DE102018110449A1

DE102018110449A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern

Info

Publication number: DE102018110449A1
Application number: DE102018110449.9A
Authority: DE
Inventors: Frederik Cloppenburg; Thomas Gries; Ruben Kins
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler Group SE
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2019-11-07
Also published as: EP3564420A1; EP3564420B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, mit dem ein Kontakt zwischen einer garnierten Trommel (4) und einer der Trommel (4) gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement (13, 14) oder einem weiteren Bauteil mittels einer Steuerung (23) feststellbar ist, wobei die Trommel (4) und die der Trommel (4) gegenüberliegende Walze, Kardierelement (13, 14) oder das oder die weiteren Bauteile innerhalb der Vorrichtung elektrisch isoliert angeordnet oder gelagert sind und eine elektrische Spannung zur Feststellung eines Kontaktes anlegbar ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (23) zumindest einen Analysator (24) und einen Klassifikator (25) umfasst, und der Ort des Kontaktes von der Steuerung (23) ausgewertet und anzeigbar ist und/oder der Abstand zwischen der Trommel (4) und einer der Trommel (4) gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement (13, 14) oder einem weiteren Bauteil automatisch oder manuell einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, mit dem ein Kontakt zwischen einer garnierten Trommel und einer der Trommel gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement oder einem weiteren Bauteil mittels einer Steuerung feststellbar ist, wobei die Trommel und die der Trommel gegenüberliegende Walze, Kardierelement oder das oder die weiteren Bauteile innerhalb der Vorrichtung elektrisch isoliert angeordnet oder gelagert sind und eine elektrische Spannung zur Feststellung eines Kontaktes anlegbar ist.
Das Kardierergebnis beim Betrieb einer Karde oder Krempel ist unmittelbar abhängig vom Abstand der rotierenden Walzen und einem der Walze gegenüberliegenden Kardierelement oder einer weiteren Walze wie Arbeiter- oder Wirrwalze, Abnehmerwalze oder weiteren Bauteilen. Beim Kardierabstand, welcher den Spalt zwischen der Walze und den Deckelstäben beschreibt, muss der Kardierabstand so eingestellt werden, dass ein gewünschtes Kardierergebnis erreicht wird. Sowohl der Deckelstab als auch die Walze können eine Garnitur aufweisen, wobei der Kardierabstand zwischen den Spitzen der Garnituren gemessen wird. Für das Kardierergebnis und für das Laufverhalten der Karde ist die Größe des Kardierabstandes ein wesentlicher Maschinenparameter. Ebenso ist der Abstand zwischen der Trommel und der Abnehmerwalze systemrelevant, da über diesen Abstand die Trommelbelegung und damit die Effektivität der Karde einstellbar sind.
Dabei muss bei längerem Betrieb der Karde sichergestellt werden, dass sich die Bauteile, insbesondere die Spitzen der Garniturzähne nicht berühren.
In einer Spinnereivorbereitungsmaschine führt die geleistete Arbeit, insbesondere die Kardierarbeit einer Karde, zu einer Wärmeentwicklung, wodurch die Bauelemente der Maschine erwärmt werden. Diese Erwärmung führt zu Verlagerungen und Verformungen der Bauelemente, wodurch sich die Abstände zwischen den Bauteilen verändern.
Eine Überwachung einer möglichen Kollision der Bauteile erfolgt nach der DE 102006002812 A1 , bei der zwischen zwei kritischen Bauteilen, die elektrisch isoliert wurden, eine Spannung angelegt wird und die Anzahl der elektrischen Kontakte ausgewertet wird. Allerdings kann der elektrische Kontakt auch durch ein Faser- oder Schmutzelement zwischen den Bauteilen hergestellt werden, ohne dass sich die Bauteile berührt haben.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zum Betrieb einer Spinnereivorbereitungsmaschine, insbesondere Karde oder Krempel, mit dem der Kontakt zwischen zwei Bauteilen während des Betriebs der Maschine bestimmt und der Abstand zwischen den Bauteilen über eine Steuerungseinheit eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, mit dem ein Kontakt zwischen einer garnierten Trommel und einer der Trommel gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement oder einem weiteren Bauteil mittels einer Steuerung feststellbar ist, umfasst zumindest das Anlegen einer Spannung an eine elektrisch isoliert angeordnete oder gelagerte garnierte Trommel und an eine weitere innerhalb der Vorrichtung elektrisch isoliert angeordnete oder gelagerte der Trommel gegenüberliegende Walze, Kardierelement oder ein weiteres Bauteil.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zumindest einen Analysator und einen Klassifikator umfasst, und der Ort des Kontaktes von der Steuerung ausgewertet und anzeigbar ist und/oder der Abstand zwischen der Trommel und einer der Trommel gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement oder einem weiteren Bauteil automatisch oder manuell einstellbar ist.
