DE1804571A1 - Vorrichtung zum automatischen Steuern der Eigenschaften von laufenden Materialien - Google Patents

Description

PATINTANWXLTI 1 8 θ A S 7

DIPL-INO. HANS IEOtICH · DIPL-INO. ALPONS WASMfIIR

UOINItUIOt · MItINOtTIAtIIIt

das
Deutsche Patentamt Τιΐι_ΐϋίπιι.ΐιι

8 München 2

*· 17. Okt. B/We

Industrial Nucleonics Corporation, 650 Aekerman Road, ColuBbua/bhio 43202, U.S.A.

TorriohtoBf iue autoaatisehen Steuern der Eigeneohaften 1·αί·η<3·η Materialien.

Sit Brfindttng atlieht eich auf eine Vorrichtung zum automatischen Steuern der Ügensohaften τοη laufenden oder sieh bewegenden Materialien, wie sie beispielsweise in ununterbrochenen HeratellungsTerfahren ereeugt werden. Kehr im ein«einen belieht eich die Erfindung auf ein Steuergerät, welches für ein· dynaaiache Sollwertreranderang·entsprechend einen BücKkoppluogeelgnal τοη einem statistischen Yaflansrechner geeignet 1st· -

Bei solchen ununterbrochenen HeratellungsTerfahren, bei welchen

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BADORlGlNAt

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17.0k?/ er B/w«

eine variable Eigenschaft dein Material erteilt wird, ist ea üblicherweise erwünscht, den Eigenschaftswert so dicht wie möglich an einem bestirnten Grenzwert zu halten. Ss 1st Jedoch von großer Bedeutung, die Herstellung einer bedeutenden Menge an Material zu verhindern, wobei der Eigensehaftswert den Grenzwert überschreiten konnte. Während die Unversehrtheit der vorgeschriebenen Grenze ziemlich absolut eingehalten werden sollte, kann eine Verbesserung in der GesamtQualität verbunden mit einer wesentlichen Ersparnis an Herstellungskosten oft dadurch erreicht werden, daß dos Verfahren εο dicht wie möglich an der Grenze arbeitet.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System vorzusehen, welches automatisch den Regelbarkeitsgrad des Verfahrens wahrnimmt und das Verfahren näher en die vorgeschriebene Grenze oder weiter weg davon 3e nach der Regelbarkeit, wie sie durch die statistische Varianz des Verfahrens gemessen wird, bringt, während das Verfahren ständig überwacht wird, um eine Sicherheit vorzusehen, daß die Grenze in dem Fall nicht verletzt wird, wo eich die Steuerbarkeit des Verfahrene entweder langsam oder schnell verschlechtert. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Bearbeitungevorrichtung einen auf das Meßsignal ansprechenden Rechner- zur Bildung eines Rechner-ausgangssignales, welches eine Funktion der statistischen Varianz der Eigenschaft ist, und auf das Reohnerausgangssignal ansprechende Mittel zum automatischen Einstellen de'r Steuergerät e-ein Stellvorrichtung aufweist, damit sich der

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BAD

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Sollwert dem 03P«nj»«3^b nähert, wenn eich die statistisch« Varians verkleinert, und Ton dem Grenzwert zurückweicht, wenn sieb die statistische '"Varl<s*iz. erhöht.

Auf der Zeichnung ist die irilndung beispielsweise dargestellt·

1 Jtst <ein T«r«inlÄCh*eB Blocks cha Itbild eines Steuer- mrnsh der Urf indung.

Ilgur 2 zeigt In einer jgraphiBchen Darstellung zwei ¥ex.fahrens-

dichte-iunktionen, um die Durchführung eines typischen -■ Verfahrens unter herköjanlicher automatischer Kontrolle

■■■- " ta. '»eigen. ■ ■ " ■'■""""""

3 «eigt in einer weiteren graphis oh en Darstellung zwei

•^erfahreiiedichte-iunlctionen, um die Durchfuhrung eines , Terf ahrens unter automatiseher Kontrolle gemäß der Erdarzustellen.

Pigur 4 ist eine der Figur 3 ähnliche graphische Darstellung und zeigt die Durchführung eines weiteren Verfahrene unter automatischer Kontrolle gemäß der Erfindung.

Figur 5 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung.

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SAD ORIGiNAt

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Figur 6 zeigt in einem Bloekeehaltbild dae Steuereyetea nach figur 5 Mehr la einzelnen.

Figur 7 zeigt in einem Blockschaltbild mehr im eineeinen dae Alarmeyetem naoh Figur 6 eine chließ Höh dee tJberwaohungsrechnere und der Vorspannungssignalgeneratoranordnung des Rechners.

Figur 8 enthält fünf markierte Teile, wobei Figur 8a - 8e ein Bereehnungsf lußdiagramm let, um. ein dynamiechee Ziel oder einen dynamiechen Sollwert geaAee der Erfindung auf den neuesten Stand zu bringen.

In Figur 1 iat eine BearbeitungeYorriohtung 10 mit einem Rohmaterialeinlaß 12 dargestellt. Die Vorrichtung 10 erzeugt ale Auegang ein laufendea oder eich bewegendee Material H mit . einer gemäß der Erfindung zu steuernden Tarlablen Eigeneohaft. Zu diesem Zweok let ein auf die Materialeigenschaft ansprechen* dee Mefiinetrument 16 Torgeeehen, um ein den gemessenen Wert der Eigenschaft daretellendee Meßtignal zu erzeugen. Das Signal erscheint ale eine Auegangeinformation auf einer Leitung 18 Ton dem MeBinetrument 16.

Zu einer allgemeinen Bemerkung iet in Figur 1 der -variable Wert .der Materialeigenschaft als »und dae Meßeignal g (x) Identifiziert, um damit anzuzeigen, daß dae Signal eine Funktion

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τοπ ζ let. ftleaea Signal kann ηatürlieh von jeder ssahltnmÄflgen oder analogen Art aein. Es kann dem Elgenaofeafts·· wert oder der Abweichung des Eigenaohaftswertee -von einen beliebigen Wert proportional sein, oder es kann al oh gemäß einer anderen tweokmlJigen mathematischen funktion der Blgeneohaft ändern. Bas Signal g X*) wird τοη einen Steuergerät aber eint Verbindung 18a empfangen. In Erwiderung dieses Signalee wendet ein Steuergerät 20 geeignete korrigierende Einstellungen auf die Bearbeitungevorrichtung 10 tu den Zweck an, um den Material* eigenaehaftswert χ so nahe wie praktiach, an einem Sollwert oder Zielwert x_d eu halten. Die Arbeiteverbindung swi sehen dem Steuergerät 20 und der Bearbtitungsvorrlohtang ist durch die gestrichelte linie 22 dargeattllt.

Das Steuergerlt 20 ist mit einer Einstellrorrichtung 24 ausgerastet, welche die Auswahl eines Sollwertes x_d ermöglicht. In Hgur 1 1st die MtietellYorrichtung Teränderlloh duroh den schrägen Pfeil 26 dargeetellt, um eine Beeugeelnstellung g (z^) ▼oreuaehen. Das Steuerger&t 20 enthält In herkömmlicher Weise Mittel zum Terglelohan von g (x_d) mit dem variablen Signalwert g (x) von dem MeBlnatroment 18 und sum automatischen Verändern der Bearbeitungavorrlohtungeinstellung in der geeigneten Richtung und mit der richtigen Amplitude und phase in Übereinstimmung mit Abweichungen von g (x) von g (x^).

Die so-weit In Verbindung mit figur 1 beschriebene Torrichtung ist herkömmlich, und die allgemeine Anordnung der beschrieben·*

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SAD OFUGiNAi.

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Teile let in einer grölen Tereohiedenheit τοη formen von bekannten Terfahrenakontrollsystemen Terkörpert, Die DurchitlhruBg soloher Systeme ist durch die Dichtefunktionen in figur 2 dargestellt.

In Figur 2 «teilen Tom Nullpunkt entlang der x-Achsβ gemessen« Entfernungen Werte χ der gesteuerten Eigenschaft des Material« 14 dar. Tob HuIIpunkt entlang der y-Achae gemessene Entfernung·« sollen Zahlen oder Anzahl τοη gleichen zusätzlichen Längen dee* Materials 14 darstellen. T^ stellt den 4ureh die Einstellung der Steuergeräteinst ölvorrichtung 24 ausgewählten Sollwert dar. Das automatisch« Steuergerät T«r«uoht, ζ konstant bei des Wert t_d zu halten· Wenn dieses möglich wäre, würden alle κα-efttzliehen längen des Materials 14 den gleichen Wert x_d ^für die gesteuerte Eigenschaft haben·

Aufgrund der eigentümlichen Veränderlichkeit der Materialien und Maschinen haben Jedoch die zusätzlichen Materiallängen nioht alle den gleichen x-Wert, sondern eine Streuung τοη Warten einschließlieh τοη Werten, welche grOfier und kleiner als x_d sind, wie es beispielsweise durch die Dichtefunktion y s t^{r) dargestellt ist. für 3«den Punkt auf dieser larr® soll der Abstand oder die Entfernung y die Anzahl τοη zusätzlichen Längen des Materials 14 mit dem entsprechenden Eigenschaffswert χ darstellen.

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SAD ORlGINAt

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Der Durchschnittswert für χ in allenjöen in frage

zusätzlichen Lfingen ist der Wert 5 oder der Mittelwert, Dae automatische Steuergerät 20 ist in allgemeinen in der Lage, den Mittelwert χ sehr dicht an dem Sollwert x_fl zu halten, wie es dureh die HMhe der ausgezogenen senkrechten Linie an de« Wert χ zu der gestrichelten senkrechten Linie hei dem Wert «a dargestellt ist.

