DE2220834A1

DE2220834A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung des fuellungsgrades von bandspeichern in der textilindustrie, insbesondere in der spinnerei

Info

Publication number: DE2220834A1
Application number: DE19722220834
Authority: DE
Inventors: Ernst Felix; Peter Feller
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-04-27
Publication date: 1973-07-05
Also published as: GB1400246A; CH546285A; FR2164564A1; DE2220834C3; FR2164564B1; US3862473A; DE2220834B2

Description

ZELLWEGER AG " "

Apparate- und Maschinenfabriken Uster

Gh 8610 Uster γ Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Füllungsgrades von Bandspeichern in der Textilindustrie, insder/

■-besondere in {Spinnerei

Bandspeicher dienen im allgemeinen dem Ausgleich zwischen der Ablieferung eines Zwischenproduktes einer Produktionsmaschine und der Aufnahme dieses Zwischenproduktes durch die nachfolgende Maschine. Wenn beide Maschinen auf gleiche Leistung abgestimmt sind, brauchen die Bandspeicher relativ wenig Bandreserve zu enthalten, während bei Produk— tionsstrassen mit stark schwankender Erzeugung diese Bandspeicher mit entsprechender Kapazität versehen sein müssen.

Aber nicht nur zwischen verschiedenen Produktionsstufen ist die Zwischenschaltung von Bandspeichern zweckmässig, sondern es gibt auch Maschinenarten, bei welchen intern Produktion und Verbrauch an einer oder mehreren Stellen ausgeglichen werden müssen, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Eine solche Maschinenart stellt beispielsweise eine regelbare Karde dar, wie sie im Schweizer Patent Kr. (Gesuch Nr. 13143/71) offenbart ist. Es sind in ihr zwei Arten von Regulierungen eingebaut, nämlich eine erste zur Beseitigung langperiodischer Schwankungen in Form einer ge—

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steuerten veränderlichen Drehzahl der ßinzugswalze, und eine zweite zur Vergleichmäoaigung der kursperiodischen Schwankungen, die als Verzugsstreckwerk auf das Kardenband ein- ' wirkt. Beispielsweise zwischen dem Vorderzylinder des Streckwerkes mit variabler Geschwindigkeit zur Regelung und dem Zuführorgan des Bandes zum Kannenstock mit konstanter Geschwindigkeit wird nun ein Bandspeicher benötigt, der die Schwankungen in der Produktion des Kardenbandes infolge der Regulierung auszugleichen vermag. Hierzu bedarf der Bandspeicher einer Ueberwachung, die zu grosse Füllmengen oder zu starke Entleerungen verhindert. Da die Wirkung des Bandspeichers unter allen auftretenden Betriebsbedingungen einwandfrei sein soll, muss die mittlere Füllmenge so gross sein, dass auch im ungünstigsten Falle nie eine vollständige Entleerung stattfindet. Ein Bandspeicher bringt aber den erheblichen Nachteil mit sich, dass bei starker Füllung des Bandspeicher, das aus dem Bandspeicher abzuziehende Band unter einer relativ dicken Lage darüber aufgeschichteten Bandes hervorgezogen werden muss, so dass es infolge seines losen Zusammenhaltes leicht beschädigt oder zerrissen wird.

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Λ Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft ein Verfahren zur Steuerung dec Füllungsgrades von Bandspeichern in der Textilindustrie, insbesondere in der Spinnerei, und zeichnet sich dadurch aus, dass der mittlere Füllungsgrad des Bandspeichers auf Grund der Grosse der Schwankungen dieses' Füllungsgrades gesteuert wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ist durch mindestens ein Fühlorgan zur Peststellung einer im Bandspeicher enthaltenen minimalen Bandrnenge, sowie durch Mittel zur Steuerung der dem Bandspeicher zugeführten und/oder von ihm entnommenen Bandmenge auf Grund des- vom Fühlorgan abgegebenen Signals.

