Drehwinkel α_ist des Drehtellers liefert. Unter Zuhilfenahme bekannter Prozessdaten wird in der Recheneinheit der aktuelle Spulendurchmesser D_s,b berechnet. Immer dann, wenn das vom Timer vorgegebene Zeitintervall abgelaufen ist, wird durch Anwendung der Formel aus dem Cosinussatz a2 = b2 + c2 – 2 * b * c * cosα,oder durch Umstellung und Auflösung nach α: α = arc cos((b2 + c2 – a2)/(2 * b * c))oder durch Vergleich mit einer fest hinterlegten Wertetabelle der Solldrehwinkel α_s,b des Drehtellers ermittelt, welcher zu dem aktuellen Spulendurchmesser D_s,b gehört.There is thus in the new winder an arithmetic unit, but no sensor for detecting the rotational speed of the coil n _S, further comprising a regulating or control unit and a motor for the turntable, wherein a downstream the engine sensor _is α an actual signal for the actual rotational angle of the Turntable supplies. With the aid of known process data, the current coil diameter D _{s, b is} calculated in the computing unit. Whenever the time interval specified by the timer has expired, by application the formula from the cosine theorem a 2 = b 2 + c 2 - 2 * b * c * cosα, or by conversion and dissolution according to α: α = arc cos ((b 2 + c 2 - a 2 ) / (2 * b * c)) or by comparison with a permanently stored table of values, the target rotation angle α _{s, b of} the turntable, which belongs to the current coil diameter D _{s, b} .

Aus diesem Solldrehwinkel α_s,b und dem vom Motor gelieferten Istdrehwinkel α_ist wird die Winkeldifferenz Δα = α_s,b – α_ist errechnet. Da der Spulendurchmesser im Verlauf der Zeit immer langsamer anwächst, werden bei konstanten Zeitintervallen die aufeinander folgenden Bildungen der Winkeldifferenzen Δα immer kleiner.The angle difference Δα = α _{s, b} - α _{ist is} calculated from this setpoint rotation angle α _{s, b} and the actual rotation angle α _ist supplied by the motor. Since the coil diameter grows more slowly over time, the successive formations of the angle differences Δα become smaller and smaller at constant time intervals.

Die Vorteile der neuen Spulmaschine sind in einem erheblich einfacheren und preiswerteren Aufbau zu sehen. Ein Sensor zur Ermittlung der Drehzahl der in Betrieb befindlichen Spulspindel kommt ersatzlos in Fortfall. Bei bekannter Zuliefergeschwindigkeit kann auch ein Sensor zur Ermittlung der Drehzahl der Kontaktwalze entfallen. Ein Sensor zur Erfassung einer Hubbewegung einer Schwinge, auf der die Kontaktwalze gelagert ist, ist ebenfalls nicht erforderlich. Der bekannte Servomotor mit vorgeschaltetem Servoregler für den Drehantrieb des Drehtellers kann durch einen einfachen und kostengünstigen Drehstrom-Asynchronmotor mit vorgeschaltetem Frequenzumrichter ersetzt werden. Das Signal der Regeleinrichtung an den Frequenzumrichter entspricht nicht einem Sollwinkel, sondern einer Winkelgeschwindigkeit. Die Nachführung des Drehtellers ist mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, die eine bewegliche Lagerung der Kontaktwalze erfordert. Dies bietet aber zugleich vorteilhaft die Möglichkeit, die Anpresskraft über die Spulreise zu beeinflussen oder zu variieren.The advantages of the new winding machine are in a much simpler and cheaper construction too see. A sensor to determine the speed of operation The winding spindle ceases to exist without replacement. With known delivery speed can also use a sensor to determine the speed of the contact roller omitted. A sensor for detecting a lifting movement of a rocker, on which the contact roller is mounted is also not necessary. The well-known servo motor with an upstream servo controller for the rotary drive of the turntable can be done through a simple and inexpensive Three-phase asynchronous motor with upstream frequency converter replaced become. The signal from the control device to the frequency converter does not correspond to a target angle, but an angular velocity. The tracking of the turntable is subject to a certain degree of inaccuracy a movable storage of the contact roller requires. This offers but at the same time advantageous the possibility the contact pressure to influence or vary the winding travel.

Das Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens auf eine Spule einer Spulmaschine kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, dass die Werte der Fadenstärke, des Hülsenaußendurchmessers, der Bewicklungsbreite der Spule, des spezifischen Garngewichts und der Spulendichte vor Beginn einer Spulenreise der Rechnereinheit zugeführt werden, dass Zeitintervalle Δt eines als Taktgeber für Rechen- und Regelschritte ausgebildeten Timers gebildet und daraus das Spulengewicht (G) gemäß der Formel G = Titer * vF * Δtund nachfolgend der aktuelle Spulendurchmesser D_s,b gemäß der Formel Ds,b = Wurzel aus (((4 * G)/ π * Hub * γ * ρSP)) + d2)berechnet wird, dass entsprechend den Zeitintervallen Δt über die Spulreise derjeweils aktuelle Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers ermittelt und unter Anwendung einer Formel betreffend die geometrischen Beziehungen der Spulmaschine oder durch Vergleich mit einer hinterlegten Wertetabelle der jeweils aktuelle Solldrehwinkel α_s,b des Drehtellers, der zu dem jeweils aktuellen Durchmesser D_s,b der Spule gehört, ermittelt wird, entsprechend den Zeitintervallen Δt jeweils eine Winkeldifferenz Δα zwischen dem jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers gebildet wird, dass aus der Winkeldifferenz Δα dividiert durch das jeweilige Zeitintervall Δt eine Winkelgeschwindigkeit ω gebildet wird, und dass der Motor des Drehtellers mit den den jeweils aktuellen Winkelgeschwindigkeiten ω entsprechenden Signalen als Stellrößen angesteuert wird.According to the invention, the method for winding a continuously running thread onto a bobbin of a winding machine is characterized in that the values of the thread thickness, the outer sleeve diameter, the winding width of the bobbin, the specific yarn weight and the bobbin density are fed to the computer unit before the start of a bobbin trip, that time intervals Δt a timer formed as a clock for computing and control steps and from this the coil weight (G) according to the formula G = titer * v F * Δt and then the current coil diameter D _{s, b} according to the formula D s, b = Root from (((4 * G) / π * stroke * γ * ρ SP )) + d2) it is calculated that the current actual rotation angle α _{ist of} the turntable is determined in accordance with the time intervals Δt via the winding travel and, using a formula relating to the geometric relationships of the winding machine or by comparison with a stored table of values, the respective current desired rotation angle α _{s, b of} the turntable, which the current diameter D _{s, b of} the coil is determined, an angle difference Δα between the current target rotation angle α _{s, b} and the current actual rotation angle α _{ist of} the turntable is formed in accordance with the time intervals Δt, which divides from the angle difference Δα an angular velocity ω is formed by the respective time interval Δt, and that the motor of the turntable is controlled as actuating variables with the signals corresponding to the respectively current angular velocities ω.

