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Vorrichtung zur Verhinderung von falschen Regulierwirkungen bei automatischen Steuerungen von Verzugssystemen in
Verarbeitungsmaschinen der Spinnerei
In der Spinnerei besteht das Bedürfnisnach automatischen Steuerungen für den Verzug des Textilmaterials in den Verarbeitungsmaschinen mit dem Zwecke, die unerwünschten-mit bisher bekannten Verzugssystemen unvermeidlichen - Gewichtsschwankungen in Bändern und Vorgarnen automatisch auszuregulieren. Bekannte Reguliersysteme üblicher Bauart können jedoch nicht ohne weiteres mit Verarbeitungsmaschinen in der Spinnerei kombiniert werden, da sich hiebei eine Reihe von Schwierigkeiten einstellen.
Die Technik kennt zwar bereits Verfahren und Vorrichtungen zur automatischen Regulierung des Gewichts pro Längeneinheit von Spinneieiprodukten. Bei diesen Verfahren wird vorerst mit Hilfe elektrischer Messkondensatoren oder optisch oder pneumatisch das Gewicht pro Längeneinheit gemessen. Hierauf wird ein dem momentanen Gewicht pro Längeneinheit des unregulierten Materials entsprechendes Signal mit einem dem Sollwert entsprechenden Signal verglichen und die sich dabei ergebende Differenzgrösse als Steuersignal zur Vornahme der Regulierung verwendet.
Alle diese bekannten Verfahren haben den grossen Nachteil, dass sie auf eine absolute zeitliche Stabilität der elektrischen, optischen oder pneumatischen Messorgane angewiesen sind. Die heute zur Ver- fügung stehenden Messorgane dieser Art weisen diesbezüglich keine genügende Stabilität auf. Die über lange Zeitintervalle in der Praxis unvermeidliche Unstabilität der Messung des Gewichts des Textilmaterials wirkt sich nun sehr ungünstig auf den Regulierprozess aus. Die genannte Unstabilität hat zur Folge, dass das mittlere Gewicht pro Längeneinheit des regulierten Textilmaterials nach einer gewissen Zeit nicht mehr dem gewünschten Sollwert entspricht.
Es ist zwar möglich, durch relativ häufige Kontrollen den Abgleich des Messorganes zu überprüfen.
Dabei muss das Textilmaterial gänzlich aus dem Messorgan entfernt werden, damit die ursprünglich ebenfalls bei entleertem Messorgan eingestellte Abgleichstellung wieder nachgestellt werden kann. Diese häufigen Kontrollen bedeuten jedoch einen untragbaren Aufwand an zusätzlicher Arbeit für das Betriebspersonal, so dass erfahrungsgemäss diese regelmässigen Kontrollen vemachlässigt werden.
Mit den bekannten elektrischen, optischen oder pneumatischen Regulierungen können nach dem Gesagten zwar die kurzperlodigen Abweichungen ausreguliert werden, gleichzeitig bringen aber diese Reguliervorrichtungen den Nachteil, dass die langperiodigen Schwankungen vergrössert werden. Eine solche Veränderung des mittleren Gewichts bzw. der"Nummer"der Bänder oder Vorgarne darf jedoch unter keinen Umständen erfolgen, da dies in der Spinnerei verheerende Folgen hätte.
Die bekannten elektrischen, optischen oder pneumatischen Reguliersysteme sind daher in der Praxis ungeeignet, da dem durch die Ausregulierung der kurzperiodigen Schwankungen erhaltenen Gewinn an Gleichmässigkeit ein untragbarer Verlust in bezug auf langperiodige Gewichtsschwankungen gegenübersteht. Es wurde nun bereits ein Verfahren vorgeschlagen (Schweizer Patentschrift Nr. 328036), welches geeignet ist, die oben beschriebenen Nachteile teilweise zu überwinden.
Das erwähnte Verfahren beruht auf der bekannten Tatsache, dass die Bänder und Vorgarne der Spinnerei
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sehr starke Anteile an kurzwelligen Ungleichmässigkeiten des Gewichts pro Längeneinheit, weniger starke Anteile an Schwankungen mit mittlerer Wellenlänge und nur noch geringfügige Anteile an Schwankungen mit grosser Wellenlänge enthalten. Es ist daher kein Nachteil, wenn durch die automatische Reguliervorrichtung in Bändern und Vorgarnen nur die erheblichen Schwankungen kurzer und mittlerer Wellenlänge ausreguliert und daneben die an und für sich schon unbedeutenden Schwankungen mit grosser Wellenlänge nicht ausreguliert werden.