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Anhand der Beschreibung und der Figuren -werden zunächst die grundsätzlichen Ueberiegungen, die dem erfindungsgemässen Verfahren zugrunde liegen, dargestellt, sowie Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 das Diagramm einer Anzahl statistischer Verteilungen Fig. 2 ein -weiteres Diagramm statistischen Verteilungen in

anderer Anordnung
Fig. 3 schematisch das Prinzip eines Bandspeichers mit einer Fühlvorrichtung für den Füllstand

Fig. 4 ein Diagramm für einen gesteuerten Füllstand Fig. 5 als Blockschema die Verbindung der Fühlvorrichtung mit dem Reguliermechanismus

Fig. 6 einen vergrösserten Ausschnitt aus einem eine statistische Verteilung darstellenden Diagramm Fig. 7 schematisch das Prinzip eines Bandspeichers mit einer Fühlvorrichtung für den Füllstand und einer

Sicherungseinrichtung
Fig. 8 als Blockschema die Verbindung einer weiteren Pühlvorrichtung mit dem Reguliermechanismus.

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In Pig. 1' ist ein Häufigkeitsdiagramm gezeigt, das die Verteilung der Füllmenge eines Bandspeichers bei einer geregelten Spinnereimaschine, "beispielsweise einer Karde, veranschaulicht. Diese Häufigkeit folgt bei einer Regelung sehr weitgehend einer Normalverteilung, so dass darauf die für die Normalverteilung gültigen Gesetzmässigkeiten der Statistik mindestens näherungsweise anwendbar sind. Mit 1, 2 und sind verschiedene Grade der Variationskoeffizienten der Füllmenge angedeutet, indem Kurve 1 einen grossen, Kurve 2 einen mittleren und Kurve 5 einen sehr kleinen Variationskoeffizienten verkörpert, wobei alle drei Grade bei ein und derselben Maschine auftreten können.' Die mittlere Füllmenge des Bandspeichers müsste nun ohne die erfindungsmässige Ausführung auf einen Wert festgesetzt werden, dass bei Material mit grosser Ungleichmässigkeit (Kurve 1) der Zustand der völligen Entleerung so selten auftritt, dass er praktisch noch tragbar ist. Bei Kurve 1 wäre dies der Wert M. Bei der Verarbeitung von Material mit kleineren Füllungsschwankungen, etwa gemäss Kurve 2 oder gar 3, würde praktisch überhaupt nie eine völlige Entleerung des Bandspeichers eintreten, und das Band müsste stets unter einer relativ unnötig grossen Bandmenge hervorgezogen werden.

Die im Bandspeicher enthaltene mittlere Bandlänge könnte •nun um so kleiner gewählt werden, je besser die Gleichmässigkeit der Füllmenge bzw. deren Variationskoeffizient ausgefallen ist. Es könnte also immer mit einer minimal zuläs-

ja

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sigen Füllmenge gearbeitet werden, wenn der Variationskoeffizient der Füllmenge bekannt wäre, wodurch das Problem des Hervorziehens des weitertransportierten Bandes unter einer oder mehreren Lagen gespeicherten Bandes verringert wird.

Im Diagramm nach Fig. 2 ist dies dadurch angedeutet, dass die Mittellinien M der Verteilungskurve 1, 2,3 längs der Abszisse verschoben sind. Die Verschiebungen sind so weit erfolgt, dass die Ordinatenachse χ bei einem tolerierbaren Häufigkeitswert 11, beispielsweise 1 Prozent der totalen Häufigkeit, liegt. Dies ergibt die Häufigkeitskurve 1' mit ihrer Mittelachse Ml, für einen grossen, die Häufigkeitskurve 2¹ mit ihrer Mittelachse M2 für einen mittleren und die Häufigkeitskurve 3' mit ihrer Mittelachse M3 für einen kleinen Variationskoeffizienten des Füllungsgrades des Bandspeichers.

Die Schwankungen des betrachteten Füllungsgrades sind eine Zeitfunktion. Demzufolge ist es auch zulässig, die verbleibenden Häufigkeiten 11 als zeitlichen Bruchteil eines vorgegebenen, hinreichend grossen, repräsentativen Zeitintervalls auszudrücken.

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Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Steuerung des Füllungsgrades eines Bandspeichers. Dabei stellen 14, 15 und 16, 17 die Walzenpaare eines Verzugstreckwerkes für das Kardenband 10 dar, dessen Verzug in an sich bekannter Weise auf Grund eines Messignals gesteuert wird, das aus dem Querschnitt des Kardenbandes in einem Messorgan 18 gebildet wird. Das Kardenband 10 wird beispielsweise durch ein Transportwalzenpaar 19 in den eigentlichen Bandspeicher, den Behälter 20, abgelegt. Ein zweites Transportwalzenpaar 21 entnimmt das Kardenband 10 aus dem Behälter 20 und führt es beispielsweise einem sogenannten Kannenstock zu, von dem ein Walzenpaar 22 schematisch gezeigt ist, welcher das Kardenband in Spinnkannen einfüllt. Der Bandspeicher 20 kann immer entweder -.wie in Fig. 3 gezeigt nach dem Verzugsstreckwerk 14 - 17 und vor dem Kannenstock 22, oder aber er kann nach einem das Kardenband bildenden Bandtrichter und vor dem Verzugsstreckwerk 14 - 17 angeordnet sein. Für die Steuerung des Füllungsgrades des Bandspeichers ist der Standort des Bandspeichers nicht von ausschlaggebender Bedeutung.