In verfahrensmäßiger Hinsicht geht die Erfindung von der Vorstellung aus, das abwechselnde Drehen und Stillsetzen des Drehtellers, wie es im Stand der Technik auch bekannt ist, zu vermeiden und mit einem ununterbrochenen kontinuierlichen Drehvorgang des Drehtellers zu arbeiten. Dabei kommen sich ändernde aktuelle Winkeldifferenzen Δα zwischen dem jeweils aktuellen Solldrehwinkel α_s,b und dem jeweils aktuellen Istdrehwinkel α_ist des Motors des Drehtellers nacheinander zur Anwendung, d. h. aus einer Winkeldifferenz bezogen auf die vorgegebenen taktgebenden Zeitintervalle Δt – also mit einer Folge von Winkelgeschwindigkeiten ω – wird der Drehantrieb des Drehtellers an- bzw. von Winkelgeschwindigkeit zu Winkelgeschwindigkeit umgesteuert, so dass auf jeden Fall der Drehteller eine ununterbrochene Bewegung ausführt. Im allgemeinen nehmen die benutzten aktuellen Winkelgeschwindigkeiten im Laufe einer Spulreise schnell ab.From a procedural point of view, the invention is based on the idea of avoiding the rotating turn and stopping of the turntable, as is also known in the prior art, and of working with an uninterrupted, continuous turning operation of the turntable. Changing current angle differences Δα between the current target rotation angle α _{s, b} and the current actual rotation angle α _{ist of} the motor of the turntable are used one after the other, i.e. from an angle difference based on the predetermined clocking time intervals Δt - i.e. with a sequence of angular velocities ω - The rotary drive of the turntable is turned on or reversed from angular speed to angular speed, so that in any case the turntable performs an uninterrupted movement. In general, the current angular velocities used decrease rapidly in the course of a winding trip.

Die von dem Timer bereitgestellten taktgebenden Zeitintervalle Δt werden sowohl einem Rechenglied als auch einem PID-Regler der Recheneinheit zugeführt, also zeitgleich zweifach benutzt.The provided by the timer clocking time intervals Δt become both a computing element and a PID controller of the computing unit supplied So used twice at the same time.

Die Zeitintervalle Δt des Timers können über die Spulreise konstant oder in der Zeitdauer zunehmend gebildet werden. Es können vorteilhaft Rechenzyklen Verwendung finden, bei denen in über die Spulreise konstanten Zeitabständen, beispielsweise insbesondere alle 10 msec, konstante Zeitintervalle Δt gebildet werden. Die Wiederholung der Rechenzyklen in solch kurzen zeitlichen Abständen ist durchaus möglich. Es ist aber nicht schädlich, wenn die Zeitintervalle Δt des Timers über die Spulreise zunehmend länger und damit die Anzahl der Rechenzyklen verkleinert und die zeitlichen Abstände vergrößert werden, da der Antrieb des Drehtellers ohnehin eine Vielzahl mechanischer Elemente enthält, die sich als vergleichsweise träge erweisen. Es ist auch möglich, unterschiedliche Anzahlen von Rechenzyklen einerseits und Regelzyklen andererseits anzuwenden, Mittelwerte zu bilden oder dergleichen. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich.The time intervals Δt of the timer can be constant over the winding travel or can be increasingly formed in the time period. Computation cycles can advantageously be used in which constant time intervals .DELTA.t are formed at constant time intervals, for example in particular every 10 msec. It is perfectly possible to repeat the calculation cycles at such short intervals. However, it is not harmful if the time intervals Δt of the timer over the winding cycle are increasingly longer, and thus the number of computing cycles is reduced and the time intervals are increased, since the drive of the turntable already contains a large number of mechanical elements that prove to be comparatively slow. It is also possible to use different numbers of computing cycles on the one hand and control cycles on the other hand, to form averages or the like. In general, however, this is not necessary.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter beschrieben und verdeutlicht. Es zeigen:The invention is based on the drawings further described and clarified. Show it:

1 den Aufbau einer Spulmaschine in Frontansicht, 1 the construction of a winding machine in front view,

2 eine schematisierte Seitenansicht der Spulmaschine, 2 a schematic side view of the winding machine,

3 die schematische Verdeutlichung der wesentlichen Elemente der Spulmaschine mit ihren geometrischen Kenndaten, 3 the schematic illustration of the essential elements of the winding machine with their geometric characteristics,

4 eine bevorzugte Ausführungsform der Regeleinrichtung in Form eines Schaltbildes, 4 a preferred embodiment of the control device in the form of a circuit diagram,

5 eine weitere Ausführungsform der Regeleinrichtung in Form eines Schaltbildes, 5 another embodiment of the control device in the form of a circuit diagram,

6 ein Diagramm des Verlaufs des Durchmessers der Spule über die Zeitintervalle, die Fadengeschwindigkeit und den Titer, 6 a diagram of the course of the diameter of the bobbin over the time intervals, the thread speed and the titer,

7 ein Diagramm des Verlaufs des Drehwinkels α in Abhängigkeit des Durchmessers der Spule, und 7 a diagram of the course of the angle of rotation α as a function of the diameter of the coil, and

8 den Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ω über dem Drehwinkel α. 8th the course of the angular velocity ω over the angle of rotation α.