Als Bauteile werden im weiteren die Elemente der Karde bezeichnet, die zumindest mit der Garnitur der Trommel in Kontakt kommen können, also der Vorreißer, die ortsfesten Kardierelemente, die umlaufenden Kardierelemente, der Abnehmer, aber auch Ausscheidemesser und Absaugelemente.
Der Analysator filtert bzw. extrahiert die eingehenden Meßsignale auf relevante Daten zur Bestimmung des Kontaktortes. Der Klassifikator bewertet die gefilterten Daten anhand einer statistischen Auswertung, so dass mit sehr hoher Sicherheit der genaue Ort des Kontaktes ermittelt werden kann. Aufgrund dieser Daten ist die Steuerung ausgebildet, den Ort des Kontaktes beispielsweise mittels eines Displays grafisch anzuzeigen und/oder ein Stellelement zur Änderung des Abstandes zwischen den Bauteilen anzusteuern.
Der Analysator ist ausgebildet, zumindest die Drehzahl der Trommel, ein Kontaktsignal und einen Winkelimpuls zu verarbeiten, wobei die verarbeiteten Meßsignale des Analysators im Klassifikator mittels einer Bayes-Logik (Naive Bayes Classifier) verarbeitet werden. Mit diesen aufgeführten Meßdaten bzw. Signalen kann das Verfahren zwischen der Trommel und zumindest feststehenden Bauteilen, wie den ortsfesten Kardierelementen und/oder einem umlaufenden Kardierelement oder Ausscheidemessern, den genauen Ort des Kontaktes ermitteln. Mit der Bayes-Logik erfolgt eine stabile Auswertung der Daten, wobei über die Eingabe von Grenzwerten zwischen einem robusten oder empfindlichen System variiert werden kann.
Vorzugsweise werden innerhalb des Analysators die eingehenden Daten zumindest mittels einer ersten spektralen Leistungsdichte und der Kreuzkorrelationsfunktion ausgewertet und an die Bayes-Logik übergeben. Alternativ zur spektralen Leistungsdichte kann die Analyse der eingehenden Daten auch mit der Autokorrelationsfunktion erfolgen. Die spektrale Leistungsdichte bzw. Autokorrelationsfunktion setzt einen Filter über zeitlich begrenzte Anteile eines digitalen Signals, so dass die Leistung in einem schmalen Frequenzband ausgewertet werden kann. Damit werden Fehlinterpretationen vermieden, da das Signal aufgeteilt wird. Für jeden Teil des Signales wird das Leistungsspektrum gebildet und das Ergebnis dann gemittelt. Der Ausgabewert, der in der Bayes-Logik weiterverarbeitet wird, ist das Amplitudenverhältnis der verarbeiteten Signale.
Die Kreuzkorrelationsfunktion hat im Vergleich zu anderen Auswertefunktionen den Vorteil, dass das Kontaktsignal auf die durchschnittlichen Kontakte auf den Drehwinkel transformiert wird und mit dem individuellen Referenzsignal verglichen wird. Der Ausgabewert ist auch hier das Verhältnis der Eingangssignale zueinander.
In bevorzugter Ausführungsform können in der Bayes-Logik weitere Daten zur Wahrscheinlichkeit des Kontaktortes verarbeitet werden, beispielsweise empirische Daten aufgrund der Konstruktion der Karde (Lage- und Formtoleranzen, einseitige Erwärmung, seitlicher Faserflug, etc.) was die Wahrscheinlichkeit zur Ermittlung des Ortes eines Kontaktes auf nahezu 99 % erhöht.