Innerhalb des Bandspeichers 20 ist nun eine erste Abtastvorrichtung 23 vorgesehen, die immer dann ein bestimmtes elektrisches Signal abgibt, wenn das Kardenband 10 nach dem Austritt aus dem Transportwalzenpaar unter seinem Eigengewicht nach unten sinkt. Beispielsweise kann eine an sich bekannte Lichtschrankenanordnung diese Aufgabe erfüllen. Verringert sich nun (aus einem weiter unten zu erläu-

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ternden Grunde) die Füllmenge im Bandspeicher "20 derart, dass das Kardenband 10' nicht mehr den Boden dec Behälters 20 bedeckt, sondern in freiem Durchhang 10" von Walzenpaar 19 zu Walzenpaar 21 läuft, wird die Abtästvorrichtung ansprechen. Es ist in diesem Falle eine vermehrte Nachlieferung von Kardenband erforderlich, was dadurch erfolgen kann, dass die Steuerung eine Erhöhung der mittleren Materialzufuhr am Eingang der Karde bewirkt und durch den dann notwendigen höheren Verzug im Verzugsstreckwerk 14 17 auch die llachlieferung an Kardenband erhöht. Nach einiger Zeit wird somit der Durchhang 10" grosser, das Kardenband 10* wird sich wieder am Boden des Behälters 20 abzulegen beginnen, wodurch die Abtastvorrichtung 23 nicht mehr anspricht und die vermehrte Materialzufuhr wieder rückgängig macht. Nach einer bestimmten Zeit wird sich somit ein Zustand einstellen, bei welchem das durchhängende Faserband 10" die Abtastvorrichtung 23 während eines bestimmten Zeitintervalls abdeckt und während eines anderen, im Mittel grösseren, Zeitintervalls freilegt.

Dabei ist angestrebt, dass der Bandspeicher im Mittel in sehr geringem Masse entleert wird, d.h. dass die Menge des abgezogenen Faserbandes etwas grosser ist, als die Menge des im Mittel zugeführten Faserbandes. Es wird sieh also immer nach Ablauf, eines bestimmten Zeitraumes gezwungenermassen eine zunehmende Entleerung des Bandspeichers einstellen, die zu der vermehrten Nachlieferung

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gemäss dem vorgehend geschilderten Ablauf Anlass gibt. Fig. 4 zeigt den dabei erzielten zeitlichen Verlauf des mittleren Füllungsgrades. Zu den Zeitpunkten t, , t_-, tp. .... ist der Bandspeicher so weit entleert, dass das' Abtastorgan 23 ein Signal abgibt. Dies löst die vermehrte Nachlieferung aus, bis durch den V/egfall des Signals der normale Materialfluss wieder eintritt. Sobald die wieder einsetzende allmähliche Entleerung zur Auslösung des Signals führt, wiederholt sich der Zyklus in der beschriebenen Weise.

V/eist nun das Kardenband 10 grosse Ungleichmässigkeiten auf, wird auch die im Bandspeicher 20 enthaltene Füllmenge starken Schwankungen unterworfen sein; die Häufigkeit bestimmter Füllmengen wird sich etwa entsprechend der •Kurve 1 in Fig. 1 verhalten.

Bei kleinen Schwankungen des Querschnittes des Kardenbandes 20 wird auch die vermittels der zeitweisen Beeinflussung des Abtastorgans 23 gesteuerte Materialzufuhrin kürzeren Zeitintervallen einen bestimmten Bandvorrat im Bandspeicher ablegen und wieder aufbrauchen; der mittlere Füllungsgrad bleibt somit klein.

Fig. 5 zeigt noch - in einem schematischen Grundriss eine Karde mit Einzugszylinder 31 und dessen gesteuertem Antrieb 32, die Verzugswalzenpaare 14 - 17 mit ihrer Drehzahlsteuerung 33, sowie eine Steuereinheit 34, die die Signale der Abtastvorrichtung 23 in Steuerbefehle für die

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steuerbaren Antriebe 32 und 33 umformt.

