Einrichtung zur Erfassung des Nutzeffektes von Arbeitsprozessen, insbesondere desjenigen von Verarbeitungsmaschinen der Textilindustrie
Der Nutzeffekt von Arbeitsprozessen drückt sich aus als Quotient aus der effektiven Laufzeit eines oder mehrerer Arbeitsorgane, während welcher dasselbe bzw. dieselben produktiv ist oder sind geteilt durch die maximal mögliche Arbeitszeit aller beteiliten Arbeitsorgane.
Eine ununterbrochene Arbeitsleistung eines oder einer Anzahl von Arbeitsorganen während eines repräsentativen Zeitraumes, beispielsweise während eines Arbeitstages oder während einer Schichtdauer, würde einen Nutzeffekt von 100 % ergeben. Da jedoch die Arbeitsorgane einer bestimmten Wartung bedürfen, oder aber für die Zu- und Ablieferung von Arbeitsmaterial kurzzeitig stillgesetzt werden müssen, erfährt die maximal mögliche Laufzeit Unterbrechungen, die den Nutzeffekt herabsetzen. Unterschreitet dieser Nutzeffekt eine bestimmte Toleranzgrenze, wird der Arbeitsprozess unwirtschaftlich und es müssen Massnahmen getroffen werden, die geeignet sind, diese unzulässig häufigen oder langen Stillstände zu beheben.
Eine personelle dauernde Überwachung von Verarbeitungsmaschinen ist heutzutage nicht mehr tragbar. Es müssen somit Mittel und Einrichtungen geschaffen werden, welche die Zustände der Arbeitsorgane automatisch festhalten und auswerten.
Insbesondere in der Textilindustrie liegt dieses Problem offen zutage, indem hier eine Vielzahl von Arbeitsstellen gleichzeitig in Funktion stehen, jede einzelne bestimmten Betriebsbedingungen unterworfen ist und demnach von jeder Arbeitsstelle der jeweilige Zustand an die Auswertestelle gemeldet werden soll. Solche Arbeitsstellen sind beispielsweise Spinnstellen an Ringspinnmaschinen, Spulstellen an Spulmaschinen u. a. mehr. Unterbrüche und Stillstände treten dabei auf, nicht weil die Arbeitsstellen an sich einer Überwachung bedürfen, sondern weil bei Unterbrüchen des durchlaufenden Garnes solche Stillstände erforderlich sind, um entweder die getrennten Garnenden wieder zu verbinden, oder um abgespulte Hülsen durch neue, volle Hülsen zu ersetzen.
Somit weisen übermässig viele Stillstände nicht unbedingt auf ein unbefriedigendes Arbeiten der Verarbeitungsmaschine selbst hin, sondern auf andere Gründe, die vielfach auf die Qualität des verarbeiteten Materials zurückzuführen sind.
Es geht nun zunächst darum, dass jede Arbeitsstelle mit einem Sensor ausgerüstet ist, der unterschiedliche Signale abgibt, je nach dem, ob diese Arbeitsstelle in Betrieb ist, d. h.
an der Produktion beteiligt ist, oder ob sie stillgesetzt ist.
Durch die Vielzahl der vorhandenen Arbeitsstellen bedingt, ist man dazu übergegangen, die einzelnen Arbeitsstellen, bzw. die diesen zugeordneten Sensoren, in zyklischer Folge abzufragen. Das Resultat sind Impulsfolgen, die sich in vorgegebenen Zeitintervallen folgen, wobei jede Arbeitsstelle pro Intervall einmal abgefragt wird. Sofern diese Zeitintervalle kurz sind in Bezug auf den ganzen Zeitraum, lässt sich diese punktweise Ermittlung ohne Einbusse an Informationsgehalt anwenden. Zudem kommt diese impulsförmige Information über den Betriebszustand der Arbeitsstellen einer digitalen Auswertung geradezu entgegen.