Alle Verfahren zeigen jedoch einen bestimmten Betrag an Streuung, d.h. ein Streubereich der x-Werte in den zusätzlichen Materiallängen· Die Stauung wird zweckmäßig dureh die statistische Varianz 6 oder die Quadratwurzel 6 gemessen, auf welche als Normalabweiehttng Bezug genommen wird. In Figur 2 iet die Normalabweichung <jf« für die Kurre y = f| (x) als die Entfernung entlang der x-Achse τοη dem Wert des mittleren χ zu dem Winkelpunkt pj dargestellt, wo die zweite Ableitung der Kurve Null ist. Sichtbar ist dies der Punkt, wo die Kurve den steilsten Anstieg hat und sich von dem konkaven zu dem konvexen Teil ändert.

Wenn die gesteuerte Ügenschaft eine normale Streuung der Werte hat, wie.es dureh jede der Kurven in Flg. 2 dargestellt iet, haben ungefähr 68,3 # der zusätzlichen Materiautogen x-Werte zwischen χ - <Γ und χ + (J, das heißt innerhalb einer Normalabweichung von dem mittleren x. In gleicher Weise haben 95, 4?ί der zusätzlichen Längen Werte innerhalb zweier Konnalabweichungen (2<f) des Mittelwertes und 99»7^ haben Werte

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innerhalb τοπ drei Normalabweiohungen (3tf) des Mittleren Wertes x.

I» allgemeinen soll ein Verfahren innerhalb der Grenzen von ±36 ▼on dem Mittelwert gesteuert werden. Obgleich gelegentlich Werte rpn χ außerhalb dieser Grenzen vorkommen, werden derartige Vorkommnisse als zufällig betrachtet. Mathematisch erstrecken sieh die Karren der Dichtefunktionen in die TJnendliehliehkeit auf beiden Seiten von dem mittleren χ und nähern sich asymptotisch der x-Aehse. Von dort spielt es mindestens in der Theorie keine Rolle, wie weit entfernt von dem erwarteten Mittelwert eine Grenze für eine größere Sicherheit eingestellt werden kann, und esist immer eine begrenzte, jedoch kleine Wahrscheinlichkeit vorhanden, daß die Grenze überschritten werden kann.

Bei den meisten beispielsweise in Figur 1 dargestellten Verfahren zur Herstellung eines Materials 14 1st ein Grenzwert ▼on großer Bedeutung insofern vorhanden, als der Wert χ nicht die Möglichkeit haben sollte, den Grenzwert zu überschreiten. Dies kann entweder eine obere oder eine untere Grenze sein, wie es durch den Wert x^ in Pig. 2 dargestellt 1st. Zur gleichen Zeit ist es gewöhnlich erwünscht, den Wert χ so dicht wie möglich an der Grenze zu halten.

Ein klassisches Beispiel ist die Herstellung von Reifeiigewebestreijien für Kraftfahrzeugreifen. Mit Bezug beispielsweise

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j,. ' .; , „ ί BADORiGlNAt

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auf Pig. 1 kann die Bearbeitungavorrichtung 10 einen Gunnikalander enthalten. Das dem Kalander zugeführte Material 12 kann aus einer Mehrzahl τοη synthetischen fäden, SohnOrtn oder Corden and einer Maeee au· rohem, synthetischem Gummi bert«h··· Der Kalander bringt ein· Gummisehicht auf jede Seite der Sebjrttr· oder Korde auf. Bei diese» Beispiel besteht die variable Btf«a» •ehaft χ des Materials 14 aus der Dloke der Gumischioht· Ble·· Dioke wird ständig duroh das Instrument 16 gemessen, welche· in diesem falle üblicherweise einen Betaetrahlungsdlokeniteeeer enthält. Das Steuergerät 20 spricht auf ein Ausgangseignal von dem Messer an und stellt automatisch den Abstand zwischen den Kalanderrollen ein, um die Dicke der Gummisohieht so nahe wie mOglich an dem Sollwert χ^ zu halten.

Die Schicht kann jedooh nicht mit vollkommener Gleichförmigkeit wegen verschiedener Tarlabln aufgebracht werden. Beispieisweis· kann die Gummimasse nioht mit einer vollkommen gleichförmigen Zusammensetzung und Plastizität hergestellt werden. Die Ksianderrollen und ihr« Lager können nioht vollkommen rund gemacht werden. £· besteht notwendigerweise ein gewisser Betrag an Spiel in den sieh bewegenden Teilen, und dies führt zu einer Erhöhung des normalen Verschleißes. Umgebungstemperaturänderringen verursachen ungleichmäßige Ausdehnungen und Zusammensiehungen der sich bewegenden Teile. Es ist ein bestimmter Betrag an Spiel oder toten Gang in den Getrieberädern und Einstellhebeln vorhanden, duroh welohe das automatische Steuergerät 20 eine Kontrolle über den Rollenabstand ausübt. Die Schiohtdickftvsr-

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änderungen kommen bei verschiedenen Frequenzen vor. Einige Änderungen geschehen so schnell, daß sie überhaupt nicht durch die Wirkung des Steuergerätes beeinflußt werden können. Um am wirksamsten den gröflten Sohichtdiokenveränderungen zu begegnen, mu8 das Steuergerät in solch einer Weise Einflufl nennen, daß einige der geringeren Dickenveränderungen tatsächlich schlechter gemacht werden.

Wenn der Reifen aus der durch die Maschine erzeugten Helfengewebeeinlage aufgebaut wird, Überlappen sich mehrere Schichten oder Einlagen dieser Reifengewebeeinlage in der Karkasse dea °. Reifens. Die Ghimmieöhlohten bilden ein Kissen zwischen den Schnüren oder Korden. Wenn diese Gummischichten zu dünn aind, hat das konstante Durchbiegen de3 Reifens und das Schlagen gegen die Straßenoberfläche einen sohneilen Verschleiß und Abrieb zwischen den Schnüren oder Korden der Einlagen zur Folge, ^ bis eine oder mehrere Korden durchgeschnitten werden und brechen und möglicherweise ein Ausblasen und einen Unfall zur Folge haben.

Um sich gegen solch ein Vorkommnis zu schützen, setzt der Hersteller eine untere Grenze oder eine mindest annehmbare Dicke für die auf die Schnüre oder Korden in der Gewebeeinlage aufgebrachte Gummischicht. In Figur 2 ist solch eine untere Grenze durch den '.Vert x^ dargestellt. Die ausgewählte, automatische Stcuergerätsollwert- oder Zieldicke x, muß wesentlich größer als x,- sein, um einen Sicherungszuschlag vorzusehen.

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Wenn auf diese Weise die unvermeidbaren Veränderungen zur Folge heben, daß einige der zusätzlichen Einheitslängen Dicken kleiner als x_fl haben, sind diese Dicken mit Auenahm« für einige eögliche zufällige Vorkommnisse noch größer als der untere Grenzdiokenwert x·. Wenn beispielsweise die Dickenstreuung wie durch die Kurve y = f₁ (x) ist, so werden einige Einheitslängen des Materials eine Dicke x«j haben, welche wesentlich kleiner als der Sollwert x*, aber noch größer als die untere Grenzdicke x, ist.

Beim Einstellen seines Zieles muß der Hersteller jedoch die Tatsache in Rechnung stellen, dafl die Veränderungen in seinen Verfahren ebenfalls zur Polgehaben, daß einige Materiallängen viel größere Dicken als der Sollwert x^ hoben. Beispielsweise haben einige Kateriailängen, wie durch die gleiche Kurve y a fί (x) gezeigt ist, eine Dicke x_2> und diese ist viel größer als der Grenzwert x^. Diese Übermäßige Gueaidioke hat unglücklicherweise eur lOlge, daß die Reifenschichten oder -einlagen ssu etelf sind, eo daß eine übermaßige leistung erforderlich ist, üb dat normale Biegen des Reifens im Betrieb zu erzeugen. Diese Energievernichtung erzeugt eine übermäßige Wärme, welche mit der Zeit zur Folge hat, daß die vulkanisierte Verbindung zwischen den Schichten und Einlegen fehlerhaft wird und sich die Schichten trennen. Im allgemeinen kann eine übermäßige Gummidicke auf der Reifengewebeeinlage die lebensdauer eines Reifens erheblich verkürzen. Darüber hinaus ist der im

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übermal verwendete Gummi kostspielig für den Hersteller, und ββ können erhebliche Ersparnisse erzielt werden, wenn eine solche übermäßige Verwendung Termieden werden kann.

Aus den oben angefahrten Gründen ist es in höchstem Maße wünschenswert, den Sollwert x* so auszuwählen, daß er so nahe wie möglieh an dem Grenzwert x^ liegt. Gleichzeitig muß der Sollwert wegen der kritischen Natur des. unteren Grenzwertes *£ ausreichend größer als x, sein, um sicherzustellen, daß ier Wert von χ selten, wenn überhaupt überschreitet oder kleiner als x^ wird.