Dies wird nach dem bereits erwähnten Vorschlag dadurch erreicht, dass das Material mit Hilfe eines Verzugswalzenpaares durch ein Messorgan hindurchbewegt wird. Der Anzeigewert dieses Messorganes ändert sich entsprechend dem Gewicht des momentan geprüften Abschnittes des TextilmateriaIs. Aus diesem Anzeigewert wird eine erste elektrische Grösse gewonnen, aus welcher durch Mittelwertbildung über eine bestimmte Zeitdauer eine zweite elektrische Grösse gebildet wird. Diese zweite elektrische Grösse wird hierauf von der ersten elektrischen Grösse subtrahiert, so dass sich eine dritte elektrische Grösse ergibt, die den Abweichungen des Gewichts pro Längeneinheit des Textilmaterials von dessen Mittelwert über eine bestimmte Länge entspricht.
Diese dritte elektrische Grösse wird hierauf verstärkt und als Steuerleistung derart zur Einwirkung auf den Antrieb eines zum Verzug des Textilmaterials dienenden Verzugswalzenpaares gebracht, dass dessen Winkelgeschwindigkeit beim Auftreten einer negativen Abweichung im Gewicht pro Längeneinheit des Textilmaterials entsprechend reduziert, und beim Auftreten einer positiven Abweichung entsprechend erhöht wird.
Nach diesem Verfahren bzw. mit den entsprechenden Vorrichtungen lassen sich wesentlich bessere Regulierungen erzielen, da alle Regulierfehler langer Dauer, welche ausschliesslich durch Störeinflüsse der Messorgane selbst bedingt sind, eliminiert werden und zudem keine Gefahr besteht, dass das mittlere Gewicht des Bandes in unzulässiger Weise verändert wird. Dieses mittlere Gewicht des Bandes oder Vorgarnes wird ja über grosse Längen durch die entsprechenden Speiseaggregate in den vorhergehenden Prozessen konstant gehalten.
Obwohl dieses Verfahren und die entsprechende Vorrichtung es ermöglichen, dass nur die intensiven Schwankungen mit kurzer und mittlerer Wellenlänge ausreguliert werden, ohne dabei das mittlere Gewicht durch Messungenauigkeiten und Störeinflüsse zu gefährden, bleiben doch einige grundsätzliche Schwierigkeiten bestehen. Eine erste solche Schwierigkeit liegt darin, dass es mit Hilfe der genannten Einrichtungen nicht möglich ist, im ersten Moment nach dem Einschalten der Maschine sofort eine einwandfreie Regulierung zu erzielen.
Nach dem Stillsetzen einer solchen Maschine stellt sich nämlich die zweite elektrische Grösse genau auf den Wert der ersten elektrischen Grösse ein, was insofern von Nachteil ist, als beim Wiedereinschalten der Maschine erst nach einer bestimmten Zeit die zweite elektrische Grösse dem Mittelwert der ersten elektrischen Grösse über eine bestimmte Zeitdauer entspricht. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Zeitkonstante, welche die Zeitdauer für die Bildung des Mittelwertes der ersten elektrischen Grösse bestimmt, so gewählt werden muss, dass die dafür erforderlichen Schaltelemente sehr umfangreich werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von falschen Regulierwirkungen, bei automatischen Steuerungen bzw. Regulierungen von Verzugssystemen in Verarbeitungsmaschinen der Spinnerei, mit einem mit variabler Drehzahl angetriebenen Verzugswalzenpaar, einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Einzugswalzenpaar und mit einem Messorgan, welches ein dem Gewicht pro Längeneinheit des durch dasselbe hindurchgeführten Textilmaterials proportionales Steuersignal abgibt.
Die Nachteile der bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen Vorrichtungen werden erfindungsgemäss vermieden durch Anordnung eines Umlaufgetriebes zur Bildung einer Differenzdrehzahl aus der variablen Drehzahl des Verzugswalzenpaares einerseits und der konstanten Drehzahl des Einzugswalzenpaares anderseits, femer eines Untersetzungsgetriebes zur Erniedrigung der Differenzdrehzahl auf eine reduzierte Drehzahl und eines elektrischen Reglers, dessen bewegliches Regelglied durch die reduzierte Drehzahl bewegt wird, wobei entsprechend der Stellung des Regelgliedes eine ihr äquivalente elektrische Grösse erzeugt wird, sowie eines elektrischen Kompensators zur Subtraktion des auf denselben geführten, von dem Messorgan gelieferten Steuersignals von der elektrischen Grösse.