Da sich der Füllstand des Bandspeichers 20 - wie eingangs erwähnt - im wesentlichen den Gesetzmässigkeiten der Normalverteilung unterzieht und voraussetzungsgemäss ein kleiner Bruchteil der Füllmengen des Bandspeichers bzw. während eines Bruchteils eines hinreichend grossen Zeitintervalls eine zu geringe Nachlieferung erfolgt, kann als sogenanntes "seltenes Ereignis" der Zustand eintreten, dass der Vorrat an Kardenband im Bandspeicher 20 völlig aufgebraucht ist und auch der Durchhang unzulässig klein wird. Figur $ zeigt den Beginn des Kurvenastes einer Nor-

ö malverteilung, wobei bei der Abzisse^derjenige Teil von der Füllmenge abgegrenzt ist, der in weniger als Vfo der den Füllstand registrierenden Stichproben (bzw. in weniger als X^c/o eines bestimmten,' hinreichend grossen Zeitintervalls) auftritt.

V/ird ein solcher Zustand - Unterschreiten des Füllstandes unter ein zulässiges Minimum - erreicht, wird das Kardenband ohne die Gegenwart besonderer Massnahmen zerreissen, da der Abzug über das Walzenpaar 21 grosser ist als die Nachlieferung durch das Walzenpaar 19·

Zunächst wird jedoch der Durchhang des Kardenbandes 10" (Fig. 3) weiter verkleinert - so weit es die Zusammenhangskraft des Fasermaterials zulässt.

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Die Grenze O ist somit nicht identisch mit der Grenze, bei der das Band reissen würde, sondern sie liegt noch weiter links. Der Wahrscheinlichkeitswert sinkt dabei auch wesentlich, z.B. von 1/6 auf 1 /oo.

Wird nun durch ein weiteres Abtastorgan 24 (Fig· 7) dieser Zustand eines minimal zulässigen Durchhanges 100 festgestellt und auf Grund dieser Peststellung auf die das Kardenband nachliefernden 14aschinenteile in dem Sinne eingewirkt, dass vermehrt Kardenband nachgeliefert wird, beispielsweise durch Unterbrechung oder Begrenzung der Regulierung der V/alzendrehzahlen, so ist die Gefahr beseitigt, dass das Kardenband infolge zu kleiner Kapazität des Bandspeichers zerreisst. Dem Einwand, dass somit ein Teil des Kardenbandes mit nicht geregeltem Verzug verarbeitet wird, kann damit begegnet werden, dass dieser Zustand im Mittel während nur l°/oo der Betriebszeit auftritt und der Nachteil eines über eine beschränkte Länge bezüglich seines Querschnittes begrenzt geregelten Bandes weniger schwer wiegt als ein Zerreissen des Bandes im Bandspeieher.

Die erfindungsgemässe Anordnung arbeitet also im eingespielten Zustand so, dass das aus dem Walzenpaar 19 austretende Kardenband 10 zwischen mindestens einem Abtastorgan 25 oder/und 24 hindurchläuft und vom Walzenpaar 21 abgezogen wird.

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Dabei sind diese Abtastorgane so angeordnet, dass das erste, 23, bei zu grossem Durchhang des Kardenbandes 10 beeinflusst wird, während das zweite, 24, bei zu grosser Spannung des Kardenbandes beeinflusst wird und dabei ein Signal auslöst. Das vom ersten Abtastorgan 23 abgegebene Signal 21 regelt die Zufuhr von Fasermaterial am Eingang 31 und damit - über die Querschnittsmessung des erzeugten' Kardenbandes 10 und die daraus abgeleitete Verzugssteuerung im Verzugsstreckwerk 14 - 17 - einen maximalen Füllungsgrad des Bandspeichers 20. Das zweite Abtastorgan 24 dient als Begrenzungs- oder Sicherungseinrichtung für die Fälle, wo der Füllungsgrad theoretisch einen zulässigen Minimalwert überschreiten würde, um eine Unterbrechung des Materialflusses zu vermeiden.