In 1 ist ein Faden 1 dargestellt, der in Richtung eines Pfeils 2 von einem Spinnschacht kontinuierlich einer Spulmaschine 3 zuläuft. Der Faden läuft über eine Verlegeeinrichtung 4 auf den Umfang einer Kontaktwalze 5. Im Bereich unterhalb oder seitlich von der Kontaktwalze 5 ist ein Drehteller 6 um seine Achse 7 drehbar bzw. schwenkbar gemäß Pfeil 8 gelagert. Auf dem Drehteller 6 sind zwei Spulspindeln 9 und 10 drehbar gelagert. In dem dargestellten Beispiel befinden sich die Achsen 11 und 12 der Spulspindeln 9 und 10 unterhalb der Achse 13 der Kontaktwalze 5 vertikal ausgerichtet. Auf der Spulspindel 9 befindet sich eine leere Hülse 14. Diese Spulspindel 9 ist in Arbeitsstellung gezeigt, also zu Beginn eines Aufwickelvorganges bzw. einer Spulreise. Die Spulspindel 10 mit einer darauf befindlichen aufgewickelten Spule 15 befindet sich in der Reservestellung, in der der Spulenwechsel durchgeführt wird.In 1 is a thread 1 shown in the direction of an arrow 2 from a spinning shaft continuously to a winding machine 3 tapers. The thread runs over a laying device 4 on the circumference of a contact roller 5 , In the area below or to the side of the contact roller 5 is a turntable 6 around its axis 7 rotatable or swiveling according to arrow 8th stored. On the turntable 6 are two winding spindles 9 and 10 rotatably mounted. The axes are in the example shown 11 and 12 the winding spindles 9 and 10 below the axis 13 the contact roller 5 vertically aligned. On the winding spindle 9 there is an empty sleeve 14 , This winding spindle 9 is shown in the working position, i.e. at the beginning of a winding process or a winding trip. The winding spindle 10 with a wound coil on it 15 is in the reserve position in which the spool change is carried out.

Aus 2 ist erkennbar, dass die Spulmaschine 3 so ausgebildet ist, dass gleichzeitig zwei Fäden 1 auf zwei Spulen 15 aufgewickelt werden. Die Spulmaschine 3 besitzt einen Motor 16 für den Antrieb der Spulspindel 9 in der Arbeitsstellung und in der Reservestellung. Ein Motor 17 ist für den Antrieb der Spulspindel 10 in der Reservestellung und der Arbeitsstellung vorgesehen. Ein Motor 18 dient schließlich dem Antrieb des Drehtellers 6. Ein Getriebe 19 dient der Übertragung des Drehantriebes der beiden Motore 16 und 17 auf die Spulspindeln 9 und 10 trotz deren Verschwenkbarkeit über den Drehteller 6. Die Spulmaschine 3 weist eine schematisch dargestellte Regeleinrichtung 20 auf. Eine Recheneinheit 21, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, kann Bestandteil der Regeleinrichtung 20 sein.Out 2 can be seen that the winder 3 is designed so that two threads at the same time 1 on two spools 15 be wound up. The dishwasher 3 has an engine 16 for driving the winding spindle 9 in the working position and in the reserve position. An engine 17 is for the drive of the winding spindle 10 provided in the reserve position and the working position. An engine 18 ultimately serves to drive the turntable 6 , A gear 19 serves to transfer the rotary drive of the two motors 16 and 17 on the winding spindles 9 and 10 despite the fact that they can be swiveled over the turntable 6 , The dishwasher 3 has a schematically shown control device 20 on. A computing unit 21 , for example in the form of a microprocessor, can be part of the control device 20 his.

In 3 sind die wesentlichen Elemente einer Spulmaschine angedeutet sowie deren geometrische Größen verdeutlicht. Die Spulmaschine besitzt den Drehteller 6, auf dessen effektiven Durchmesser EDD die zwei Spulspindeln 9, 10 drehbar gelagert sind. Dem Drehteller 6 ist ein nicht dargestellter Motor zugeordnet, mit dessen Hilfe der Drehteller 6 in Drehbewegung versetzt wird. Jede Spulspindel 9, 10 verfügt über einen weiteren Antrieb oder ist mit einem solchen Antrieb kuppelbar, über den die jeweilige Spulspindel 9 oder 10 über die Spulreise angetrieben wird. Die Spulmaschine weist die Kontaktwalze 5 auf, die einen konstanten Kontaktwalzendurchmesser D_K besitzt. Über diese Kontaktwalze 5 wird der nicht dargestellte Faden auf einer Leerhülse der in Arbeit befindlichen Spulspindel 9 aufgewickelt. Dabei bildet sich auf der Leerhülse der Spulspindel 9 eine Spule 15, deren Durchmesser sich über die Spulreise fortlaufend vergrößert. Es ist ein aktueller Spulendurchmesser D_S in gestrichelter Linienführung angedeutet. Der Mittelpunkt dieser Spule 15 bzw. die Achse der Spulspindel 9 verlagert sich während der Spulreise auf dem effektiven Durchmesser des Drehtellers 6, indem die Spulspindel 9 der drehbar gelagerten Kontaktwalze 5 ausweicht. Das Ausweichen geschieht so, dass der Kontakt zwischen dem Umfang der Spule und dem Umfang der Kontaktwalze immer erhalten bleibt. Während dieses Ausweichvorgangs wird die in Betriebsstellung befindliche Spulspindel 9 mit der sich bildenden Spule 15 durch Drehung des Drehtellers 6 um den Drehwinkel α verdreht. Auch dieser grundsätzliche Aufbau einer Spulmaschine ist im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 195 38 470 C2 oder auch der EP 0 770 030 B1 .In 3 the essential elements of a winding machine are indicated and their geometric sizes are illustrated. The winding machine has the turntable 6 , on its effective diameter EDD the two winding spindles 9 . 10 are rotatably mounted. The turntable 6 is assigned a motor, not shown, with the help of the turntable 6 is rotated. Every winding spindle 9 . 10 has another drive or can be coupled to such a drive via which the respective winding spindle 9 or 10 is driven via the winding travel. The winder has the contact roller 5 on, which has a constant contact roller diameter D _K. About this contact roller 5 is the thread, not shown, on an empty tube of the winding spindle in progress 9 wound. This forms on the empty tube of the winding spindle 9 a coil 15 whose diameter increases continuously over the winding cycle. A current coil diameter D _{S is} indicated in dashed lines. The center of this coil 15 or the axis of the winding spindle 9 shifts to the effective diameter of the turntable during the winding cycle 6 by the winding spindle 9 the rotatably mounted contact roller 5 dodging. The evasion occurs in such a way that the contact between the circumference of the coil and the circumference of the contact roller is always maintained. During this evasion process, the winding spindle is in the operating position 9 with the coil forming 15 by rotating the turntable 6 rotated by the angle of rotation α. This basic construction of a winding machine is also known in the prior art, for example from DE 195 38 470 C2 or also the EP 0 770 030 B1 ,