Hiedurch werden erfindungsgemäss falsche Regulierwirkungen ausgeschaltet, welche durch systematische, langfristig verlaufende Störeinflüsse oder Abwanderungen des von einem Messorgan gelieferten Signals bedingt sind.
An Hand der Zeichnungen seien Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert.
Es zeigen dabei : Fig. 1 schematisch die Ausbildung eines Verzugsfeldes einer Textilmaschine mit der erfindungsgemässen Reguliervorrichtung, Fig. 2 eine Variante A dieses Schemas, Fig. 3 eine weitere Variante B, Fig. 4 eine dritte Variante C hievon.
In Fig. 1 wird das Textilmaterial 9 durch ein mit konstanter Drehzahl n2 rotierendes Einzugswalzen-
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paar 7, 8 in Pfeilrichtung durch das Messorgan 1 hindurchbewegt. Das genannte Messorgan 1 gibt ein dem Gewicht des momentan im genannten Messorgan befindlichen Textilmaterials proportionales Steuersignal
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Ist jedoch das Gewicht pro Langeneinheil des Textilmaterials 9 beispielsweise höher als der genannte Mittelwert, so gibt das Messorgan 1 ein erhöhtes Steuersignal U, ab, wodurch bei geeigneter Ausbildung des elektrischen Kompensators 2, des Verstärkers 3 und des elektrisch-mechanischen Leistungswandlers 4 eine
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6stattfindende Verzug wird dadurch derart erhöht, dass das nach dem Verzugswalzenpaar 5, 6 austretende Textilmaterial 9 wieder dasselbe angestrebte Gewicht pro Längeneinheit aufweist, wie im Falle des durchschnittlichen Verzuges bei mittlerem Gewicht pro Längeneinheit des Textilmaterials.
Durchläuft jedoch anderseits eine Stelle des Textilmaterials das Messorgan 1, welche gegenüber dem mittleren Gewicht pro Längeneinheit zu leicht ist, so erniedrigt sich das Steuersignal Ul des Messorga-
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Stelle im Textilmaterial 9 erleidet daher einen weniger starken Verzug und das nach dem Verzugswalzenpaar 5, 6 austretende Textilmaterial weist wieder etwa das gewünschte mittlere Gewicht pro Längeneinheit auf.
Die variable Drehzahl EL des Verzugswalzenpaares 5, o wird vermittels des Getriebes 10, 11 in eine um den mittleren Verzugsfaktor erniedrigte und daher mit der konstanten Drehzahl n2 vergleichbare erste veränderliche Drehzahl n1 umgeformt. Die so erhaltene erste veränderliche Drehzahl nl und die konstante zweite Drehzahl n2 werden einem Differenzbildner 12 zugeführt. Dieser Differenzbildner ist gemäss Fig. 1 als Differentialgetriebe ausgebildet. Es kann jedoch auch ein Planetengetriebe verwendet werden.
Der Differenzbildner 12 bildet die algebraische Differenz der beiden wirksamen Drehzahlen n1 und BL. Der Käfig. 12' des Differenzbildners 12 und das mit dem genannten Käfig 12'inEingriff stehende Zahnrad 13 stehen still, solange die Drehzahlen nl und n2 einander gleich sind.
Änderungen der ersten veränderlichen Drehzahl nl gegenüber der konstanten zweiten Drehzahl n2 wirken sich folglich in einer in beiden Drehrichtungen möglichen Bewegung des Zahnrades 13 und der mit'ihm verbundenenGetrieberäder 14 und 15 aus. Ein auf das Zahnrad 13 folgendes Untersetzungsgetriebe 14, 15, welches in der Fig. 1 beispielsweise als einfaches Stirnradgetriebe gezeichnet ist, hat zum Zweck, dass eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen des Käfigs 12'des genannten Differenzbildners 12 soweit reduziert werden, dass der Schleifer 17 des auf das Getrieberad 15 folgenden mechanisch-elektrischen Wandlers 16 für die im praktischen Betrieb möglichen Umdrehungen des Käfigs 12*höchstens den Winkelbogen < x. des mechanisch-elektrischen Wandlers 16 beschreibt.