Vorzugsweise kann der Kontakt zwischen der Trommel und dem Abnehmer oder dem Vorreißer ermittelbar sein, womit zwei umlaufend rotierende Zylinder mit möglicher einseitiger Unwucht sich berühren können. Hierzu ist im Analysator eine Auswertung mit einer zweiten spektralen Leistungsdichte erforderlich, die unter anderem auch das Signal zur Drehzahl der zweiten Walze verarbeitet. Die Übersetzung zwischen der Trommel und der Walze kann wiederum von der ersten spektralen Leistungsdichte oder Autokorrelationsfunktion verarbeitet werden.
Vorteilhafterweise verarbeitet die erste spektrale Leistungsdichte oder Autokorrelationsfunktion zumindest die Übersetzung zwischen der Trommel und einer der Trommel gegenüberliegenden weiteren Walze, die als Abnehmer, Vorreißer, Arbeiter- oder Wenderwalze ausgebildet sein kann, unter der Voraussetzung, dass eine feste getriebliche Kopplung zwischen den Walzen vorliegt, bzw. dass die Steuerung bei Einzelantrieben der Walzen die Drehzahl jeder Walze verarbeitet und aufgrund einer in der Steuerung hinterlegten festen oder variablen Übersetzung der Ort des Kontaktes ermittelbar ist. Weiterhin verarbeitet die erste spektrale Leistungsdichte oder Autokorrelationsfunktion die Drehzahl der Trommel und das Kontaktsignal, und leitet dieses Daten als Amplitudenverhältnis der Eingangssignale in die Bayes-Logik weiter.
Vorteilhafterweise weist auch die der Trommel gegenüberliegende weitere Walze einen Sensor zur Drehwinkelermittlung auf.
Die zweite spektrale Leistungsdichte kann zumindest die Drehzahl des Abnehmers oder die Drehzahl des Vorreißers und das Kontaktsignal verarbeiten und als Amplitudenverhältnis dieser Eingangssignale in die Bayes-Logik weiterleiten. Auch hier kann statt der spektralen Leistungsdichte die Autokorrelationsfunktion verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, weist zumindest eine elektrisch isoliert angeordnete oder gelagerte Trommel auf und eine der Trommel gegenüberliegende weitere elektrisch isoliert angeordnete oder gelagerte Walze, Kardierelement oder ein weiteres Bauteil auf. An diese Bauteile wird mittels einer Vorrichtung eine elektrische Spannung angelegt, wobei eine Steuerung einen Kontakt zwischen den elektrisch isoliert angeordneten oder gelagerten Bauteilen ermitteln kann. Die Karde oder Krempel weist erfindungsgemäß Mittel zur Feststellung der radialen Position der Trommel zu dem weiteren Bauteil auf, wobei das Signal mit anderen Signalen oder Meßdaten innerhalb einer Steuerung durch einen Analysator und einen Klassifikator ausgewertet werden.
Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, ein Signal auszugeben, mit dem der Ort des Kontaktes anzeigbar und/oder motorische Stellelemente zur Änderung des Abstandes zwischen der Trommel und den Bauteilen ansteuerbar sind.
Dabei ist die Steuerung ausgebildet, zumindest die Drehzahl und einen Winkelimpuls der Trommel (= Sensorimpuls, der bei einem definierten Drehwinkel der Trommel ausgelöst wird), sowie die Kontakte der Trommel mit einem weiteren Bauteil auszuwerten.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Karde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Detaildarstellung von Tambour und Abnehmer mit dem prinzipiellen Aufbau der Kontaktermittlung;
3 einen Aufbau der erfindungsgemäßen Steuerung zur Auswertung der Kontakte.