Die Dichte, mit welcher der Sollwert ar^ an dem Grenzwert eingestellt werden kann, hängt von dem Betrag an Streuung des Verfahrene gemessen durch den kalkulierten Wert der statistisehen Varianz € oder ihrer Quadratwurzel <5* , der Hormalabweichung ab. Die Varianz kann durch die Formel kalkuliert wer- w den

Variant =<5² - -^

Hierbei stellt d"dit Hormalabweiehung dar, χ ist der gemessene Wert für die in Präge stehende variable Eigenschaft (wie Iteiepielsweise der Dicke der Gumraischioht in dem Reifen) bei einer gegebenen zusätzlichen Länge des Materials, K ist die Am;βhl von zusätzlichen längen, deren x-Werte gemessen werden, und x. zeigt an, daß alle die gemessenen x-Werte zum Quadrat er-

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hoben und dann addiert- werden. Die Menge

1st der Hittelwert, welcher durch Addieren aller der x-ferte und Teilen duroh die Anzahl von MuBtern kalkuliert wird, um den Durchschnittswert τοη χ zu bekommen,

führend es ein· siealich mühse-lige Aufgabe ist, Tlele Master zu meaaen und die Marlene oder Kormalabweichung alt der Hand zu bereichnen, stehen automatische Rechner zur Verfügung, welohβ mit einem automatischen Meßinstrument wie bei 16 in 'ig. t Terbunden werden können, um die Tarinae oder 0-Werte periodisch oder automatisch vorzusehen. Solche Torrichtungen können Analog· rechner beispielsweise τοη der Art sein, wie sie in der US-Patentschrift 2.965.500 beschrieben sind, Sie können τοη einer Hybrid- , teilweise Digital- und teilweise Analogart sein, wie sie in der ÜS-Patentsehrift 3.150.253 beschrieben sind, oder es kann sloh um spezielle Digitalrechner handeln. Zn gleicher Welse sind Allgemein-fcweokdigitalreehner dazu geeignet, unter Verwendung τοη bekannten Programmen dlt statistische« Quantitäten Eucomatisch zu berechnen. Die tatsächlich durohgtfflhrten Berechnungen können gemäß den oben beschriebenen oder gleichwertigen mathematischen Gleichungen sein, welche so ausgeführt sind, daß öle am besten der Betriebsart der besonderen Art dt· Terwendeten Rechners sich anpassen. In Pig. 1 ist ein automatlseher Varianireoliner 30 mit der Ausgange signal! ei tun* 18 τοη dem Meßinstrument 16 Terbunden d irgta t all t ·.!>·*· YftHani-

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BAD ORfGfNAi

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rechner 30 sieht ein Ausgangssignal 6 (χ) iuf einer Leitung

2 32 Tor, welehee für den Wert Varianz 6 der gesteuerten Eigensohsft des Materialβ 14 kennzeichnend ist.

Wie durch die beiden Dichtefunktionen y = f₁ (x) und y ■ f ₂ (*) in Figur 2 dargestellt ist, ist der Wert für die Varianz eines gegebenen Verfahrens nicht konstant, sondern unterliegt einer Änderung mit den Verhältnissen, unter welchen das Verfahren durchgeführt wird. Die Kurve y » f₂ (x) beispielsweise kann In typischer Weise die Streuung von x-W-erten darstellen, was als ein "guter Tag" bezeichnet werden kann, wenn die den Verfahren mgβführten Rohmaterialien 12 vielleicht gleiohföreig sind , wenn sich die Masohinerie in bestem Zustand befindet und eine ausgezeichnete Kontrolle über das Verfahren ausgeübt wird. Hier sind die x-Werte dicht um den Mittelwert χ gruppiert,

und die Varianz ^₂ und Sormalabweichung ^₂ haben kleine Werte.

In olntr ihaliehen Ytlat kann die Kurve y * f₁ (x) dl· Streuung von x-¥erteii an eine« •sehleehten Tag" darstelle«, wenn vi »1-ltioht die Roheaterlali«* verhlltBisaifiif ctiiflalthfQrslg »ittÄ, wenn die Maeohinerie abgenutzt 1st oder aus dar Einstellung herauskommt, und wenn im allgemeinen oine verhältniaitäflig schlechte Kontrolle Über das Verfahren ausgeübt wird. Hler sind die x-Werte ziemlich weit um den Mittelwert 5 verteilt,, und die Varianz und Vormalabweiohnng <f j haben verhältnismäßig grofle Werte. Wenn die Zeitdauer eines "Tages· dazu benutzt

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BAD OWGlNAi

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worden ist, üb die Änderung der Verfahrenssteuerbarkeit mit der Zeit darzustellen, hat sich tatsächlich herausgestellt, daB bedeutende Änderungen über riel kürzere Zeitspannen wie beispielsweise Stunden oder sogar wenige Minuten eintreten können·

Wenn ein Hersteller anfängt, ein gegebenes Material 14 für die erste Zeit in herkömmlicher Weise oder mit einer neuen oder kürzlich überholten Maschinerie oder mit einer neuen

Staueranordnung zu produzieren, beginnt er es durch Einstellen seines Ziel- oder Sollwertes x^ bei einem beträchtlichen Abstand von dem kritischen Grenzwert x^. Jedesmal dann, wenn dieses Material läuft, werden eine oder mehrere Berechnungen

der Varianz 6 und bzw. oder der Hormalabweichung durchgeführt. Gegebenenfalls wird eine Varianzaufzeichnung aufgespeichert, und dies gestattet es, eine angemessene Sohätzung der zu erwartenden maximalen Streuung zu machen. Der gegebenenfalls ausgewählte Sollwert x_d wird üblicherweise auf die während der schlechteaten Durchführungen des Verfahrene erhaltenen Varianz— oder Normalabweichungszahlen gestützt.

Wenn beispielsweise Bit Bezug auf Fig. 2 cf ₁ so angesehen wird, daß es die Hormal-abweiohung an den "schlechten Tagen" und <Tg ;Je Hormalabwelehung an den "guten Tagen" darstellt, wird das Ziel X^ gewöhnlich bei einem Wert mindestens gleich dem x^ + eingestellt. Bei diese» Sollwert wird erwartet, daß selbst an

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den schlechtesten Tagen nicht mehr ale ungefähr drei Einheitslängen des Materials in zweitausend x-Werte kleiner ale der untere Grenzwert x_T haben. Diese Praxis ist ein Kompromiß»

Jj

welcher den Wunsch in Rechnung stellt, einerseits so dicht-wie möglich an der unteren Grenze Xj₁ zu arbeiten, um ein besseres Material tu erzeugen, während eine' maximale Eraparnis an Rohmaterialien verwirklicht wird. Andererseits ermöglicht diese Praxis in hoffnungsvoller Weise einen genügenden Sicherungszu-P schlag, eo daß in den erwarteten Augenblicken, wo das Verfahren eine schlechte Durchführung vom Standpunkt der Variabilität ans zeigt, »i*4, wenn überhaupt, wenig Material erzeugt,wird wobei der Wert der gesteuerten Eigenschaft die kritische Grenze überschritten hat.

Die in Figur 1 dargestellte Erfindung verwendet den Varianzrechner 30 als ein Element in einer Eil okkopp lunge anordnung, wodurch die Varianz automatisch und sich wiederholend vorzuga- ^ weise alle paar Minuten erreehnet wird, und der Sollwert χ ^ für das Steuergerät 20 automatisch und sich wiederholend gemäB den errechneten Varianzwerten wieder eingestellt wird. Zu diesem Zweck führt der Varianzxechner 30 einerSteuergerät-

Sollwerteinetellvorrichtung 34 ein Signal C (x) zu, welches

ρ
für die errechnete Varianz ό der gesteuerten Eigenschaftswerte χ kennzeichnend ist. In Beantwortung dieses Signalea verändert die Sollwerteinstellvorrichtung 34 automatisch die Einstellung 26 der Einstellvorrichtung 24 für das Steuergerät 20.

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Wie In Figur 1 dargestellt ist, lat die Sollwert*inetellY#rrlehtung 34 durch eine Verbindung 36 mit der Einstellvorrichtung 24 gekoppelt, eo daß jedesmal, wenn eine neue Varianzzahl durch den Rechner 30 bereohnet ist, ein neues Bezugssignal g (x^) der ElnstellTorrichtung ssugefUhrt wird.

Das Arbeiten dieser Anordnung und ihr Einwirken auf das Verfahren wird mit Bezug auf Figur 3 erklärt. Wenn angenommen wird, daß daa Verfahren anfänglich alemiloh,schlecht mit einem wesentlichen Te rand erungemaS durchgeführt wird, kann die Streuung oder Verteilung der x-Werte wie durch die Dichtefunktion y - f., (x) sein. Das Yorhtrrschende Maß an VartattLlt&t oder Streuung wird durch die lomalabweiehung <5*-j anger ei gt. Der Yorhtrrschende Sollwert für die gesteuerte Variable χ ist x^. Die SteuergerMteinstellYorrichtunf 24 hat einen entsprechend·» Sollwert g (x<j-j)· Das Steuergerät 20 Yergleioht ständig da· Signal g (χ) γόη du M ·£ instrument mit dem Sollwert signal g (X(3i) und uoht geeignete Einstellungen für dl· Bear&eitung·- Yorrlohtnnf 10» um den Mittelwert X₁ la wesentlichen fleloh dem Sollwert χ «u halten. Da der Mittelwert X₁ wie darf·-

d1 ^J

»teilt etwas sehr ale 3^₁ (drei Ior»alabweichungen) Ton de» Grenzwert 1st, wird der gesteuerte lügeneohaftewert χ kacna, wenn Überhaupt den Ortntwert überschreiten·

Angenonnren

ir 4er Aftft-ehee, daß zu einem späteren Zeitpunkt ein oder mehrer· der fur die Verf ahreneYarlabili c/it verantwortlichen naehttllif an

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SAD ORiGINM.

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Terhältnisse verbessert werden, nachdem beispielsweise eine Terhältnifmäßig schlechte Menge an nicht gleichförmigen Hoh-■aterialien durch das Verfahren gelaufen ist und eine gute Menge an gleichförmigem Rohmaterial hindurchläuft. Yenn «ice bteeere Steuerung vorherrscht, kann die Streuung der z-Werte wie durch die Dichtefunktion y - fg(z) dargestellt sein. Des neu·, kleinere Auemaß an Tariabilität oder Streuung wird, duroh dl· neue, kleinere Hormalabwelchung tf"₂ angezeigt.

Diese neue Normalabweichung wird duroh das Ausgangssignal ό (ζ) Ton dem Yariansreehner 30 bei der nächsten der sich wiederholenden Berechnungen angezeigt. Entsprechend diesem neuen Signal verändert die Steuergerätsollwerteinstellvorrlehtunf 34 die Einstellung an der Steuergerftteinstellvorrichtung 24 und führt somit einen neuen Steuergerätsollwert g (Xj₂) entsprechend einem neuen Ziel- oder Sollwert X^₂ ^{für aie} gesteuerte Eigenschaft ζ KU. Die Eiohtung der Sollwertwiedereinstellung ist so, daß sich der neue Sollwert Z^₂ den Oreniwert x^ nähert, wenn sich die Tiriant verkleinert.