Die vorliegende Erfindung schafft nun die Mittel für diese Auswertung und betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Nutzeffektes von Arbeitsprozessen, insbesondere desjenigen von Verarbeitungsmaschinen der Textilindustrie, wobei die Informationen über den Lauf oder den Stillstand einer Anzahl von Arbeitsstellen in der Form von Impulsketten ansteht und jede laufende Arbeitsstelle durch einen Impuls, jede stillstehende Arbeitsstelle durch eine Impulslücke dargestellt sind, welche sich dadurch auszeichnet, dass einerseits die Impulse der genannten Impulskette laufend auf einen ersten Zähler gegeben werden, andererseits in einem zweiten Zähler dauernd Impulse entsprechend der totalen Laufzeit aufaddiert werden,
worauf die Zählwerte des ersten Zählers durch den jeweiligen Zählwert des zweiten Zählers geteilt und der dabei resultierende Quotient nach Umformung in einen ablesbaren und/oder druckbaren Wert zur Anzeige gelangt. Die moderne Digitaltechnik erlaubt diese Zähl-, Speicher- und Rechenfunktionen mit an sich bekannten Bauelementen zu erfüllen.
Anhand schematischer Figuren wird ein Ausführungsbeispiel einer Auswerteanlage erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 das Prinzip der Ermittlung des Nutzeffektes
Fig. 2 das Prinzip eines Zählers für die Impulszählung
Fig. 3 die Zusammen-Schaltung einer Mehrzahl von Abfrageeinheiten auf ein gemeinsames Rechen- und Druckwerk.
An den Eingängen 1, 2 ist ein Impulserzeuger angeschlos sen, welcher durch einen von der Netzfrequenz abgeleiteten Taktgeber gesteuert wird und die Impulsfolgen der zyklisch abgefragten Arbeitsstellen abgibt. Diese Impulsfolgen gelangen über einen Übertrager 3 und eine Impulsformerstufe 41 auf einen Zähler 5, der somit die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitabschnitt ermittelten Impulse speichert.
In einer zweiten Zählstufe wird die Zahl der in dem betrachteten Zeitabschnitt möglichen Impulse aufaddiert, indem eine aus der an den Klemmen 6, 7 liegenden Netzfrequenz abgeleitete Impulskette, die in einer weiteren Impulsformerstufe 8, 9 gebildet wurde, einem zweiten Zähler 10 zugeführt wird.
Werden beispielsweise 10 Arbeitsstellen überwacht und alle 5 Sekunden ein Abfragezyklus durchgeführt, so fallen pro Stunde maximal
3600 x1O 7200 Impulse
5 an. Der zweite Zähler 10 zeigt somit nach einer Stunde 7200, nach einer 8-Stunden-Schicht 57 200 an. Der erste Zähler 5 dagegen kann nur im besten Fall - wenn nie eine Arbeitsstelle stillgestanden und bei jedem Abfragezyklus immer 10 Impulse aufgetreten wären - den gleichen Zählwert aufweisen wie der zweite Zähler 10.
Jeder fehlende Impuls vermindert das Total des vom Zähler 5 angezeigten Totals und der Nutzeffekt M der überwachten Maschine wird ausgedrückt durch
Zählwert des Zählers 5 Tl =
Zählwert des Zählers 10
Da die Erzeugung der Impulsfolgen der Arbeitsstellen in der Regel auf den Arbeitsmaschinen selbst geschieht, die Auswertung hingegen zentral für alle Arbeitsmaschinen vorgenommen wird, wären zur Synchronisierung der Abfragestellen mit der zentralen Auswertung zusätzliche Aufwendungen nötig. Dieses Problem ist hier dadurch gelöst, dass sowohl die Impulsfolgen der abgefragten Arbeitsstellen (Zähler 5) als auch die Impulsfolgen der total möglichen Impulse (Zähler 10) vom Netz abgeleitet sind.
Der Quotient der Zählwerte wird in einem Rechenwerk
11 gebildet und nach Umformung in eine lesbare und/oder druckbare Form in einem Drucker 12 auf einem Papierstreifen 13 ausgedruckt.
Ein schematisches Ausführungsbeispiel für einen Zähler 5 bzw. 10 ist in Fig. 2 dargestellt.
Die von der zu überwachenden Maschine ankommende Impulsfolge gelangt zunächst an Punkt 40 der Eingangsschaltung 4. In der Eingangsschaltung werden die Impulse über den bereits erwähnten Impulsformer 41 und Trennkondensator 42 an den Zwischenspeicher 43 und von dort an ein Tor 44 weitergegeben. Der Zwischenspeicher ist erforderlich, weil die ankommenden Impulse nicht synchron mit dem später zu beschreibenden Taktgeber des Zählers sind.