Der Spulendurchmesser D_S der sich auf der Spulspindel 9 bildenden Spule 15 lässt sich bekanntermaßen wie folgt herleiten:
Um überhaupt einen Faden aufspulen zu können, ist es unabdingbare Voraussetzung, zu wissen, mit welcher Geschwindigkeit v_F der Faden der Spule bzw. der Spulmaschine zugeführt wird. Diese Geschwindigkeit ist während der Spulenbildung (Spulreise) konstant. Es gilt daher: vF = bekanntund gleichzeitig: vF = const. (Gleichung 3) The bobbin diameter D _S which is on the bobbin spindle 9 forming coil 15 is known to be derived as follows:
In order to be able to wind a thread at all, it is essential to know at what speed v _F the thread is fed to the bobbin or the winder. This speed is constant during the formation of the bobbin (winding travel). The following therefore applies: v F = known and at the same time: v F = const. (Equation 3)

Sowohl die Kontaktwalze als auch die Spule sind zylindrische Körper, die einer gleichförmigen Kreisbewegung unterliegen. Für die gleichförmige Kreisbewegung gilt die Grundgleichung: v = π * 2r * noder in anderer Schreibweise: v = π * D * n Both the contact roller and the coil are cylindrical bodies which are subject to a uniform circular movement. The basic equation applies to the uniform circular motion: v = π * 2r * n or in another spelling: v = π * D * n

Hierin sind:
v = Umfangsgeschwindigkeit des Körpers
π = mathematische Konstante (3,14...)
r = Radius des Körpers
n = Drehzahl des Körpers
D = Durchmesser des KörpersHere are:
v = peripheral speed of the body
π = mathematical constant (3.14 ...)
r = radius of the body
n = speed of the body
D = diameter of the body

Übertragen auf die Spulenbildung lauten die Grundgleichungen für die Geschwindigkeiten: vK = π * DK * nK (Gleichung 4) vS = π * DS * nS (Gleichung 5) Transferred to the coil formation, the basic equations for the speeds are: v K = π * D K * n K (Equation 4) v S = π * D S * n S (Equation 5)

Hierin bedeuten die Indizes: K = Kontaktwalze; S = Spule.Here the indices mean: K = Contact roller; S = coil.

Eine Relativbewegung zwischen dem Faden und der Kontaktwalzenoberfläche bzw. der Spulenobertläche hätte einen Schlupf und damit verbundene Reibung zur Folge, welche Fadenbeschädigungen oder sogar Fadenbrüche verursachen würde. Es ist daher unbedingt erforderlich, dass die Umfangsgeschwindigkeiten sowohl der Kontaktwalze als auch der Spule exakt der Zuliefergeschwindigkeit des Fadens entsprechen. Also gilt: vK = vF = const.oder durch Einsetzen von Gleichung 4: π * DK * nK = vF = const. (Gleichung 6)und gleichzeitig: vS = vF = const.oder durch Einsetzen von Gleichung 5: π * DS * nS = vF = const. (Gleichung 7) A relative movement between the thread and the contact roller surface or the surface of the bobbin would result in slippage and the associated friction, which would cause thread damage or even thread breaks. It is therefore imperative that the peripheral speeds of both the contact roller and the bobbin correspond exactly to the feed speed of the thread. So: v K = v F = const. or by inserting equation 4: π * D K * n K = v F = const. (Equation 6) and at the same time: v S = v F = const. or by inserting equation 5: π * D S * n S = v F = const. (Equation 7)

Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung der (fiktive) aktuelle Durchmesser D_s,b wie folgt berechnet: G = Titer * vF * Δt (Gleichung 1) Ds,b = Wurzel aus (((4 * G)/π * Hub * γ * ρSP))+d2) (Gleichung 2) In contrast to this, according to the invention the (fictitious) current diameter D _{s, b} is calculated as follows: G = titer * v F * Δt (equation 1) D s, b = Root from (((4 * G) / π * stroke * γ * ρ SP )) + d2) (Equation 2)

Die Ermittlung des Drehwinkels α für den Drehteller 6 gestaltet sich unter Bezugnahme auf 3 wie folgt:
In der beiliegenden Darstellung gemäß 3 sind alle Größen enthalten, die bei der folgenden Herleitung von Bedeutung sind.The determination of the angle of rotation α for the turntable 6 is designed with reference to 3 as follows:
In the accompanying illustration according to 3 all sizes are included, which are used in the following derivation of Meaning.