Das Steuergerät 20 vergleicht jetzt das Signal g (z) von dem Meßinstrument 16 mit dem neuen Sollwertsignal g (',jp) ^uni stellt automatisch die Eearbeitungsrorrichtung eo ein_t daß ein Material mit einem neuen Mittelwert Z₂ für die gesteuerte Eigenschaft erzeugt wird, welcher sehr dicht an dem neuen Sollwert x._o liegt. Da Jedooh die neue Hormalabwciohung O^

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des besser gesteuerten Verfahrens kleiner als die vorherige ITormalabweichung 6* i*st, ist der neue Mittelwert-Xg etwas mehr als 3d" (drei Kormalabweichungen) von dem Grenzwert x_Tt und der gesteuerte Eigenschaftswert χ wird kaum, wenn überhaupt den Grenzwert überschreiten.

Das Arbeittn der SollwerteinStellvorrichtung 34 verläuft in der entgegengesetzten Richtung, wenn sich die errechnete Varianz vergrößert. Beispielsweise kann sich zu irgendtiner

künftigen Zeit die über das Verfahren ausgeübte ausgezeichnete Steuerung etwas verschlechtern,so daß die Streuung oder der Streuwert der X-Werte ungefilhr zwischen dem durch die Kurve f-, (x) und dem durch die Kurve f₂ (x) gezeigten liegt. Diese Veränderung hat einen vergrößerten Verier, ζ wert zur Po Ige, welcher durch den Ausgang des Varianzrechners 30 bei einer folgenden der sieh wiederholenden Varianzrechnungen angezeigt wird. Infolgedessen veranlasst die Sollwerteinstellvorrichtung 34 ein Zurückgehen des Sollwertes von dem Grenzwert, so daß ein neuer Sollwert irgendwo zwischen x^« und x,.j festgestellt wird·

Bas Arbeiten des Systeme kann dadurch, daß es ein Annähern des Sollwertes und damit des Mittelwertes an den Grenzwert

veranlasst, wenn sich die Varianz verkleinert, oft bedeutende Verbesserungen
SMU in 3er Geeamtqualität oder Eignung für den Zweck eines Produktmaterials wie beispielsweise bei dem oben angegebenen Beispiel in dem EeifenerzeugniG vorethen. In diesem Fall beetinmt das Syetejn automatisch, wenn eine gute Steuerung

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BAD OBlGlNAt

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über das Kalanderverfahren ausgeübt wir* und reduziert automatisch den übermäßigen Sicherungszuschlag, welcher Terenlasst, dal tu Tlel Gummi auf die Reifenschnüre oder -kord· gelegt und daiurch die lebensdauer der Reifen Terkttrzt wird. Gleichzeitig erspart das Syetea des Htreteller die Kosten τοη tibernätig terbrauchtem Qummi. Kurs gesagt, es ermöglicht ihm, ReI-fenware τοη besserer Durchschnittsqualität bei niedrigeren Kosten zu erzeugen·

■ t

Umgekehrt sieht das Arbeiten des Systeme, wenn es ein Zurückweichen des Sollwertes und damit des mittleren Wertes τοη dem Orenswert Terursacht, wenn sich die Varianz erhöht,

Sicherheit
eine/e*ee gegen die unbeabsichtigte Produktion eines bedeutenden Betrages an Material Tor, welches unannehmbar ist, well der kritische Grenzwert nicht aufrechterhalten wird. In diesen Tall bestimmt das System automatisch, wenn eine gute Steuerung Ober das Terfahren nicht ausgeübt werden kann und erhöht automatisch den Sioherungszusehlag, ao daß die kritisch« Ortnse nicht wesentlich Terletzt wird.

Die obigen Irklärungen be*ogen sich im allgemeinen auf Terfahren, bei denen die kritische Grenze eine tiefere örente x^ 1st. wehrend nur ein besonderes Beispiel, und zwar da* der Oammlschichtdicke τοη Helfen im einzelnen auseinandergesetzt «orden lot, liegen gleiche oderaaeloge Situationen mit Bezug tvf TörfahreneTeleble in Tiel«η anderen Industriezweig·!^ «i·

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beispielsweise Papierherstellung, Stahlbandrollen, Galvanisier· straßen, Straßen Ton dünnen Platten, Kunststoffstrangpressen oder -kalandern, üb eräugeverfahren, viele ehemische Proftsse und dgl. vor. Bei allen diesen Industrien iat es von großer Wichtigkeit, titmilch absolut die Integrität von aindestent einer Qualitätsgrense aufrechtzuerhalten, während die Yerwertung oder Terwendung eines wertvollen Bestandteiles vergrößert wird·

Im Fall von anderen Verfahrensvariabeln ist es wünschenswert, den gesteuerten Eigenschaftswert so groß wie »öglich ohne Oberschreiten eines oberen Grenzwertes beizubehalten· Dies 1st beispielsweise der Fall bein Steuern des prozentualen Feuchtig· keitagehaltes von durch eine Langsiebmaschine oder andere Art von Papiermaschine hergestelltem Papier. Mit Bezug auf das System nach Figur 1 weist die Bearbeitungsvorrichtung 10 eine Papiermaschine auf. Die der Haschine zugeführttn rohen Grundmaterialien 12 sind große Merngen an Wasser gemischt alt »inta sehr kleinen Gewiohtsproientaatz an Zellulosefaaer. Hn grofer Betrag an Wa ■ β er wird bei dtn folgenden Stufen der Taktiuatatwässerungevorrichtung, Dmökabschnitten und eines wiegtdehnten Trookenabsehnittes entfernt, wo die Papierbahn beispielsweise durch eine Reihe von !rockentrommein läuft, welche dureh drutk· geregelten Dampf beheizt sind, um das endgültige Papierblattmaterial 14 auf einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt zu trocknen. Die zu steuernde Materialeigenschaft ist hier die variable prozentuale Feuchtigkeit ι in den Blatt oder dte Bahn 14.

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ein Zu diesem Zweck sieht ein Feuchtigkeitsmesser 16/fttr die prosentuale Feuchtigkeit kennzeichnendes Signal g (x) zu einem Steuergerät 20 und einem Yarlanzkonputer 30 ror. Das Steuergerät 20 kann eine -verhältnismäßig einfache Yorrichttmg sun Regeln des Dampfdruckes in den Trocknern oder «In Kontrollrechner mit einem verhältnismäßig Tenrlokelten Terfahren eeln, welcher die Geschwindigkeit der gesamten Papiermaschine regeln kann. Das Steuergerät spricht auf das Signal τοη dem Mefiin-.strument an und stellt die Papiermaschine 10 so ein, dafl der Feuchtigkeitsgehalt in der Bahn 14 so dicht wie möglich an einem Sollwert liegt.

Es iet erwünscht, den Feuchtigkeitsgehalt so hoch wie möglich aus den einen oder anderen Grunde zu halten. Die meisten Drucker bevorzugen ein Papier mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, da es die Druckerschwärze besser annimmt und dlmeneionemäfllg ttabiler ist, so daß ein genaueres Registrieren der monochromatischen Abbilder erreicht werden kann. Das Trocknen des Fapieres alt Hitie wie in den Dampftrocknertrommeln dee frockenabsohnittes der Papiermaschine ist sehr kostspielig,

unwirtschaftlich keine

und es ist/»la* »•teh» ia^t^efragthfceAt. und/TSr aparnl s, den Feuchtigkeitsgehalt mehr als wirklich notwendig ta reduzieren. Papier, welches ganz trocken ist, hat weniger Widerstand gegenüber Zerreißen und erhöht somit die Wahreohelnliqhkeit von teueren Bahnbrüchen. Manche Papiermaschinen sollen trocknerbegrenzt insofern sein, als die Geschwindigkeit der Papiermaschine durch die Fähigkeit der TroekenTorrlohtungen

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,....■; ■:.,,- BADORlGiNAi,

aa ··

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begrenat 1st, Feuchtigkeit aus dem Papier tu entfernen. Sli« trooknungabegrenste Maschnine kann bei maximaler Geschwindigkeit, um eine maximale Produktlonsgesohwlndigkeit tu erreiohen-, nu? dann laufen, wenn der hochstzulässige Betrag an Feuchtigkeit Ib dem Papier verbleiben kann·

Andererreite ruß der Hersteller aus verschiedenen Gründen einen oberen Grenzwert für den Betrag an Feuchtigkeit welcher in dem endgültigen Blatt oder in der endgültigen »leiben kann· Papier mit übermütiger Feuchtigkeit hat ein* Weichheit und einen Durchhang, was ein Aufwinden zu einer Spule schwierig macht· Sa kann auch schwa» werden, wo dia Uohtdurahlftssifkeit des feuchten Papier es ein schwarzes Aus« sehen verursacht, wann es auf die Spule aufgewickelt wird· "Schwärsee Papier" wird niemals zu Abnehmern befördert und oaf für ein kostspieliges Auffrischen zurückgeschickt werden.

Des Arbeiten de« Systemeβ nach Figur 1 beim Steuern eines Terfahrens mit einem oberen Grenzwert ist in Figur.4 dargeatellt. Dort ist der obere Grenzwert beispielsweise für dia maximal eullesige, prozentuale Feuchtigkeit auf x_fi eingestallt, Wenn sich die Ta rl an ζ erhöht, beispielsweise auf eine Wert- * charakteristik von der Dichtefunktion y * f»(x), verursacht die Sollwerteinatellvorriehtung 34 ein Reduzieren dos Sollwertes auf Xj,, woraufhin das Steuergerät 20 den Mitt*lw<prt '■ auf x, sehr dicht «ei χ., reduziert und aufreehterafiit»

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Wenn sich die Tarlenz verkleinert, beispielsweise auf ein· Wertohartkteristik von der Dichtefunktion y = f^ (x), verursacht die Sollwerteinstellvorriohtung eine Erhöhung des Sollwertes auf x^,, woraufhin das Steuergerät 20 den Mittelwert auf »,, sehr dicht bei χ_ΛΑ erhöht und darauf aufrechter-

4 «4

hält. In diesem fall, wie in dem in Fig. 3 dargestellten fall soll sich der Sollwert dem Grenzwert nähern, wenn die YarlauB abnimmt, und von den Grenzwert zurückgehen, wenn sich die Tarian· erhöht.