Fi.g 8 zeigt noch schematisch im Grundriss eine Karde mit einem nachgeordneten regulierten Verzugsstreckwerk, Bandspeicher und Kannenstock. Darin ist angedeutet, dass das.zweite Abtastorgan 24 über die Steuereinheit 3? auf den steuerbaren Antrieb 33 einwirkt. Diese Beeinflussung der Verzugsregelung im Falle des Ansprechens des zweiten Abtastorgans 24 hat ohne Verzögerung zu erfolgen, da dieses ja erst in Funktion tritt, wenn die letzte Bandreserve aufgebraucht ist und kein weiteres Material mehr zum Ausgleich verfügbar ist.

Als Abtastorgane 23 und 24 können an sich jede Art von Fühler verwendet werden, beispielsweise mechanische Fühler,

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die vom Kardenband verschwenkt werden, oder.aber Lichtschranken, die den Vorteil haben, die Abtastung berührungsfrei vorzunehmen. Denkbar sind auch kapazitiv wirkende Fühler.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Steuerung des Füllungsgrades von Bandspeichern in der Textilindustrie, insbesondere in der Spinnerei, dadurch gekennz eichnet, daß der mittlere Füllungsgrad des Bandspeichers (20) auf Grund der Größe der Schwankungen dieses Füllungsgrades gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand des Bandspeichers (20) während eines Bruchteils eines vorgegebenen, hinreichend großen Zeitintervalls in den Bereich einer unteren Grenze gelangt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bruchteil ein zwischen Null und zehn Prozent des vorgegebenen, hinreichend großen Zeitintervalls liegender Wert gewählt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Grenze für die Füllmenge des Bandspeichers (20) mittels Abtastorgane (23, 24·) überwacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ties Füllungsgrades auf Grund der Größe der Schwankungen desselben einer Steuerung zu einer sehr langsamen fortschreitenden Entleerung des

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Bandspeichers (20) und einer raschen Nachfüllung beim Erreichen des minimalen Füllungsgrades überlagert wird.

5_% Verfahren nach, den Ansprüchen 1 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes·Abtastorgan (23) anspricht und ein Signal abgibt, wenn der Füllungsgrad des Bandspeichers (20) den minimal zulässigen Stand noch nicht ganz erreicht hat.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch g e k e η η ■ ζ eichnet, daß ein weiteres Abtastorgan (24) anspricht und ein Signal abgibt, wenn eine minimal zulässige Füllmenge erreicht wird.

8. Verfahren nach den Anspruch 1 und 4, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß das Signal des zweiten Abtastorgans (24) zur Begrenzung und/oder Unterbrechung der Verzugsregelung eines den Bandspeicherinhalt steuernden Verzugsstreckwerkes (14 - 17) eingesetzt wird.

einem oder mehreren der vorhergehenden

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach/Ansprüche",,

gekennzeichnet durch mindestens ein Fühlorgan (23) zur Feststellung einer im Bandspeicher (20) enthaltenen minimalen Bandmenge, sowie durch Mittel (32, 33» 34) zur Steuerung der dem Bandspeicher (20) zugeführten und/oder von ihm entnommenen Bandmenge auf Grund des vom Fühlorgan (23) abgegebenen Signals.

10. Vorrichtung- nach Anspruch 9, dadurch- gekennzeich net, daß die Mittel zur Steuerung der dem Bandspeicher · (20) zugeführten und/oder von ihm entnommenen Bandmenge

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ansprechen, wenn die Füllmenge in den Bereich eines minimalen Wertes gelangt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennz eichnet, daß der vorgegebene Minimalwert der Füllmenge noch eine Sicherheitsreserve an Bandlänge aufweist, und daß ein weiteres Fühlorgan (24) vorgesehen ist, das auf den beginnenden Verbrauch dieser Sicherheitsreserve anspricht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die vom ersten Fühlorgan (23) erzeugten Signale über Steuermittel (32, 34) die Menge des dem Eingang (31) der Verarbeitungsmaschine zugeführten Fasermaterials regulieren, wodurch ein die Dicke des erzeugten Faserbandes (10) prüfendes Meßorgan (18) auf ein Verzugsstreckwerk (14- - 17) einwirkt und dessen Liefergeschwindigkeit steuert.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Fühlorgan (24) erzeugten Signale über Steuermittel (35) auf die Drehzahlsteuerung des Verzugsstreckwerkes (14 - 17) derart einwirken, daß die Regelwirkung des Verzugsstreckwerkes zeitweise ausschaltbar oder mindestens begrenzt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch optisch-elektrische Lichtschranken als erstes und/oder weiteres Fühlorgan (23, 24).

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