Vom Tor 44 gelangen die Zählimpulse über ein weiteres Tor 46 an die eigentliche Zählstufe 5, und über einen Kon densator 45 an den reset -Eingang R des Zwischenspei chers 43.
An das weitere Tor 46 können noch weitere Eingangs schaltungen 4, die analog der soeben beschriebenen aufge baut sind, angeschlossen sein.
Der Zähler 5 ist als elektronisches Schieberegister ausge bildet. Er arbeitet nach dem an sich bekannten Prinzip des
Umlaufspeichers. Er besteht aus einem Schieberegister 53 für k bits, dem eine Vorstufe 52, ein sogenannter Halb-Addie rer, und ein Übertragsspeicher 51 vorgeschaltet sind. Durch diese Anordnung ist ein Binärzähler gebildet, der die Zahl der am Eingang auftretenden Impuls in binärer Form speichert.
Für die Speicherung der für einen Zähler maximal anfallenden Zahl innerhalb einer Überwachungsphase (beispielsweise 8 Stunden) genügen 20 bits entsprechend 20 Binärstellen (220 - 106). Ein handelsübliches Schieberegister in integrierter Schaltung weist aber bis zu 200 Binärstellen auf, so dass für die vorliegende Aufgabe in einem einzigen Schaltkreis 10 Zählwerte mit je 20 Binärstellen untergebracht werden können. Hierzu muss nun aber das Schieberegister 53 an den entsprechenden Eingabestellen angesteuert werden, damit jeder Zählabschnitt die zutreffenden Zählwerte erhält.
Hierfür ist ein Steuerteil 6 vorgesehen.
Eine in einem Oszillator 60 erzeugte Bezugsfrequenz wird in einem Taktgeber 61 umgeformt und gelangt einerseits über eine Leitung 66 an den Übertragsspeicher 51, der bei jedem Taktimpuls in Zählbereitschaft versetzt wird. Derselbe Takt beeinflusst den Bit -Zähler 62 und weiter einen Wort -Zähler 63.
Der Bit -Zähler 62 registriert die 20 bits für jede Zählgruppe im Schieberegister 53, während der Wort -Zähler 63 die Zuordnung der aus je 20 Binärstellen bestehenden Bit Gruppen erfüllt. Die Decoder 64 und 65 dienen der Umwandlung des in Binärform vorliegenden Speicherinhalts der Zähler 62 und 63 in dekadische Informationen, die an je ein Tor 44 der Eingangsschaltungen 40 gelegt sind. Dadurch werden die an dem weiteren Tor 46 angeschlossenen Eingangsschaltungen der Reihe nach nacheinander an den Zähler 5 gelegt, entsprechend dem erwähnten Speicherinhalt des Schieberegisters von 10 mal 20 Binärstellen.
Die Einrichtung umfasst auch Mittel zur Auswertung der in den Zählern gespeicherten Informationen. Fig. 3 zeigt die Zusammenstellung der hierzu erforderlichen Apparaturen.
Mit 1, 1'.. - sind die jeder zu überwachenden Maschine zugeordneten Abfrageeinrichtungen bezeichnet. Die von diesen abgegebenen Impulsfolgen werden in Zählern 5, 5'... gezählt und gespeichert und auf ein Steuerwerk 14 gegeben.
Vom Steuerwerk 14 gelangen die Zählwerte auf das Rechenwerk 11, das zusätzlich die Impulszahl des Zählers 10 zugeführt erhält. Der im Rechenwerk 11 ermittelte Quotient aus den eingegebenen Zählwerten wird über den Decodierer 17 dem Drucker 12 zugeführt. Eine Schaltuhr 15 steuert die Zeitpunkte, an welchen eine Rechenoperation - d. h. das Ausdrucken der gespeicherten Zählwerte - erfolgen soll.
Diese Funktion der Schaltuhr kann auch vermittels eines von Hand bedienbaren Schalters 16 jederzeit simuliert werden, so dass Zwischenresultate ausserhalb der in der Schaltuhr 15 programmierten Zeiten abgerufen werden können.