Einige industriell· Verfahren können nutebringend mehr al· ein Controllsyetem verwenden, welches in einer oder beiden von den beiden in den figuren 3 und 4 dargestellten Arten arbeitet. Eine Papiermaschine kann beispielsweise ein feuchtIfkeitskOBtrollsystem verwenden, welches die in figur 4 beschriebene Betriebsart verwendet, und zusätzlich kann ein Gewiohtsgrundkontrolleystem vorgesehen werden, welches die Arbeitsmethode n»ch figur 3 verwendet. Bei diesen Gewichts-, grandsteuergerät enthält das Meflinetruaent 16 vorzugsweise einen Betastrahlungsmeseer entsprechend dem Gewicht pro Einheitsfläche de· nominellen trockenen Papierblatte·, welch·« zu der leimpresse oder der Aufwickelvorrichtung geliefert wird, und das Steuergerät 20 regelt'den FIuB des faserhaltigen, de» Auflauf zugeführten Stoffes.

figur 5 zeigt eine vereinfachte Vorrichtung gemäB einer-bevor-

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zugten Ausftlhrungeform der Erfindung« Dieses Blockschaltbild zeigt ein herkömmliches, ein Materialprodukt 14 erzeugendes Verfahren 10, welches durch ein Meßinstrument 16 gemessen wird· Mn herkon» Hohe β automatisches Steuergerät 20 empfängt ein Signal über die Leitung 18 von dem Meßinstrument und sieht entsprechend diesem Signal ein Ausgangssignal 22 zum Steuern des Verfahrens IO dar. Das Ausgangssignal von dem Steuergerät ist eine funktion des Unterschiedes zwischen dam Meßinstrumentsignal auf leitung 18 und einem So11wertsignal

T_d· (AIa ein kurzer Vermerk tu den figuren 5 Me 8 und im Hinblick auf die Beaehreibung, sind Signalleitungen und Mengen darstellende Signale wie beispielsweise x_d einfach mit den Symbol fttr die Menge an sich identifiziert anstatt den genauen eigentlichen fanktionellen Vermerk zu verwenden, welcher vorher verwendet worden ist, wie beispielsweise g (x^), g (*)» β (<f)t usw.)· Herköanalioher-Weise 1st das Sollwertsignal z_d ein konstantes Signal, welches von Hand oder automatisch dem Steuergerät zugeführt wird, und stellt einen festem, vorbestimmten Wert der gesteuerten. Verfahrenevariabeln dar, welches so konstant wie möglioh durch das automatische 8tta«r~ gerät gehalten wird»

Bai der bevorzngtan Auaftlhrungbform dar Irfindtuif itt la eia-

fachen Auβdrück«η die herk3mmlioh· lonstaatsollwertelnstell·

der
vorrichtung odey Xonetantbezugeeignalgenerator durch eine

Qualilätegrefne-einstelTrorrichtung 40 mnd einen statlrtl»obem

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Sdlwert 42 ersetzt. Die QualitätsgrenseneinstellTorrichtung 40 kann der herkömmlichen Sollwerteineteilung oder den konstanten Sollwerteigneigenerator ähnlich oder sogar Ideatisoh sein, welcher das konstante Signal x_d bei den herkömmlichen Steuer« ■yet·«·n vor sieht, Der ar ens einst eil «r 40 wird entweder tob Hand eder automatisch eingestellt und arbeitet so, daj er •la teonttantea Signal x^ oder Xg Toreitfct, welthea dun früher alt Itiug auf Hf· 3 and 4 feeiAriebenen erwüntohtt» obere» oder unteren. Orencwert x^ oder *_Η darstellt. Der statlatliehe Sieleinstell- oder Sollwertrechner 42 enpfängt das konstante Signal τοπ dem Grenzeinateller 40 ebenso wie das Signal über die Leitung 18a τοη den Meßinstrument 16, und berechnet ein dynamisches Verschieben oder Terändern des Steuergerät- Sollwertes. Das Sollwertsignal x^, welches dem automatisohen Steuergerät 20 sugeftthrt let, Teränder^ Torsugswelie peri.odiaoh seinen Wert₉ jedeaBSl, wenn der nicht in figur 3 dargestellt® Tariaas«- reohnsr, weither In den Si«1 ©inert*)llrechn»r 42 eingefceut ist, eine aelner sich wis<S«rfcoifrn3an Tnrjiansbereohnuffigtn vbtwoXX* atlndigt. Jeieeaal,, «esm ti&e üjuamlaoh Tt£*»eAO%«ae Sollwert«» signal χ,! die Werte ändert, arbeitet dss 8tda«rgerlt to steuert die Tariable Sigenaohaft ζ des Materials 14 in Versuch, sie bei einen neuen durch Sen η«neu Wert See Sollwertsignales dargestellten Wertes konstant su halten.

Tigur 6 seigt die toeTorsugte AuefUhrungsfom mehr la elnselnea 21 er weist der Zleleinstellreehner 42 neoh Mg. 5 elaea Varien rechner 30, einen Quadratwurz«lreeim«r 44, eisen lultipllkatdip

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eine Additionsaasehine'oder Subtraktionsmaschine 48 und einen konstanten Wfihler 50.auf. Der Qualitätsgrenzeineteller ist wiederum mit dem Beeugsreichen 40 dargestellt· Dies· Becnner· anordnang kann den Z1*1signalwert oder Sollwert entsprechend der geeigneten von den folgenden Gleichungen berechnen!

x_d * X₁ +^K₁ (1a)

Beim Betrieb dieser Anordnung empfängt 'der Verlarzreehner 30 das Signal von dem Meßinstrument über die Leitung 18a und berechnet periodisch den Wert der Varianz 6 . Der Quadratwurzelreohner 44 empfingt ein Varianzaignal von dem Varianerechner und berechnet die Standardebweichung <5*. Der Multiplikator 46 empfängt das Signal C^ von dem Quadratwurzelreehner 44· Der Multiplikator 46 empfängt auoh ein Signal K₁ von des konstanten Wähler 50. Der Xonstantwähler 50 kann gleich oder identisch einem herkömmlichen, automatischen Steuergerfttsollwertwähler sein und arbeitet in der gleichen Weise wie der Qualitätsbegrenzunsselnsteller 40» Die herkömmliche Vorrichtung 50 erlaubt die Auswahl eines geeigneten konstanten Wertes mittels einer Hand- oder automatischen Einstellung und sieht ein Ausgangssignal X₁ für den Multiplikator 46 entsprechend dem Wert der ausgewählten Ronstanten vor. Der Multiplikator 4· multipliziert den Wert der Standardabwei©hung d* durch die konstante E₁ und sieht ein Signal I₁ für die Additioneeasohine oder Subtraktlonsftascüne 48 vor. Die Additons- oder Subtraktbne-

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βββchine 48 empfängt ebenfalls das ausgewählte konstante Signal x· oder Xg τοπ de» Qualitätsgrenzeineteller 40 und sieht ein Ausgangssignal x^ zu dem herkömmlichen Gleiehheitsprüfer oder der algebraischen SummierTorriohtung 52 vor.

Die SummierTorriohtung 52 empfängt ebenfalls von dem Meßinstrument 16 ein Signal über die leitung 18, welches für den gemessenen. Wert χ der gesteuerten Eigenschaft dee Materials 14 kennzeichnend 1st. Herkömmlicherweise werden die Signale von de» Meßinstrument und Ton der Additions« oder Subtraktionemasohine der SummierTorrichtung 52 mit entgegengesetzten Polaritäten oder entgegenge-βetsten Phasen augeführt, und der Signalausgang τοη der Summier· Torriohtung ist der Differenz «wischen den beiden Signalen proportional. Dieses Differencsignal bildet das Fehlersignal für ein Steuergerät 20a und wird dem Steuergerät über eine leitung 54 dureh eine weitere Sumierrorriehtung 72 ähnlich der Torriohtung 52 zugeführt, deren Zweck in Verbindung Bit der Btsohrelbung τοη W.gar 7 welter erklärt wird. Da· Steuergerat 20a betreibt ,einen Terfahrenseinstellmotor 56 ram Betreiben der MaetellTorriohtttng für die Bterbeltungevorrioatung 10. Daa Steuergerät and der Ho« Stellmotor bilden typieehel-welae «ine Vorm τοη auf de« Pehlevsignal tuf leitung 54 in solch einer Wtlet anspreeneneenXntegrler* Torrichtung, dafi die Siehtong, in welcher «er »ötör betrieoen wird» τοη der Polarität oder Phase des Fehlereignalet abhängt, WtA Wl welcker die Afteelil τοη Umdrehungen des Motore proportional Ore·« dee PeHtrelgoalee let«

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Wenn der mittels dee Grenzeinstellera 40 eingestellte Granswert ein niedriger Wert x^ 1st, bildet die Torrichtung 48 «ine Addltlonsaasehine bub Berechnen des Sollwertes x_d geaAS dar Gleichung (ta). Wenn der Grenzwert eine hohe Grenze x^ ist,. bildet die Vorrichtung 48 «ine Subtraktions«aaohine «üb Berechnen dea Üelsigeales Z^ gemäfl der Gleichung (1b).

Je naoh der Art, In weloher es für den Hersteller an eweoknäBigsten ist, seine Sicherheitsfaktoren zu berechnen, könne» andere Berechnungen verwendet werden, um den Wert des dynaadsohen Sollwertsignalee I^ zu bestimaen. Beispielsweise kann as sioh alβ praktischer erweisen, den dynamischen Sollwert naoh einer der folgenden Gleichungen zu berechnenι

^xd

X_n - IT - I₂ (2b).

In diesen Gleichungen stallt dia Quantitilt PT (Ttrfahrtntvari ation) 2 & (ßmi Standard abweichungen τοπ dar Tarfahrena-▼ariation) dar und X₂ ^-¹^ e^ine Konstante.