Die Grösse des Untersetzungsverhältnisses zwischen dengetrieberädern 14 und 15 bestimmt-wie noch erläutert wird-die Zeitkonstante des Regu- liervorganges und-fird deshalb mit Vorteil einstellbar ausgefünrt. Diese Zeitkonstante kommt dadurch zu- stande, dass für eine mögliche Änderung der zweiten elektrischen Grösse Us um den Betrag AU der Schleifer 17 von der Stellung ex auf die Stellung ex'= < x + Aa weiterzurücken hat. Eine an sich gleiche Winkel- änderung Ilex benötigt umso mehr Zeit, je grösser die Untersetzung zwischen der als konstant angenomme- nen Differenzdrehzahl n und der reduzierten Differenzdrehzahl n gewählt wird.
In Verbindung mit dem Getrieberad 15 steht der Schleifer 17 des elektrisch mechanischen Wand- lers 16, welcher beispielsweise als Potentiometer ausgebildet ist. Die Stellung des Schleifers 17 schliesst mit seiner Endlage beiKlemme 19 den Winkel αein, welchem Winkel αeine Teilspannung U9 von der am mechanisch-elektrischen Wandler 16 liegenden Spannung U2 bestimmt nach der Spannungsteilergleichung
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entspricht.
Im eingelaufenen Betriebszustand stellt sich der Winkel a so ein, dass die abgegebene Spannung U etwa dem vom Messorgan 1 gelieferten Steuersignal Ul gleich ist. Der Schleifer 17 folgt jedoch den Bewegungen des Zahnrades 13 mit einer um das zwischen den Getrieberädern 14,15 gebildete Untersetzungs-
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verhältnis reduzierten Winkelgeschwindigkeit.
Dabei entsteht beispielsweise in einem bestimmten Zeit- intervall #t=t2-t1 zwischen den Stellungen des Schleifers 17 im Zeitmoment tel bis zum Zeitmoment t, eine winkelmässige Verschiebung um den Wert Aa. Dieser Winkel #α stellt den Integralwert der Drehzahl n über dieses Zeitintervall At= t-tldar, nämlich
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Die Spannung Us bildet, wie eingangs erwähnt, die zweite elektrische Grösse, die an den elektrischen Kompensator 2 gelegt ist.
Im Falle des normalen, ungestörten Betriebszustandes verursacht das in seinem Gewicht pro Längeneinheit schwankende Textilmaterial 9 kurzfristige Schwankungen um einen Mittelwert de;SteuersignalsU. Die dabei auftretende Differenzgrösse U. bewirkt demzufolge hohe, jedoch kurzzeitige Beschleunigungen und Verzögerungen des Verzugswalzenpaares 5, 6 und somit Bewegungen des Käfigs 12'des Differenzbildners 12 in beiden Drehrichtungen. Der Schleifer 17 des mechanisch-elektrischen Wandlers 16 führt daher nur kleine Winkeländerungen #α um die Stellung a aus.
Wird nun das Messorgan 1 oder ein Teil desselben einem langfristig verlaufenden Störeinfluss unterworfen, so bewirkt dies die folgenden Reguliervorgänge :
Das Steuersignal U1 des Messorganes 1 verändert sich gegenüber der vom mechanisch-elektrischen Wandler 16 abgegebenen Spannung U, beispielsweise in positivem Sinne. Die Folge ist eine positive Differenzspannung U. am Ausgang des Kompensators 2 und eine erhöhte Drehzahl des Verzungswalzenpaares 5, 6. Dies ergibt im Differenzbildner 12 eine Drehzahl nz - I1. des Käfigs 12'und von Null verschiedene Drehzahlen n und n. Der Schleifer 17 erfährt mithin eine Winkelverschiebung + #α, wodurch die Spannung Us ansteigt.
Besteht der Störeinfluss weiter, so arbeitet die Reguliervorrichtung im dargelegten Sinne fort, bis der genannte Störeinfluss-zu wirken aufhört. Überwiegt aber Stärke und Dauer des Störeinflusses diejenige Zeit, die der Schleifer 17 benötigt, um aus seiner dem Winkelbetrag a entsprechenden Stellung bis zu einem der Anschläge 20, 21 zu gelangen und welche Zeit vom Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 14, 15 abhängt, so wird zweckmässigerweise eine bei der Berührung eines der Anschläge 20,21 ausgelöste, in der Fig. 1 nicht näher angedeutete Alarmvorrichtung betätigt, die das Vorhandensein einer langfristig verlaufenden Störung anzeigt. Es ist weiter von Vorteil, wenn die Stellung des Schleifers 17 in jeder Lage sichtbar gemacht wird, um das richtige Arbeiten der Reguliervorrichtung in jedem Moment beobachten zu können.