Der Drehteller trägt zwei Spulspindeln, auf denen jeweils abwechselnd Spulen gewickelt werden. Diese Spindeln haben einen konstanten Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt, der bei der Maschinenkonstruktion als geometrische Größe festgelegt wurde und somit bekannt ist. Verbindet man die Mittelpunkte der Spindeln mit einer Geraden, die durch den Mittelpunkt des Drehtellers verläuft, so kann man den Abstand auch als effektiven Durchmesser des Drehtellers bezeichnen.The turntable carries two winding spindles on which coils are alternately wound. Have these spindles a constant distance from center to center, which at the machine design was determined as a geometric size and thus is known. If you connect the centers of the spindles with a Straight lines that run through the center of the turntable, so the distance can also be measured as the effective diameter of the turntable describe.

Der Durchmesser der Kontaktwalze ist ebenfalls eine konstante geometrische Größe, die bei der Maschinenkonstruktion festgelegt wurde und somit bekannt.The diameter of the contact roller is also a constant geometrical quantity that is used in machine construction was established and thus known.

Der Durchmesser der Spule ist eine variable Größe, die, beginnend ab dem Außendurchmesser der Leerhülse, kontinuierlich anwächst, wobei der Außendurchmesser der Leerhülse bekannt ist. Die Ermittlung des jeweils aktuellen Spulendurchmessers wurde bereits erläutert. Man kann also für die weiteren Überlegungen auch diese Größe als bekannt voraussetzen.The diameter of the coil is one variable size starting from the outside diameter the empty tube, growing continuously, being the outside diameter the empty pod is known. The determination of the current coil diameter has already been explained. So you can for the further considerations this size as well known provide.

Zur Lösung der Aufgabe, den Drehwinkelzuwachs dem Durchmesserzuwachs der Spule anzupassen, ist es erforderlich, den jeweiligen Drehwinkel zu ermitteln. Man muss sich also zunächst fragen, ob genügend bekannte Informationen vorhanden sind, um daraus eine unbekannte Größe abzuleiten.To solve the task, the rotation angle increase to adapt to the diameter increase of the coil, it is necessary to determine the respective angle of rotation. So first you have to ask yourself whether enough known Information is available to derive an unknown quantity from it.

Der gesuchte Winkel wird aufgespannt zwischen zwei Schenkeln, die vom Mittelpunkt des Drehtellers zum Mittelpunkt der Kontaktwalze bzw. vom Mittelpunkt des Drehtellers zum Mittelpunkt der Spule verlaufen. Verbindet man die jeweiligen Endpunkte dieser Schenkel miteinander, so gelangt man zu einem schiefwinkligen Dreieck mit den Seitenlängen a, b und c.The angle you are looking for is spanned between two legs, which from the center of the turntable to Center of the contact roller or from the center of the turntable run to the center of the coil. If you connect the respective End points of these legs together, so you get to an oblique angle Triangle with the side lengths a, b and c.

Dabei entspricht die Seitenlänge a dem halben Kontaktwalzendurchmesser plus dem halben Spulendurchmesser a = DK/2 + DS/2 The side length a corresponds to half the contact roller diameter plus half the coil diameter a = D K / 2 + D S / 2

Die Seitenlänge b ergibt sich aus dem halben effektiven Durchmesser des Drehtellers plus dem halben Außendurchmesser der Leerhülse plus dem halben Kontaktwalzendurchmesser b = EDD/2 + ADL2 + DK/2 The side length b results from half the effective diameter of the turntable plus half the outer diameter of the empty sleeve plus half the contact roller diameter b = EDD / 2 + ADL2 + D K / 2

Die Seitenlänge c entspricht genau dem halben effektiven Durchmesser des Drehtellers c = EDD/2 The side length c corresponds exactly to half the effective diameter of the turntable c = EDD / 2

Die Antwort auf o.g. Frage findet sich in jedem Mathematikbuch in den Kapiteln zur Geometrie ebener Flächen. Der dort nachzulesende Cosinussatz gilt für jedes schiefwinklige Dreieck und beschreibt, dass bei drei bekannten Seitenlängen oder zwei bekannten Seitenlängen und dem eingeschlossenen Winkel jede übrige unbekannte Dreiecksgröße, also jede fehlende Seite oder jeder fehlende Winkel, berechnet werden kann.The answer to the above Question finds in each math book in the chapters on the geometry of flat surfaces. The the cosine rate to be read there applies to every oblique triangle and describes that with three known side lengths or two known side lengths and the included angle, any remaining unknown triangle size, so every missing side or angle is calculated can.

Mit den Bezeichnungen der 3 lautet der Cosinussatz: a2 = b2 + c2 – 2 * b * c * cosαworaus durch Umstellung nach α die Formel entsteht: α = arc cos((b2 + c2 – a2)/(2 * b * c)) With the designations of the 3 the cosine rate is: a 2 = b 2 + c 2 - 2 * b * c * cosα which results from changing to α: α = arc cos ((b 2 + c 2 - a 2 ) / (2 * b * c))

Damit ist die Ermittlung des aktuellen Drehwinkels α auf einfache Weise möglich, wenn man eine bekannte geometrische Grundgleichung auf die gegebenen Verhältnisse in einer Spulmaschine projiziert und sich die Kenntnis der jeweiligen Seitenlängen verschafft.This is the determination of the current Angle of rotation α simple way possible if you apply a known basic geometric equation to the given conditions projected in a winding machine and the knowledge of each side lengths provides.

In 4 sind schematisch wesentliche Elemente der Regeleinrichtung 20 und der Recheneinheit 21 dargestellt. Ein Sensor 24 (5) dient der Erfassung der Drehzahl der Kontaktwalze 5. Bei der Ausführungsform gemäß 4 fehlt dieser Sensor 24. Statt dessen wird die Fadengeschwindigkeit als bekannte Größe in ein Eingabegerät 29 eingegeben.In 4 are schematically essential elements of the control device 20 and the computing unit 21 shown. A sensor 24 ( 5 ) is used to record the speed of the contact roller 5 , In the embodiment according to 4 this sensor is missing 24 , Instead, the thread speed is entered as a known quantity in an input device 29 entered.