Wenn die Gleichungen (2a) und (2b) gebraucht werden, «Ire die Torriehtung von Pigur 6 in einer einfachen !faiae so abgettadert* dafl der Kultlplltkator immer d'nit 2 aulti pll ziert. Dar Kamataet· wähler 50 kann ein die Konstante K₂ darstellendes Signal vonafea*

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und das Kg darstellende Signal wird direkt in die Additons- oder Subtraktionsmaachlne 43 eingeführt, welches abgeändert wird und algebraisch alle drei in den Gleichungen enthaltenen Beseichnungen addiert· Offensichtlich können andere Berechnungen und geeignete EechneranorAnungen verwendet werden, wenn es gewünsoht ist»

) Wahrend das Syeten von Flg. 6 in verschiedenen Formen von Tor» richtungen verkörpert werden kann, sind zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsfona der Tarianzreohner 30, Quadratwurzelrechner 44, Mulitpllkator 46, Additions- oder Subtraktionsma-Bchine 48, SuemierVorrichtungen 52 und 72 und Steuergerät 20a in der Form eines "hart verdrahtet em" SpezialzweokdigitalreelmeTe ausgeführt dargestellt, welcher durch die gestrichelte Linie 60 UMSchlossen 1st, Für Dtrstelluiigs zwecke sind ebenfalls der Qualltätsgrenzeinsteller 40 und der konstante Wähler 50 mit einer gestrichelten linie 62 uiasefelossen dargestellt,, was eine wirtschaftliche Looläkartenleiematöhin® darstellt, weiche In der Lag· iat, die üblichen, in einer automatisoh«n Bettnverarbeitcmgeauarüetung verwendeten Xaohkarttfn zu Its·»« Bel dieser Anor&rmag werden die Besonderheiten für einen gegebenen l»euf oder eine gegebene Sorte des durch die Bearbeitungsvorrichtung 10 eu erzeugenden Materials auf einer lochkarte kodiert, welch» in die lartenlesenasehine bei Beginn des 2roduktionsgangea eingefügt wird. Eingeschlossen in die kodierte information auf einer Iarte rfind die Qualitätsgrenzen x^ oder Xg und die Konstante K₁.

SAD

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XIn anderer konstanter Wert, neloher In den Rechner duroh die Lochkartenlesemasehine eingefügt wird, ist ein geschätzter Wert τοπ <f , der Standardabweiehung, welche auf der früheren Durehftthrungageechichte des Verfahrene basiert ist. Die Vorkehrung ftlr das Einfügen dieser Konstante ist durch den Rahmen 64 ejngeeeigt. Bei der dargestellten Digitalrechneranordnung ersoheint der errechnete Wert τοη <Γ» welcher den Ausgang des Quadratwuraelrechners 44 bildet, als eine kodierte Zahl in dem Ausgangeregister de» Quadratvmrzelrechners. Wenn der lochkartengesteuerte

Kopplungsplan des Rechners duroh die Karteniesemaschine an den Ausgang eines Fertigungelauf es bewirkt wird, fügt der d*-SchaVtzun^swähler 62 den geschätzten <J"-Wert in das Ausgangsregister ein, welches ein herkömmliches Rechner- Kupplungsplanprogramm verwendet. Dieses stellt sicher, daß der Multiplikator 46 nicht eiBtη Ifullwert für <f in dem Pail empfängt, daß das Quadratwurzel« rechnerregiater gelöscht worden ist. Bs stellt auch sicher, dafl ein äußerster G -Wert auf der Grundlage der Berechnungen, welche en einer anderen, vielleicht sehr verschiedenen Sorte von Material durchgeführt sind, nicht daeu verwendet wird, den anfAnglichen Sollwert x^ zu bestimmen.

In dem Jail, daß ein Analogrechner anstelle eines Digitalrechners 60 verwendet wiiS, bildet der durch den Quadratwurzelrechatr 44 zugeführte <3" -Wert allgemein eine Ausgangeepannung, weloht einen Rückkopplungskondensator in eines Betriebsverstlrker er* scheint, oder er kann von dem Spannungsauegangeabgriff eines servoangetriebenen Potentiometers abgeleitet werden, wie et

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spielsweise in der genannten US-Patentachrift 3.150.253 beschrieben ist· In diesem Falle kann der d^-Schätzungswähler 62 eine feste Spannung eum Aufladen des Kondensators zuführen oder eine geeignete Wiedereinstellung des servo angetrieben« Potentiometers gemäß bekannter Verfahren veruraaehen, nie al« in den trs-fatentaehrifttn 2.715.203 oder 3.110.885 beschrieben alnd·

Ein weiteres τοη der Lochkartenlesemasehine durch .den Kartenleser 62 erhaltenes Eingangsdatum wird dadurch verwendet, was ale Alarmfunktionewähler 66 bezeichnet wird. Der Wähler 66 sieht Eingangssignale in einer noch au beschreibenden Art und Weise für eine Alarmvorrichtung 68 Tor, welche gemäß einer bevoreugtea Ausführungsfora der Erfindung ebenfalls Eingangsaignale von dem Meßinstrument 16, dem Varianzreehner 30 und dem Quadratwuraselreohner 44 erhält.

Gemäß der Torliegenden Erfindung let die Vorrichtung 68 mehr als eine einfache Signaltafel wie beispielsweise eine Alarahupe, Glocke oder ein Tlaokerlieht. Die Berechnung der Varianz let «in Verfahren, welches eine erhebliche Zeitdauer, gewöhnlieh mindest·»· mehrere Minuten erfordert, da Messungen.an einer erheblichen länge des laufenden Materials 14*vorgenommen werden masten. Während der Zeit, in welcher diese Materiallänge an dem Meßinstrument 16 vorbeiläuft, muß eine große Anzahl oder ein große» Kontinuum von Werten angesammelt und gespeichert oder In d«n Registern oder Analogintegratoren des Varianerechnere 50 Inte«

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grlert werden· ITa oh den eine Berechnung der Ta rl an ζ durchgeführt worden ist, bleibt das für den Gleichheiteprüfer oder die Summierrorrichtung 52 vorgesehene Sollwertsignal x^ gemM dem berechneten Varianzwert während der Zeitdauer konstant, während die nächste Berechnung der Varianz durchgeführt wirft· führend dieser Zeitdauer 1st ee jedoch möglich, dafl ein· drastische Inderung In der Steuerbarkeit des Verfahrene aufgrund violi· ger plötslioh auftretender Fehler In der Bearbeitungsvorriohtuag oder eines plötzlichen Wechsels in der.Qualität von einer der Rohaaterlalbeatandtelle, welche dem Torfehren zugeführt werden» vorkommt. Soloh ein Vorkommnis, welches in einer schnellen Irhobnxig in der Varianz der gesteuerten Bi gene cha ft des Materials resultiert, würde nicht normalerweise als eine Erhöhung in dar Varianz bis su dem Ende der normalen Varlenzberechnungsperiode bemerkt werden. In der Zwischenzeit könnte eine erhebliche Materiälmenge erzeugt werden, bei welcher die gesteuerte Eigenschaft den kritischen Grenzwert überschritten hat.

sich gegen soloh ein Vorkommnis zu eohütien, überwacht die Alarmvorrichtung (68) gemäß der vorliegenden Erfindung dl· Varianj, welche in dem Berechnungeverfahren 1st, and wenn β« eich herausgestellt hat, daß die berechnete Verfahrenevariana beetiamte vor«· geschriebene Grenzen relativ zu dem laufenden Varianzwert und dea laufenden Sollwert überschreitet, tritt daa System nioht nur durch Ertönen eines Alarmes in üblichen Sinne in Tätigkeit, sondern auch dadurch, daß der SteuergerätsoHwert veranlaset wird,

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dta Clrtnawtrt aurüokzugthtn. GeslS der btTorsugttn Ausfuhrunftfora der Erfindung sieht die Alarmvorrichtung 68 in solch einem Falle ein Sollwert- Vorspannungssignal Δ x_a zu dem Steuergerät Über eine leitung 70 Tor. Dieses Signal wird dem weiteren Gleiohheitsprüfer oder der SummierTorrichtung 72 zugeführt, welche alt dem Eingang 54 des Steuergerätes 20 a verbunden ist. Bit SummlerTorrichtung 72 addiert das Torspannungslgnäl Δχ^ zu fltm ) regulären Fehlersignal χ - Xg, welohes am dem Ausgang der treten

SummierTorrichtung 52 erscheint. Je nach-dem, ob eine hohe Qtenst Xg oder eine niedrige Grenze x. Torliegt, ist die Polarität odtr Phase des Signales Δ x^ derart, daß das Steuergerät 20a eine Einstellung des Verfahrens in der Richtung Teranlasst, weicht ein Wtgbewegen des gesteuerten Wertes von der Grenze zur Folge hat.

Die btToreugtt Anordnung dtej&armsystemes ist in Figur 7 dargestellt. Sie Eingänge tu dem Alarasystea werden, wie auch in fig« 6 dargestellt 1st, durch das Meßinstrument 16, den Varianzreohner 30, den Quadratwuretlreohner 44 und den in Fig. 7 dargestellten Alaraionktlonseihltr 66 Tor^sehen, wit ale inner« halb der gestrichelten Stehtteke 66 und 66a eingeschlossen sind. Wie ta bekannt ist, araö tin Tariansrteliner 30 für Ttrfahrtn wie tolohe, wie alt hierin Bargtattllt ainfl, wo &*r Mitttlwtrt Ton χ tint Tariablt eit der Zeit iat, MIttel eiub Itrtohntn dta mlitltrtn χ tnthalten, um die Varianz su berechnen. Bit Mittt tat tin gespeicherter Wert, weidner bis naht sun Xndt der TarlaaeW» . '

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BAD ORIGiNAt

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reebnungsperiode nicht bekannt ist. Zu dlestr Zeit wird ein den Wert des mittleren χ darstellendes Signal in einem Register oder Integrator des Varianzreehners gespeichert. Da der Mittelwert χ for sieh eine zweckmäßige statistische Quantität ist, let eo üblich, den Yarianzrechner mit mitteln zum Aufzeichnen dta Wertes von x, üblicherweise durch Programmieren des Yarianzrechners zu versehen, um einen binären, kodierten Ausgang zu einer nicht dargestellten automatischen elektrischen Schreibmaschine vorzusehen, welche den x-TTert zusammen mit dem <5"-Wert ausschreibt. Dieses geschieht, bevor das χ Register in dem Yariansrechner wieder eingestellt wird, so daß dieses Register dann anfangen kann, einen neuen x-Wert zu speichern.