1 zeigt eine Karde nach dem Stand der Technik, bei der Faserflocken über einen Schacht zu einer Speisewalze 1, einem Speisetisch 2, über mehrere Vorreißer 3a, 3b, 3c, zu der Trommel 4 oder dem Tambour geleitet werden. Auf der Trommel 4 werden die Fasern der Faserflocken mittels feststehender und an einem Wanderdeckel 17 angeordneter umlaufender Kardierelemente 14 parallelisiert und gereinigt. Der entstehende Faserflor wird nachfolgend über einen Abnehmer 5, eine Abnehmerwalze 6 und mehrere Quetschwalzen 7, 8, zu einem Vliesleitelement 9 gefördert, das den Faserflor mit einem Trichter 10 zu einem Faserband umformt, welches über Abzugswalzen 11, 12 an eine nachfolgende Verarbeitungsmaschine oder eine Kanne 15 übergeben wird.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispieles beschrieben, bei dem der Kontakt zwischen der Trommel 4 und dem nachfolgenden Abnehmer 5 bestimmt wird. Erfindungsgemäß kann der Kontakt auch zwischen der Trommel 4 und dem Vorreißer 3c oder einer weiteren der Trommel 4 gegenüberliegenden Walze (Arbeiter-, Wenderwalze), oder zwischen der Trommel 4 und den ortsfesten Kardierelementen 13 oder den umlaufenden Kardierelementen 14 bestimmt werden.
2 zeigt die Trommel 4 mit ihrer Welle 4a, auf der drehfest eine Riemenscheibe 18 montiert ist. Über einen nicht dargestellten Motor wird die Trommel 4 mittels der Riemenscheibe 18 in Drehung versetzt, beispielsweise mit n1 = 600 U/min. Ortsfest am Kardengehäuse ist ein Sensor 19 angeordnet, der mit einer Messmulde 20 an der Riemenscheibe 18 zusammenwirkt. Bei jeder vollen Umdrehung der Trommel 4, wenn die Messmulde 20 am Sensor 19 vorbeigekommen ist, wird ein Signal vom Sensor 19 an eine Steuerung 23 übergeben. Aufgrund der Drehzahl der Trommel 4 kann die Position oder genauer der Drehwinkel φ1 des Sensors 19 genau interpoliert werden. Die Fasern werden von dem Abnehmer 5 übernommen, der mit einer Drehzahl von beispielsweise n2 = 60 U/min betrieben wird. Nach der DE 102006002812 A1 , auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird, können sowohl die Trommel 4 wie auch der Abnehmer 5 elektrisch isoliert gelagert sein. An beide Bauteile wird mittels elektrischer Leitungen 21 über eine Spannungsquelle 22 eine elektrische Spannung (Kondensator, Batterie, Netzanschluss) angelegt, so dass bei einem Kontakt beider Bauteile miteinander ein elektrisches Signal (Kurzschluss) von der Steuerung 23 erfasst wird. Aufgrund der Drehzahl n1 der Trommel 4 kann über den Drehwinkel φ1 der Ort des Kontaktes über den Umfang der Trommel 4 interpoliert und damit lokalisiert werden. Die Darstellung der 2 zeigt, dass der Ort des Kontaktes durch den Sensor 19 über den Drehwinkel φ1 der Trommel 4 und aufgrund der festgelegten Übersetzung n2/n1 = i_TA auch über den Drehwinkel des Abnehmers 5 bestimmt werden kann. Der Kontakt kann mit dieser Vorrichtung aber nicht entlang der Längsachse von Trommel 4 und Abnehmer 5 bestimmt werden, also der lokale Ort auf dem Umfang bzw. Oberfläche von Trommel 4 und Abnehmer 5. Insbesondere eine einseitige Unwucht, eine unsymmetrische Erwärmung oder eine ungleichmäßige Abnutzung der Garnitur entlang der Längsachse von Trommel 4 und Abnehmer 5 können zu unregelmäßigen Kontakten führen, die sich nicht genau lokalisieren lassen. Auch Faseransammlungen mit Feuchtigkeit oder Fremdpartikel können der Steuerung 23 einen Kontakt anzeigen, der nicht stattgefunden hat.
Um diese Ungenauigkeit zu verbessern, weist die Steuerung 23 nach 3 einen Analysator 24 und einen Klassifikator 25 auf. Der Analysator 24 filtert die eingehenden Meßsignale auf relevante Aspekte. Der Klassifikator 25 bewertet die gefilterten Meßsignale anhand einer statistischen Auswertung der Daten, welches Bauteil an welcher Stelle tatsächlich mit der Trommel 4 Kontakt hat.