Sensoren zur Erfassung der Drehzahlen der Spulspindeln sind nicht vorgesehen. Dem Motor 16 für den Antrieb der Spulspindel 9 ist ein Frequenzumrichter 27 zugeordnet. Entsprechend ist im Antrieb der Spulspindel 10 ein Frequenzumrichter 28 vorgesehen.Sensors for detecting the speeds of the winding spindles are not provided. The engine 16 for driving the winding spindle 9 is a frequency converter 27 assigned. The winding spindle is correspondingly in the drive 10 a frequency converter 28 intended.

Die Recheneinheit 21 weist einen PID-Regler 30, ein Rechenglied 31, einen Speicher 32, in den eine Wertetabelle 33 eingebbar hinterlegt ist, einen PID-Regler 34 und einen weiteren PID-Regler 35 auf. Zu der Recheneinheit gehört auch ein Timer 36, der zur Erfassung der Zeit und zur Bildung von taktgebenden Zeitintervallen dient. Dem Motor 18 für den Antrieb des Drehtellers 6 ist ein Frequenzumrichter 37 vorgeschaltet. Der Motor 18 ist als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildet. Dem Motor 18 ist ein Sensor 38 nachgeordnet. Die einzelnen Elemente der Regeleinrichtung 20 sind so miteinander verbunden, wie dies durch die Linienführungen angedeutet ist. Dabei sind folgende Hinweiszeichen benutzt:
D_s,b = Solldurchmesser der Spule 15 (veränderlich, berechnet)
α_s,_b = Solldrehwinkel des Drehtellers 6 (veränderlich, berechnet)
α_ist = Istdrehwinkel des Drehtellers 6 (veränderlich, gemessen)
f_soll = Sollfrequenz
Δt = Zeitintervall
Δα = Winkeldifferenz zwischen Solldrehwinkel und Istdrehwinkel (berechnet)
ω = Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Drehtellers 6 (veränderlich, berechnet)The computing unit 21 has a PID controller 30 , a computing element 31 , a memory 32 in which a table of values 33 a PID controller can be entered 34 and another PID controller 35 on. A timer also belongs to the computing unit 36 , which is used to record the time and to create clocking time intervals. The engine 18 for driving the turntable 6 is a frequency converter 37 upstream. The motor 18 is designed as a three-phase asynchronous motor. The engine 18 is a sensor 38 downstream. The individual elements of the control device 20 are connected to each other as indicated by the lines. The following signs are used:
D _{s, b} = nominal diameter of the coil 15 (changeable, calculated)
α _s , _b = target rotation angle of the turntable 6 (changeable, calculated)
α _ist = actual angle of rotation of the turntable 6 (changeable, measured)
f _soll = nominal frequency
Δt = time interval
Δα = difference in angle between the set angle of rotation and the actual angle of rotation (calculated)
ω = angular speed of rotation of the turntable 6 (changeable, calculated)

Ein Index "ist" kennzeichnet eine veränderliche Größe in ihrem jeweils aktuellen Wert. Ein Index "s, b" kennzeichnet einen berechneten Sollwert. Mit Δ ist ein Differenzwert bezeichnet.An index "is" indicates a changeable Greatness in hers current value. An index denotes "s, b" a calculated setpoint. With Δ is denotes a difference value.

5 zeigt eine Ausführungsform der Regeleinrichtung 20 mit einem Sensor 24 zur Erfassung der Drehzahl der Kontaktwalze 5. Damit entfällt die Eingabe der Fadengeschwindigkeit am Eingabegerät 29. Am Eingabegerät 29 werden aber auch hier die Fadenstärke, der Hülsenaußendurchmesser, die Bewicklungsbreite der Spule, das spezifische Garngewicht und die Spulendichte eingegeben. Die Eingabe der Fadengeschwindigkeit in die Regeleinrichtung 20 erfolgt hier also über den Sensor 24, welcher die Drehzahl der Kontaktwalze erfasst und an das Rechenglied 31 leitet. Dort wird aus der Drehzahl der Kontaktwalze und dem bekannten Durchmesser der Kontaktwalze unter Anwendung von Gleichung 6 die Fadengeschwindigkeit berechnet. 5 shows an embodiment of the control device 20 with a sensor 24 to record the speed of the contact roller 5 , This eliminates the need to enter the thread speed on the input device 29 , On the input device 29 the thread thickness, the outer tube diameter, the winding width of the bobbin, the specific yarn weight and the bobbin density are also entered here. The input of the thread speed in the control device 20 is done here via the sensor 24 , which detects the speed of the contact roller and to the computing element 31 passes. There the thread speed is calculated from the speed of the contact roller and the known diameter of the contact roller using equation 6.

In 6 ist in gestrichelter Linienführung der Verlauf des Istdurchmessers D_ist der Spule, so wie er sich aus den realen Prozessparametern ergibt, dargestellt. Die durchgezogene Linienführung zeigt demgegenüber den Verlauf des von dem Rechenglied 31 berechneten Solldurchmessers D_s,b der Spule, welcher geringfügig hinter dem Istdurchmesserverlauf zurückliegt.In 6 the course of the actual diameter D _is the coil, as it results from the real process parameters, is shown in dashed lines. In contrast, the solid line shows the course of the calculation element 31 calculated nominal diameter D _{s, b of} the coil, which is slightly behind the actual diameter curve.

In 7 ist in gestrichelter Linienführung der Verlauf des idealen Solldrehwinkels α_s,i des Drehtellers, wenn dieser exakt dem Istdurchmesserverlauf der Spule nachgeführt würde, dargestellt. Die durchgezogene Linienführung zeigt demgegenüber den Verlauf des von der Recheneinheit 21 berechneten Solldrehwinkels α_s,b des Drehtellers, welcher geringfügig hinter dem idealen Verlauf des Solldrehwinkels α_s,i zurückliegt.In 7 the course of the ideal setpoint angle of rotation α _{s, i of} the turntable is shown in dashed lines if it were to track the actual diameter course of the spool exactly. In contrast, the solid line shows the course of the computing unit 21 calculated target rotation angle α _{s, b of} the turntable, which is slightly behind the ideal profile of the target rotation angle α _{s, i} .