In dem System nach Figur 7 ist eine Hilfespeichervorrichtung 73 vorgesehen, so das, wenn der x-Wert su der Schreibmaschine oder einer anderen Aufzeichnungsvorrichtung ausgegeben wird, der x-Wert eberfalle als ein Eingang zu der Speichervorrichtung 73 «tue Aufspeichern darin empfangen wird. Wie eraf der Zeichnung angesehen ist, wird der in der Speichervorrihtung 73 gespeichert· Mittelwert als χ * identifiziert, um anzuzeigen, daß es nicht der x-Wert in dem Berechnungen erfahren, sondern der Wtrt iat, welcher aus der vorhergehenden χ Rechnung erhalten.

Wenn der lochkartengesteuerte Kopplungeplan dea Rechner· ele Anfang einer Fertigungsserie beispielsweise für eine neu· Mtttriilqualität ausgeführt wird, wird der x¹ Wert aus der

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richtung 73 gelöscht und der von der Aditionsmaschine 48 (Pig. 6) abgeleitete anfängliehe Sollwert x_fl stattdessen darin registriert. Wie durch den gestrichelten Bahnen oder das gestrichelt· Rechteck 66a angezeigt ist, wird diese Punktion durch den Altrmfünktione· wähler 66 in einer Weise ausgeführt, welche ähnlich der oben for den €" Schätzungswähler 64 beschriebenen ist. In der Abänderungdazu kann die Speichervorrichtung 73 direkt mit einem willkürlich gewählten anfänglichen Sollwert x^ in einer weise programmiert werden, welche ähnlich der in der US-Patentschrift 634.594 beechriebenen ist.

Der in der Speichervorrichtung 73 gespeicherte Signalwert wird der Subtraktionsvorrichtung 74 zugeführt, welche ebenfalls das variable Signal χ von dem MeSinstrument 16 empfängt, welohes fftr den augenblicklichen Wert der gesteuerten Verfahrensvariablen kennzeichnend ist. Das Differenzsignal χ - χ¹ wird einerQuadrie« rungsvorrichtung 76 zugeführt, welche das Differenzsignal quadriert und das quadrierte Signal einer Additionsschaltung oder einen ' Integrator 78 zuführt. Die Vorrichtung 78 speichert beständig die Summe von quadrierten Differenzsignalen und sieht einen beständig wachsenden Ausgang auf einer Leitung 80 eines für die Summe dieser Werte kennzeichnenden Signales vor.

Das Signal auf der leitung 80 wird einem Teiler 82 zugeführt. Der Teiler 32 empfängt ebenfalls ein Signal über die Leitung von einer weiteren Summiervorrichtung oder einem weiteren Integrator 86. Die Summiervorrichtung oder der Integratior 86

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funktionleren In der gleichen Weise wie die Summierrorrichtung 78, aber der Eingang zu der 8ummierrorrichtung 86 ist ein τοη einem konstanten Wähler 88 Torgesehenes konstantes Signal c, welches einen Teil der Alarmfunktionswählerrorrlohtung 66 bildet· Das 3ignal auf Leitung 84 hat wie das Signal auf der Leitung einen sieh ständig erhöhenden Wert, welcher die Summe einer ständig wachsenden Anzahl τοη konstanten Werten ο darstellt, welche addiert werden. In der dargestellten hart Ttrdrahteten Digitalrechneranordnung werden die durch die SuaalerTorrlohtungeji 78 und 86 durchgeführten aufeinanderfolgenden Additionen eingeregelt, um gleichseitig duroh denselben nichtdargestellten Digitalzeitmesser aufzutreten, so dafl die Signale auf den Leitungen und 84 die Resultate der gleichen Anzahl τοη Additionen darstellen. Somit ateilt das Signal auf Leitung 84 einfach die Anzahl τοη Additionen, welche durch die Summierrorrichtung 78 durchgeführt worden sind, oder die Zeltdauer dar, während welcher die Summe gespeichert worden ist. Bei einem gleichwertigen Analogsystem sind die Torrlohtungen 78 und 86 Integratoren, und während der Integrator 78 den Differenzsignalea integriert*, berechnet der Integrator 86 das integral τοη der Xonstanten e mit Besag auf die Zeit. Somit iat bei de« Analogeyete» das Signal auf leitung 84 einfach proportional de« Zeitinterral, während welche« e'er Integrator 78 In Tätigkeit gewesen ist.

Dar Teiler 82 teilt den Wert des Signalee auf der leitung 80 durch den Wert dee Signalee auf der Leitung 04 und stellt ei·«* .,*.;■■

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2'

zusammengesetzten Varianzausgangsignalwert <5* Tor. Hier wird das Primsymbol dazu benutzt, anzuzeigen, daß der erhaltene Varianzwert die quadrierte Durchschnittsabweiohung τοη de« Torherigen Mittelwert x¹ anstatt die quadrierte Durchsohnittsabweichung τοη dem Mittelwert χ darstellt, welcher augenblicklich in dem Varianzrechner 30 berechnet wird, weloher Wert bis jetsrt unbekannt ist.

Der Ausgang des Teilers 82 wird einem '«uadratwurzelreehner 89 zugeführt,' welcher einen synthetischen Varianzwert tf"· berechnet, welcher einer Subtraktionsmaechine 90 zugeführt wird. Die Subtraktionsmaschine 90 empfängt ebenfalls τοη dem Quadratwurzelrechner 44 (auoh in Pig. 6 dargestellt) ein Signal, welches für den τοη der Torherigen Varianzrechnung erhaltenen o~-Vfert kennzeichnend ist. Während des Varianzberechnungsinterralles ist der Rechner 44 inaktiT, aber behält den Torherigen <r-Wert in seinem Ausgangsregister. Sine Subtraktionsmaschine 90 sieht ein Aue» gangsslgnel Tor, welches ständig auf den neuesten Stand gebracht wird, um den laufenden Wert der Differenz zwischen o~* und tST anzuzeigen. Dieses Signal wird einerAuelöseTorriohtung 92 zugeführt, welche ebenfalls ein konstantes Signal C₂ tob eines Alarabegrenzungswähler 94 empfängt, weloher einen Abschnitt des Alarmfnnktlonswählere 66 bildet. Das Signal O₂ ist für einen ausgewählten Grenzwert für dta Differenzsignal <T* - <T kennzeichnend.

Wenn das Differenzsignal größer eis der 8ignalwert Og wird,

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die Auslösevorrichtung 92 angeschaltet und erregt eine Signaltafel

94 wie beispielsweise eine Alarmhupe, Glocke oder ein

yiaokerlicht, um den Bedienenden auf die Tatsache aufraerki zu machen, daß etwas eine söhnellansteigende Streuung des Ttrfahrens verursacht. Gleichseitig steuert der Auslöser 92 ein· Ausblende oder Toreteuerungsvorrichtung 96, welche ebenfalle d·· Yarianzdifferenzsignal<T ·- er empfängt. Zu dieser Zeit wird da· Varlanzdlfferen«signal durch die Torschaltung 96 auf die Leitung 70 (Hg. 6) übertragen, wodurch es als ein Yorspannungsignal auf das Steuergerät über die Summiervorrichtung 72 angewendet wird.

Während ein Alarmsystem, welches tatsächlich die zu berechnend· Yarians wie in dem System von ii£. 7 überwacht, bevorzugt wird, kann eine einfachere Anordnung einer früher bekannten Art gewählt werden, wenn es gewünscht ist. Beispielsweise kann in der einfachsten Art von Alarm das Signal χ von dem Meßinstrument überwacht und ein Alarm ausgelöst werden, wenn sich herausgestellt hat, daQ eine bestimmte Anzahl von x-Werten einen beliebigen Grenswert überschritten hat, der so auegewählt ist, daß er etwa» näher zu dem Sollwert als der kritische Grenzwert für das Yar· fahren liegt.

Bei der vorhergehenden Srkllrung iat die Erfindung so dargestellt und beschrieben worden« wie sie in der bevorsagten Ausführung*» for*, eines Spezi al zweckdigitalrechners verkörpert ist. Dl« Be-

reoftnuagefunitionen können Jedoch duroh" einen geeignet programmier-

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BAD ORtGiNM.