Im Analysator 24 werden die Drehzahl der Trommel n1, die Drehzahl des Abnehmers n2 sowie das Kontaktsignal bei Berührung der Trommel 4 mit dem Abnehmer X_T-CON verarbeitet. Weitere Parameter bzw. Signaleingänge sind die Übersetzung i_TA zwischen Trommel 4 und Abnehmer 5, der Winkelimpuls I und das virtuelle Signal δ_XO (Referenzsignal). Die Übersetzung zwischen Trommel 4 und Abnehmer 5 kann durch eine feste Getriebekopplung erfolgen, oder bei Verwendung von Einzelantrieben durch das in der Steuerung vorgegebene Übersetzungs- bzw. eingestellte Drehzahlverhältnis. Liegt keine feste Getriebekopplung zwischen der Trommel 4 und dem Abnehmer 5 vor, ist es vorteilhaft, wenn auch der Abnehmer 5 einen Sensor aufweist, mit dem der aktuelle Drehwinkel des Abnehmers 5 feststellbar ist.
Der Winkelimpuls I ergibt sich aus dem Signal des Sensors 19 bei dem Drehwinkel φ1. Das virtuelle Signal δ_XO ergibt sich aus einer gemittelten Referenzmessung, wann ein Kontakt zwischen der Trommel 4 mit dem betreffenden Bauteil, in diesem Ausführungsbeispiel der Abnehmer 5, tatsächlich stattfindet. Hierzu werden die Bauteile einmalig oder mehrfach gezielt auf die Trommel 4 zubewegt, bis der Kontakt sicher ist.
Im Analysator 24 werden eine erste spektrale Leistungsdichte SLD1 oder Autokorrelationsfunktion aus den Signalen Drehzahl der Trommel n1, der Übersetzung i_TA zwischen Trommel 4 und Abnehmer 5, sowie das Kontaktsignal X_T-CON bei Berührung der Trommel 4 mit dem Abnehmer 5 verarbeitet. Als Ergebnis wird ein Amplitudenverhältnis V_SLD1 aus den hier eingehenden Signalen an die Bayes-Logik BL übermittelt.
Eine zweite spektrale Leistungsdichte SLD2 oder Autokorrelationsfunktion wird aus dem Kontaktsignal X_T-CON bei Berührung der Trommel 4 mit dem Abnehmer 5 (oder einem anderen Bauteil) und der Drehzahl n2 des Abnehmers 5 gebildet. Als Ergebnis wird ein Amplitudenverhältnis V_SLD2 aus den hier eingehenden Signalen an die Bayes-Logik BL übermittelt. Erfolgt beispielsweise eine Kontaktmessung zwischen den ortsfesten Kardierelementen 13 und der Trommel 5, kann die Bestimmung der zweiten spektralen Leistungsdichte SLD2 entfallen.
Mittels der spektralen Leistungsdichte oder Autokorrelationsfunktion wird ein Filter über zeitlich begrenzte Anteile eines digitalen Signals gelegt, so dass die Leistung in einem schmalen Frequenzband dargestellt wird.
Aus der ersten und zweiten Spektralen Leistungsdichte SLD1, SLD2 gehen die Werte V_SLD1 und V_SLD2 in den nachfolgenden Klassifikator 25 ein.
Über eine Kreuzkorrelationsfunktion KKF innerhalb des Analysators 24 werden die Daten Winkelimpuls I, das virtuelle Signal δ_XO und das Kontaktsignal X_T-CON ausgewertet. Als Ergebnis wird ein Verhältniswert V_KKF aus den eingehenden Signalen an die Bayes-Logik BL übergeben Der Vorteil dieses Auswerteverfahrens im Gegensatz zur Autokorrelationsfunktion ist die Korrelation zwischen zwei Signalen, statt von einem Signal mit sich selbst. Bei diesem Anwendungsfall der Karde kann davon ausgegangen werden, dass sowohl die Trommel 4 wie auch der Abnehmer 5 an jeweils einer Stelle ein Maximum im Radius aufweisen. Beispielsweise kann bei einem Drehwinkel von φ1 = 265° ein Radiusmaximum der Trommel 4 vorliegen, so dass hier eine Kontakthäufung mit dem Abnehmer 5 auftritt.