In 8 ist in gestrichelter Linienführung der Verlauf der idealen Winkelgeschwindigkeit ω_s,i des Drehtellers, wenn diese exakt dem idealen Verlauf des Solldrehwinkels α_s,i angepasst würde, dargestellt. Die durchgezogene Linienführung zeigt demgegenüber den Verlauf der von dem PID-Regler 34 gebildeten Winkelgeschwindigkeit ω des Drehtellers, welche geringfügig hinter dem idealen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit zurückliegt.In 8th the dashed lines show the curve of the ideal angular velocity ω _{s, i of} the turntable, if this would be adapted exactly to the ideal curve of the target rotation angle α _{s, i} . In contrast, the solid line shows the course of the PID controller 34 formed angular velocity ω of the turntable, which is slightly behind the ideal course of the angular velocity.

In der Folge werden zwei mögliche Betriebsweisen der Regeleinrichtung 20 der Spulmaschine 3 verdeutlicht:
Bei einer ersten Betriebsweise ist eine Wertetabelle 33 im Speicher 32 der Recheneinheit 21 hinterlegt. In dieser Wertetabelle 33 sind in Zuordnung zu berechneten Solldurchmessern der Spule D_s,b bestimmte Drehwinkel α_s,b zugeordnet. Bei Beginn der Spulreise wird mit dem Timer 36 die Zeit gemessen und ein Zeitintervall gebildet. Nach Ablauf des Zeitintervalls wird erstmalig in dem Rechenglied 31 unter Anwendung der Gleichungen 1 und 2 das Gewicht G der Spule und daraus der aktuelle Solldurchmesser D_s,b der Spule berechnet. Aus der Wertetabelle 33 wird der Solldrehwinkel α_s,b des Drehtellers entnommen, welcher zu dem aktuellen, berechneten Solldurchmesser D_s,b der Spule gehört, und dem PID-Regler 34 zugeführt. Ebenfalls nach Ablauf des Zeitintervalls wird erstmalig der Istdrehwinkel α_ist des Drehtellers 6 von dem Sensor 38 erfasst und dem PID-Regler 34 zugeführt. Da zu diesem Zeitpunkt der Motor 18 für den Antrieb des Drehtellers 6 noch nicht aktiviert ist, ergibt sich ein Istdrehwinkel α_ist = 0. Aus der Drehwinkeldifferenz ∆α und dem Zeitintervall Δt wird erstmalig die Winkelgeschwindigkeit ω des Drehtellers 6 bestimmt, die nötig gewesen wäre, um den Solldrehwinkel α_s,b einzunehmen. Diese Winkelgeschwindigkeit ω wird mit dem Frequenzumrichter 37 in eine Sollfrequenz umgewandelt und dem Motor 18 zugeführt. Der Motor 18 wird erstmals in Gang gesetzt und mit dieser Sollfrequenz f_soll angetrieben. Nach jedem Ablauf eines Zeitintervalls Δt werden die Rechenschritte wiederholt und in nachfolgenden Regelschritten wird die jeweils vorangegangene Sollfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) durch eine neu gebildete Sollfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) ersetzt. Die Anzahl der Rechenschritte kann hierbei durchaus abweichen von der Anzahl der Regelschritte.As a result, two possible modes of operation of the control device 20 the winder 3 clarifies:
In a first mode of operation is a table of values 33 In the storage room 32 the computing unit 21 deposited. In this table of values 33 are assigned specific rotation angles α _{s, b} in association with calculated nominal diameters of the coil D _{s, b} . At the beginning of the winding trip, the timer 36 measured the time and formed a time interval. After the time interval has elapsed, the computing element is used for the first time 31 using the equations 1 and 2 calculates the weight G of the coil and the current nominal diameter D _{s, b of} the coil. From the table of values 33 the setpoint rotation angle α _{s, b of} the turntable, which belongs to the current, calculated setpoint diameter D _{s, b of} the coil, and the PID controller are taken 34 fed. Also after expiration of the time interval, the first time is Istdrehwinkel α _is of the turntable 6 from the sensor 38 and the PID controller 34 fed. Because at this point the engine 18 for driving the turntable 6 is not yet activated, the actual rotation angle α _ist = 0. The angular velocity ω of the turntable becomes for the first time from the rotation angle difference ∆α and the time interval Δt 6 determined, which would have been necessary to take the target rotation angle α _{s, b} . This angular velocity ω is with the frequency converter 37 converted into a target frequency and the motor 18 fed. The motor 18 was first set in motion and _to f with this reference frequency driven. After each time interval Δt has elapsed, the calculation steps are repeated and in subsequent control steps the previous target frequency (angular velocity) is replaced by a newly formed target frequency (angular velocity). The number of calculation steps may well differ from the number of control steps.

Es ist aber auch möglich, die Regeleinrichtung 20 ohne Hinterlegung einer Wertetabelle zu betreiben:
Hierbei wird der Solldrehwinkel α_s,b des Drehtellers 6 direkt in dem Rechenglied 31 unter Anwendung der bekannten Formel α = arc cos((b2 + c2 – a2)/(2 * b * c))berechnet. Ansonsten ist diese zweite Betriebsweise mit der ersten Betriebsweise identisch. Diese beiden Betriebsweisen sind bei beiden Ausführungsformen der Regeleinrichtungen gemäß 4 und 5 anwendbar.But it is also possible to use the control device 20 to operate without storing a table of values:
Here, the target rotation angle α _{s, b of} the turntable 6 directly in the computing element 31 using the known formula α = arc cos ((b 2 + c 2 - a 2 ) / (2 * b * c)) calculated. Otherwise, this second mode of operation is identical to the first mode of operation. These two modes of operation are in accordance with both embodiments of the control devices 4 and 5 applicable.