Für die richtige Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es weiter von Vorteil, wenn das aus demMessorgan 1 gewonnene Steuersignal U1 vorerst einen der Zeitverzögerung dienenden, an sich bekannten Phasenschieber 30 durchläuft. Diese Zeitverzögerung hat den Zweck, die sich aus der Bewegung des Textilmaterials 9 ergebende zeitliche Differenz zwischen dem Moment der Messung im Messorgan 1 und dem Einsetzen des erwünschten Verzuges zwischen den Walzenpaaren 5, 6 und 7, 8 zu überbrücken.
Eine weitere Forderung füreinwandfreiesArbeiten der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Rückfüh- rung einer der Differenzdrehzahl n proportionalen, in einem Tachogenerator 31 erzeugtenHilfsspan- nung Us zum Kompensator 2, wodurch die Lastabhängigkeit des Antriebes des Verzugswalzenpaares 5, 6 ausgeschaltet wird, ferner die Linearität der Reguliercharakteristik sowie andere Eigenschaften verbessert werden.
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Bund 4 sind im wesentlichen analog der oben an Hand Fig. 1 beschriebenen Grundform ausgebildet, wobei für die Übereinstimmenden Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind.
Unterschiedlich für Variante A nach Fig. 2 ist, dass der mechanisch-elektrische Wandler 16 mit seinen Klemmen 18, 19 direkt in die elektrische Schaltung des Messorganes l eingebaut IM und mit diesem einen Bestandteil einer elektrischen Messbrücke 26 bildet, wobei die Stellung des Schleifers 17 des genannten mechanisch-elektrischen Wandlers 16 den jeweiligen Brückenmittelpunkt bestimmt. Die aus dieser Anordnung resultierende Brückenspannung gelangt direkt über den Phasenschieber 30 zum Verstärker 3, von wo aus die Wirkungsweise der automatischen Reguliervorrichtung auf die schon beschriebene Art erfolgt.
Eine weitere Variante B der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der an Hand Fig. 1 beschriebenen Grundform darin, dass an Stelle des als Potentiometer ausgebildeten mechanisch-elektrischen Wandlers 16 ein Drehkondensator 22 tritt, der zusammen mit dem in diesem Falle vorzugsweise als Plattenkondensator ausgebildeten Messorgan 1 den Kompensator 2 bildet. Die Bewegung des
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Rotors 23 des genannten Drehkondensators 22 entspricht wieder dem Integralwert Aa des Getrieberades 15.
Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Anordnung C, welche im Falle eines beispielsweise optisch wirkenden Messorganes 1 zur Anwendung gelangen kann. Bei dieser Variante C besteht das Messorgan 1 aus einer Strahlungsquelle 28 und einem auf elektromagnetische Wellen empfindlichen Messorgan 29, welchem ein weiteres Vergleichs-Messorgan 24 zugeordnet ist. Dieses Vergleichs-Messorgan 24 wird durch eine veränderliche Blende 25, welche vom Getrieberad 15 bewegt wird, teilweise abgeschirmt, so dass der Grad der Abschirmung eine direkte Funktion des genannten Integralwertes Aa bildet.
Selbstverständlich kann für diese Variante nicht nur Licht, sondern auch jede andere elektromagnetische oder radioaktive Strahlung benützt werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Vorrichtung zur Verhinderung von falschen Regulierwirkungen, bei automatischen Steuerungen bzw. Regulierungen von Verzugssystemen in Verarbeitungsmaschinen der Spinnerei, mit einem mit variabler Drehzahl angetriebenen Verzugswalzenpaar, einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Einzugswalzenpaar und mit einem Messorgan, welches ein dem Gewicht pro Längeneinheit des durch das-
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derseits, ferner durch ein Untersetzungsgetriebe (14, 15) zur Erniedrigung der Differenzdrehzahl (n) auf eine reduzierte Drehzahl (nj und durch einen elektrischen Regler (16), dessen bewegliches Regelglied (17, 25) durch die reduzierte Drehzahl (nd bewegt wird, wobei entsprechend der Stellung (a) des Regelgliedes (17) eine ihr äquivalente elektrische Grösse (Us) erzeugt wird,
sowie durch einen elektrischen Kompensator (2) zur Subtraktion des auf denselben geführten, von dem Messorgan (1) gelieferten Steuersignals (U.) von der elektrischen Grösse (U).