Ein alternatives Analysewerkzeug zur Kreuzkorrelationsfunktion KKF kann auch die Auswertung der Garniturspitzendichte sein, mit der die Anzahl der Einzelkontakte beeinflusst wird. Ein weiteres mögliches Analysewerkzeug kann die Auswertung der Relativgeschwindigkeit zwischen Trommel 4 und Abnehmer 5 sein, da mit höherer Relativgeschwindigkeit die Kontaktdauer abnimmt (empirische Varianz der Kontaktdauer).
Erfindungsgemäß hat sich die Kreuzkorrelationsfunktion KKF als wirksamstes Werkzeug zur Auswertung der o.g. Signaldaten herausgestellt, da sich hiermit zur Signalauswertung aus der Vorkardierzone, der Nachkardierzone, am Vorreißer, am Abnehmer und mit weiteren Bauteilen die eindeutigsten Aussagen zu einem möglichen Kontaktort ergeben haben. Aus der Kreuzkorrelationsfunktion ergibt sich ein Wert V_KKF , der in den nachfolgenden Klassifikator 25 einfließt.
Der Klassifikator 25 verarbeitet die aus dem Analysator stammenden Werte nach der Bayes-Logik BL, wobei in diese noch ein zusätzlicher Korrekturfaktor F(w) aus einer Wahrscheinlichkeitsbewertung W einfließen kann, in die beispielsweise eine mögliche einseitige Unwucht von Trommel 4 und in diesem Beispiel der Abnehmer 5, die einseitige Erwärmung durch den Antriebsmotor der Trommel 4, oder eine einseitige Abnutzung der Garnitur eingehen können.
Nach dem Satz von Bayes erfolgt eine Berechnung der bedingten Wahrscheinlichkeiten: $P (O | V) = {\dots \dots \dots \dots}_{P (V)}^{P (V | O) * P (O)}$

V:: Versuchsergebnis
O:: getesteter Ort hat Kontakt (z.B. mit dem Abnehmer)
P(V| O):: Wahrscheinlichkeit des vorliegenden Testergebnisses, wenn der getestete Ort Kontakt hat
P(O):: Wahrscheinlichkeit, dass der getestete Ort Kontakt hat
P(V):: Wahrscheinlichkeit des vorliegenden Testergebnisses, enthält Ergebnisse von spektraler Leistungsdichte und Kreuzkorrelation

Die Versuche haben gezeigt, dass über den Analysator 24 und der anschließenden Auswertung der gefilterten Daten im Klassifikator 25 eine Trefferquote von bis zu 99 % möglich ist, so dass der Ort des Kontaktes mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit bestimmbar ist. Damit ist auch eine gezielte achsparallele Verstellung der relevanten Bauteile (Vorreißer, Abnehmer, Kardierelemente, Ausscheidemesser oder Absaugelemente) oder auch eine einseitige Verstellung der relevanten Bauteile aufgrund einseitiger Wärmebelastung möglich, die beispielsweise eine leicht kegelförmige Verformung der Trommel, Vorreißer und/oder Abnehmer bewirken. Der mittels der statistischen Auswertung aus der Bayes-Logik BL Wert P(O/V) gibt den Ort des Kontaktes an. Dieser Wert P(O/V) kann über ein Display D oder Monitor den Ort des Kontaktes anzeigen, so dass mittels manueller Einstellung die Abstände zwischen der Trommel 4 und den Bauteilen veränderbar sind. Der Wert P(O/V) kann aber auch als Signal an die Steuerung eines Antriebes A weitergeleitet werden, womit die Abstände der Bauteile zur Trommel 4 automatisch veränderbar sind.
Aufgrund der ermittelten Daten kann eine Einstellung der Abstände zwischen der Trommel 4 und den angrenzenden Bauteilen (Vorreißer 3c, ortsfestes Kardierelement 13, umlaufendes Kardierelement 14 oder Abnehmer 5) sehr zielgerichtet und genau erfolgen.
Die Auswertung der Daten im Klassifikator 25 mittels der Bayes-Logik BL macht das System stabiler, wobei die Angabe der Unsicherheit auch eine nicht eindeutige Datenlage berücksichtigt. Mittels der Grenzwerte kann entschieden werden, ob das System eher robust (verpasste Alarme wahrscheinlich) oder eher empfindlich (Fehlalarme möglich) reagieren soll.