11: Fadenthread
22: Pfeilarrow
33: SpulmaschineDishwasher
44: Verlegeeinrichtunglaying device
55: Kontaktwalzecontact roller
66: Drehtellerturntable
77: Achseaxis
88th: Pfeilarrow
99: Spulspindelwinding spindle
1010: Spulspindelwinding spindle
2121: Recheneinheitcomputer unit
2222
2323
2424: Sensorsensor
2525
2626
2727: Frequenzumrichterfrequency converter
2828: Frequenzumrichterfrequency converter
2929: Eingabegerätinput device
3030: PID-ReglerPID controller
1111: Achseaxis
1212: Achseaxis
1313: Achseaxis
1414: Hülseshell
1515: SpuleKitchen sink
1616: Motorengine
1717: Motorengine
1818: Motorengine
1919: Getriebetransmission
2020: Regeleinrichtungcontrol device
3131: Rechengliedcomputing element
3232: SpeicherStorage
3333: Wertetabellevalue table
3434: PID-ReglerPID controller
3535: PID-ReglerPID controller
3636: Timertimer
3737: Frequenzumrichterfrequency converter
3838: Sensorsensor

Claims

Bobbin winder for winding a continuously running thread on a bobbin ( 15 ), with a turntable driven by a motor without interruption during the winding cycle ( 6 ), on which two drivable winding spindles ( 9 . 10 ) are rotatably mounted, with a laying device ( 4 ), with a winding spindle running around the circumference of the ( 9 or 10 ) forming coil ( 15 ) contact roller ( 5 ), with an arithmetic unit ( 21 ) to determine the current target rotation angle α _{s, b of} the turntable ( 6 ) using a formula regarding the geometric relationships of the winding machine ( 3 ) or by comparison with a stored table of values and for calculating the respective current bobbin diameter D _{s, b of} the bobbin spindle in operation ( 9 or 10 ) forming coil ( 15 ), and with a control device ( 20 ) for the continuous rotation of the turntable ( 6 ) during the winding cycle, characterized in that an input device ( 29 ; 29 . 24 ) for entering the thread speed, the thread thickness, the outer tube diameter, the winding width of the bobbin, the specific yarn weight and the bobbin density before the start of a bobbin trip, it is provided that a timer designed as a clock for time intervals Δt for performing arithmetic and control steps ( 36 ) is provided, that the computing unit ( 21 ) to calculate a current spool weight G, a current spool diameter D _{s, b} , a respective current angle difference Δα between the respective current target rotation angle α _{s, b} and the respective actual rotation angle α _{ist of} the turntable ( 6 ) and an angular velocity ω from the angular difference Δα and the time interval Δt in each case in the time intervals Δt provided by the clock generator over the winding travel, and that the control device ( 20 ) to control the motor ( 18 ) of the turntable ( 6 ) is designed as a manipulated variable with the signals corresponding to the current angular velocities ω.

Winding machine according to claim 1, characterized in that the computing unit ( 21 ) a PID controller ( 34 ) to generate the sequence of manipulated variables ω as signals which correspond to the respective current angle differences Δα divided by the time intervals Δt.

Winding machine according to claim 1 or 2, characterized in that the computing unit ( 21 ) to provide current time intervals Δt of the timer ( 36 ) for the computing element ( 31 ) and for the PID controller ( 34 ) is trained.

Winding machine according to claim 1, characterized in that the contact roller ( 5 ) relative to the axis of the turntable ( 6 ) and thus to the respective winding spindle ( 9 or 10 ) is stored in an evasive manner.

Winding machine according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the motor ( 18 ) for the drive of the turntable ( 6 ) is an asynchronous motor that is connected to a frequency converter ( 37 ) can be controlled and that the motor ( 18 ) a sensor ( 38 ) for determining the current actual angle of rotation α _is connected downstream.

Winding machine according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the computing unit ( 21 ) to generate a sequence of manipulated variables according to the time intervals Δt of the timer ( 36 ) is designed with a repetition clock of approximately 10 msec.

Method for winding a continuously running thread on a bobbin ( 15 ) a winder, on which a turntable ( 6 ), on which two drivable winding spindles ( 9 . 10 ) are rotatably supported in relation to a contact roller ( 5 ) continuously with generally changing angular velocities regardless of a movement of the contact roller ( 5 ) is rotated and the thread with a laying device ( 4 ) via the contact roller ( 5 ) on the spool ( 15 ) is wound up, the distance between the axis of the contact roller ( 5 ) and the axis of the winding spindle in operation ( 9 or 10 ) in the sense of an increase in accordance with the growing diameter of the coil ( 15 ) without interrupting the drive of the turntable ( 6 ) is changed, and the respective current diameter D _s _, _{b of} the coil using the speed n _{K of} the contact roller ( 5 ) or the thread speed is calculated, characterized in that the values of the thread thickness, the outer sleeve diameter, the winding width of the bobbin, the specific yarn weight and the bobbin density before the bobbin trip of the computing unit ( 21 ) that time intervals Δt of a timer designed as a clock generator for computing and control steps ( 36 ) formed and from this the coil weight G according to the formula G = titer * v F * Δt and then the current coil diameter D _{s, b} according to the formula D s, b = Root from (((4 * G) / π * stroke * γ * ρ SP )) + d2) it is calculated that according to the time intervals Δt over the winding travel, the current actual rotation angle α _{ist of} the turntable ( 6 ) determined and using a formula relating to the geometric relationships of the winding machine or by comparison with a stored table of values, the current target rotation angle α _{s, b of} the turntable, which is associated with the current diameter D _{s, b of} the bobbin, is determined in accordance with time intervals .DELTA.t each have an angular difference Δα between the current target rotational angle α _{s, b,} _and α the current Istdrehwinkel of the turntable is formed that is divided from the angle difference Δα an angular velocity is formed ω by the respective time interval At, and that the motor of the turntable ( 6 ) is controlled with the signals corresponding to the current angular velocities ω as manipulated variables.

A method according to claim 7, characterized in that the timer ( 36 ) provided time intervals Δt both for a computing element ( 31 ) as well as a PID controller ( 34 ) are fed.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that the time intervals Δt of the timer ( 36 ) are constant or increasingly formed over the period of time.