Im Unterschied zu diesem Beispiel kann bei einer Auswertung der Kontakte zwischen Vorreißer 3c und Trommel 4 auch die Übersetzung i zwischen Trommel 4 und Vorreißer 3c durch die erste spektrale Leistungsdichte SLD 1 oder Autokorrelationsfunktion verarbeitet werden. Auch durch die zweite spektrale Leistungsdichte SLD2 oder Autokorrelationsfunktion kann die Drehzahl des Vorreißers 3c verarbeitet werden. Vergleichbares gilt für die Kontaktmessung mit anderen beweglichen Bauteilen.
Bei einer Auswertung der Kontakte zwischen Trommel 4 und ortsfesten Kardierelementen 13 würde durch die spektrale Leistungsdichte SLD1 oder Autokorrelationsfunktion nur die Drehzahl n1 der Trommel 4 und das Kontaktsignal X_T-CON ausgewertet. Eine Auswertung durch eine zweite spektrale Leistungsdichte SLD2 oder Autokorrelationsfunktion könnte ganz entfallen.
Über die Steuerung 23 erfolgt die Ermittlung des Ortes des Kontaktes zwischen den Bauteilen. Die Steuerung 23 ist weiterhin ausgebildet, entweder ein Signal zu erzeugen, so dass der Abstand zwischen den beiden Bauteilen manuell eingestellt wird, oder um mittels des Signales eine motorische Ansteuerung beispielsweise zur Verstellung beispielsweise der Keilleiste für die umlaufenden Kardierelemente 14 zu bewirken. Ansteuerbar sind auch Lagerelemente zur Einstellung der Abstände zwischen Vorreißer 3c und Trommel 4 und/oder Abnehmerwalze 5 und Trommel 4. Selbstverständlich kann auch die motorische Abstandseinstellung zwischen den ortsfesten Kardierelementen 13 und der Trommel 4 erfolgen. Bei allen Vorrichtungen zur Verstellung der Abstände zwischen den Bauteilen können diese Achsparallel erfolgen, oder einseitig, wenn beispielsweise eine verstärkte Wärmebelastung durch den Antriebsmotor der Karde die Trommel 4 oder der Abnehmer 5 eine leicht kegelförmige Kontur bekommen hat.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Speisewalze
2: Speisetisch
3a, 3b, 3c: Vorreißer
4: Trommel
4a: Welle
5: Abnehmer
6: Abnehmerwalze
7: Quetschwalze
8: Quetschwalze
9: Vliesleitelement
10: Trichter
11: Abzugswalze
12: Abzugswalze
13: feststehendes Kardierelement
14: umlaufendes Kardierelement
15: Kanne
17: Wanderdeckel
18: Riemenscheibe
19: Sensor
20: Messmulde
21: Elektrische Leitung
22: Spannungsquelle
23: Steuerung
24: Analysator
25: Klassifikator
n1: Drehzahl Trommel
n2: Drehzahl Abnehmer
i_TA: Übersetzung Abnehmer-Trommel
X_T-CON: Kontaktsignal
φ1: Drehwinkel Trommel
δ_XO: virtuelles Signal (aus einer gemittelten Referenzmessung)
I: Winkelimpuls
SLD1: spektrale Leistungsdichte
SLD2: spektrale Leistungsdichte
KKF: Kreuzkorrelationsfunktion
W: Wahrscheinlichkeit
BL: Bayes-Logik
V_SLD1: Amplitudenverhältnis
V_SLD2: Amplitudenverhältnis
V_KKF: Verhältniswert
Fw: Wahrscheinlichkeitsfaktor
P(O/V): Ort des Kontaktes
D: Display
A: Antrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006002812 A1 [0005, 0025]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, mit dem ein Kontakt zwischen einer garnierten Trommel (4) und einer der Trommel (4) gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement (13, 14) oder einem weiteren Bauteil mittels einer Steuerung (23) feststellbar ist, wobei die Trommel (4) und die der Trommel (4) gegenüberliegende Walze, Kardierelement (13, 14) oder das oder die weiteren Bauteile innerhalb der Vorrichtung elektrisch isoliert angeordnet oder gelagert sind und eine elektrische Spannung zur Feststellung eines Kontaktes anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (23) zumindest einen Analysator (24) und einen Klassifikator (25) umfasst, und der Ort des Kontaktes von der Steuerung (23) ausgewertet und anzeigbar ist und/oder der Abstand zwischen der Trommel (4) und einer der Trommel (4) gegenüberliegenden weiteren Walze, einem Kardierelement (13, 14) oder einem weiteren Bauteil automatisch oder manuell einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Walze als Vorreißer (3c), Abnehmer (5) Arbeiter- oder Wenderwalze ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator (24) zumindest die Drehzahl der Trommel (n1), ein Kontaktsignal (X_T-CON) und einen Winkelimpuls (I) verarbeitet, wobei die verarbeiteten Meßsignale des Analysators (24) im Klassifikator (25) mittels einer Bayes-Logik (BL) verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Analysators (24) die eingehenden Daten zumindest mittels einer ersten spektralen Leistungsdichte (SLD1) oder Autokorrelationsfunktion und der Kreuzkorrelationsfunktion (KKF) ausgewertet werden und an die Bayes-Logik (BL) übergeben werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Bayes-Logik (BL) weitere Daten zur Wahrscheinlichkeit (W) des Kontaktortes verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen der Trommel (4) und dem Abnehmer (5) oder dem Vorreißer (3c) ermittelbar ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen der Trommel (4) und einem ortsfesten Kardierelement (13) und/oder einem umlaufenden Kardierelement (14) und/oder einem Ausscheidemesser ermittelbar ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator (24) die Drehzahl des Abnehmers (n2) oder des Vorreißers (3c) mittels einer zweiten spektralen Leistungsdichte (SLD2) oder Autokorrelationsfunktion verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste spektrale Leistungsdichte (SLD1) oder Autokorrelationsfunktion zumindest die Übersetzung (i_TA) zwischen der Trommel (4) und einer weiteren Walze, die Drehzahl der Trommel (n1) und das Kontaktsignal (X_T-CON) verarbeitet und als Amplitudenverhältnis (V_SLD1) an die Bayes-Logik (BL) weiterleitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite spektrale Leistungsdichte (SLD2) oder Autokorrelationsfunktion zumindest die Drehzahl des Abnehmers (n2) oder die Drehzahl des Vorreißers (3c) oder die Drehzahl der Arbeiter- oder Wenderwalze und das Kontaktsignal (X_T-CON) verarbeitet und als Amplitudenverhältnis (V_SLD2) in die Bayes-Logik (BL) weiterleitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktsignal (X_T-CON), der Winkelimpuls (I) und ein virtuelles Signal (δ_XO) mittels der Kreuzkorrelationsfunktion (KKF) verarbeitet und als Verhältniswert (V_KKF) in die Bayes-Logik (BL) weitergeleitet werden.
Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern, insbesondere Karde oder Krempel, mit einer elektrisch isoliert angeordneten oder gelagerten garnierten Trommel (4) und einer der Trommel (4) gegenüberliegenden weiteren elektrisch isoliert angeordneten oder gelagerten Walze, Kardierelement (13, 14) oder einem weiteren Bauteil, mit einer Vorrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die elektrisch isoliert angeordneten oder gelagerten Bauteile, sowie mit einer Steuerung (23), mit der ein Kontakt zwischen den elektrisch isoliert angeordneten oder gelagerten Bauteilen feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Karde oder Krempel Mittel zur Feststellung der radialen Position der Trommel (4) zu dem weiteren Bauteil aufweist, und dass die Steuerung (23) einen Analysator (24) und einen Klassifikator (25) zur Auswertung von Signalen aufweist, mit dem der Ort des Kontaktes ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (23) ausgebildet ist, den Ort des Kontaktes mittels eines Displays (D) anzuzeigen und/oder mittels mindestens eines motorischen Antriebes (A) den Abstand zwischen den Bauteilen zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (23) ausgebildet ist, zumindest die Drehzahl (n1) und einen Winkelimpuls (I) der Trommel (4), sowie die Kontakte (X_T-CON) der Trommel (4) mit einem weiteren Bauteil zu erfassen.