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ten, allgemeinen Zweekdigttalrecnner durchgeführt werden. Ein Berechnungsflußdiegraam für soloh ein Diagramm ist in den Fig· 8a - 8e dargestellt. Die Figuren 8b_f 8e und 8d zeigen alternierende Berechnungen, welche für das dynamische, auf den neuesten Stand Bringen des Sollwertes verwendet werden können. Figuren * 8h"und 8o zeigen abwechselnde Berechnungen gemäß den Gleichungen

^ (1a) (2a), wie oben beschrieben worden ist, und sie können verwendet werden, wo der untere Grenzwert x^ bedeutend ist. Angemessene Änderungen werden zu diesen Berechnungen gemäß den Gleichungen (1b) oder 2b) gemacht, wo eine obere Grenze x_H ist, welche bedeutend ist. Pigur 8d zeigt eine Berechnung gemäß der Gleichung (2b). Pigur 8e zeigt ein sehr einfaches Unterprogramm, welches während einer Zeitperiode tg oder t» ausgeführt wird, während welcher eine Berechnung ausgesetzt ist, während verschiedene Sehaltfunktionen, übertragung von binären kodierten Signalen von einem Register zu dem anderen, Wiedereinstellver-

W fahren und dgl. ausgeführt werden. Danach beginnt ein sich wiederholender Berechnungszyklus, wie in Fig. 8a dargestellt ist.JWie durch Fig. 8a vorgeschlagen ist, können anstatt eines einfachen

2 Summierens oder Integrieren, um die Quantitäten £ χ , und S χ zu erhalten, während die vollen Yarianzbereehnungsperioden t * ο bis t = t₁ oder bis H ³ätze von Werten aufgespeichert werden, vollständige Berechnungen von €- , <r, 2 α"~ PV ugw. an den Enden von viel kürzeren Zeitintervallen durchgeführt und die Reaul··- te kennen eur Verwendung in geeigneten Alarmprogrammen zu leiten tj ausgegeben werden, d.h. am Ende von dem 1-& gekürzten ieit-

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Intervall. Es ist jedoch notwendig, die Tatsache zu erkennen, daß, wo kleinere als H-Werte in den Berechnungen verwendet werden, oder wo die Integrationszeit kleiner als das optimale 2eltintervall von t * ο bis t « t₁ ist, mancher Irrtum vorkommt. Der Irrtum aufgrund von einfachen Stichprobenverfahrensbetraohtungen kann durch den Rechner unter Verwendung bekannter Tormein kompen«· alert werden· Ss muß jedoch auch erkannt werden, daß die getaut· Verfahrensvariation aus Variationen bei einer Menge von übereinander verlagerten Variationsfrequenjcen besteht, die für jedes Verfahren eigentümlich sind. Somit ist eine gewisse Erfahrung mit einem gegebenen Verfahren notwendig, um die Kompensationsfunktionen und die su verwendenden besonderen Alarmgrenzen zu bestimmen. Bas in fig. 8 dargestellte Bereehnungsschema kann somit auch eine berechnete laufende Schätzung der Varianz während der regulären Varianzberechnungeintervalle vorsehen, welche für Steuergerätröok· stell- und Alarmnotaignaleweoke ausreichend gemacht werden können«

Bas Prineip der vorliegenden Erfindung kann offensichtlich ausgeweitet werden, wenn es duroh die Verwendung von mehr verwickelten Bereohnajigesoheaen erforderlieh 1st. Beispielsweise kennen iuroa bekannte Verfahren die Sichtefunktlontn für Abweichung und Wufigkeitsgrad analysiert werden und es kennen angemessene Rüokkorrekturen automatisch ma den berechneten Sollwerten gemaoht werden« In «leicher Welse 1st ea möglich, komplexe Dichtefunktionen alt mehrfachen Spitsen sa analysleren, welche die überlagerung Yen zwei oder mehr einfacheren funktionen darstellen» wie ee la ip

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Artikel "Statistical Computers Can Really Reduce Data" duroh B.J. Schubert in Control Engineering, April 1960 Seiten 146-150 erklärt ist, und es können wiederum geeignete Richtigstellungen zu den berechneten Sollwerten gemacht werden. Bei der Kontrolle von einem Blattterstellungaverfahren, wie beispielsweise auf eirw Papiermaschine ist eine automatische Xontroll· häufig auf Messe»» gen gegründet, welche von einem Abtaatmesser abgeleitet werden, bei welohem eioh der Meßkopf von Seite zu leite über die Breite des laufenden Blattes oder der laufenden Bahn bewegt. Komplexe Dichtefunktionen werden gewöhnlich bei solchen Messungen erhalten, wo ein Abschnitt der Blattbreite einen unterschiedlichen Durchschnittswert und vieileioht eine unterschiedliche Varianz von einem anderen Abschnitt hat.

Es muß bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung von bestimmten, früher vorgeschlagenen geeigneten Kontrollsystemen unterschieden werden muß, worin ein den Wert einer berechneten statistischen Menge darstellendes Signal dasu verwendet wird, automatisch eine Anspreehcharakteristik eines automatischen Steuergerätes ,wieder einbusteilen· Ein solches System wird in dem oben genannten flontrol¹ Engineering Artikel vorgeschlagen. Bei diesen Systemen wird die berechnete itetistisame Meng» nioht ale eine Baal· eum Indern tee Sollwertes He Wl der vorliegenden Erfindung sondern wie eine Indemng βtr übertragungsfunktion 3 (β) des Steuergerätes benutst. Zur einfaohen Peststellung für Vergleichs Bweoke, gemäß dem früher vorgeschlagen·« Systemen kann das Steuergerät 20a der vorliegenden Pig. € alt einer Verstärkung»-

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BAD

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und/oder Phaeenateuerung versehen werden, welche die beeondtrt Art bestimmt, in welcher das Steuergerät 20a auf sein Elngangelrrtaasignal auf der Leitung 54 anspricht· Durch automatisches Eineteilen dieser Verstärkungs- oder Phasenkontrolle gemäß einer errechneten statistischen Menge kann die mittlere quadrierte Abweichung des Verfahrens -von dem Sollwert -verkleinert werden. Solch ein Merkmal kann natürlich in das Steuergerät 20a eingebaut werden, wenn es gewünscht wird, und der Einschluß eines solchen Merkmeles liegt innerhalb des Umfanges der -vorliegenden Erfindung. ·

Die -vorliegende Erfindung muß ebenfalls von auf den Ausgang ansprechenden Verfahrenssteuergeräten unterschieden werden, was al* ein geeigneter Grenemesser beselchnet werden kann, wie er in dem US,-?atent 2.897*678 beschriebenen System offenbart 1st, Diele Messer enthalten Mittel für ein/ automatisches Einstellen tob Grernte für die gemessene Variable, und die Grenzen liegen gewöhnlich in der laehbarechaft der Enden eines Bereiches, 4er etwa· grufer als der Bereich Ton x_fl - d" bis x^ + & · Die A&safcl der 4« a*0 a«s solch einem Bereich fallenden x-Wertt wird ver·» gliohen, und die Weite des Bereiches automatisch feaiS dta Dlfferensen wieder eingestellt· Die Bereiehbreite etigt 4t· Streuungeetß an and ist auf dlt Vertane und loraaltWtitteMg belogen. Vieh «tintr lenntnis ist jtdooh ktin Vorsehltg gttMOH worden, ein«» Bereichbreittnsignal su verwenden, um automatisA Sollwert x^ so steuern.

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Claims (1)

1. l/p 646? - 17.Okt. 68 B/We

   fat crt ansprtlche

   1. BearbeitungsTOrrichtung, um einem laufenden Material ein© veränderliche Eigenschaft eu erteilen, deren tatsächlicher Wert bo dicht wie möglich an einem Grenzwert ohne dessen überschreiten gehalter werden soll, in Verbindung mit einem auf diese Eigenschaft zur Erzeugung einee den gemessenen Wert dieser Eigenschaft darstellenden MeSsignalea ansprechenden Meßinstrument und einem Steuergerät, welches eine regelbare Einstellvorrichtung enthält und auf das Meßinstrument zum P*egeln der Bearbeitungsvorrichtung anspricht, um den Mittelwert der Eigenschaft in wesentlichen gleich dem durch die Einstellung der Einstellvorrichtung bestimmten Sollwert su halten, dadurch ^efrernzeichnet. daß eine statistische Rechner- Rückkopplungsanordnung, welche automatisch den Mittelwert so dicht wie möglich an dem ^Grenzwert hält, während sie im wesentlichen ein überschreiten des Grenrwertes durch den tatsächlichen Wert verhindert, einen auf des Meßsignal ansprechenden Rechner sur Bildung eines Rechneraue-gengssignalee, welehee eine Punktion der statistischen Teriens der Eigenschaft ist, und auf dao Rechnerausgangeeignal cnsprtobende Mittel zum autoBatieohwi Einatelltn der Steuergerttt©iBtt«ll»©jw richtung (24) oufweist, «Jemit sich der Sollwert dto Orensiwtrt nähert, wenn sieh die .statistisch« Varianz verkleinert, αηβ τοη dem Grenzwert zurückgeht, wenn sich die statietieohe Taxi en8 erhöht.

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   2. BearbeitungsYorriehtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie Grenzeinstellmittel zur Erzeugung eines für den Grenzwert kennzeichnenden Signales enthält, und daß die SteuergeröteinstellYorriehtung (24) Mittel für ein mathematisches Kombinieren dee für den Grenzwert kennzeichnenden Signales mit dem statistischen Varianzfunktionesignal aufweist, um ein für den Sollwert kennzeichnendes Signal zu erzeugen, wobei die Einstellung der SteuergeräteinstellYorrichtung durch den Wert des für den 8ollwert kennzeichnenden Signal63 bestimmt wird.

   3. BearbeitungsYorriehtung nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, dfider Rechner Mittel zu» Bereohnen der Normalabweichung von der variablen Eigenschaft gemäß der Beziehung tf* =V<r , worin 0" die Tarianz dtr Eigenschaft dargestellt durch das Vsrianzeignal ist, und Kittel zum Berechnen des Sollwertes gemäß einer der Beziehungen

   *d " ^x! ⁺ *"*1
   und x^ = 3fg - ö" K₁

   aufweist, worin x_a der Sollwert, Xj₁ und x_ß ausgewählte niedrige und hohe Grenzwerte für den Grenzwert der Eigenschaft und X₁ eine ausgewählte Konstante, ist.

   4. Bearbei"hängevorrichtung nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß'der Hecfcner weiterhin Mittel zum Berechnen der

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   8AD ORIGINAL

   Ι/ρ 6462 ' 17. Okt. 68 B/fe

   welohung von der variablen Eigenschaft gemäß der Beziehung

   — 2
   <T «·/** , worin tF die Eigensehaitsvarianz dargestellt duroh das Varianzsignal ist, und Mittel zum Berechnen des Normalwertee gemäß einer der Beziehungen

   *_d · X₁ + P? + K₂
   und Xj « Xj₁ - PV - K₂

   aufweist, worin x_fl der Sollwert, x^. und x_R ausgewählte niedrige und hohe Grenzwerte für den Grenzwert der Eigenschaft, P? = 2€ , und Kg eine gewählte Konstante ist.

   5. Beaybeitungsvorriohtung ntoh Anspruch 1, dadurch gekennrelehnet, dafl Mittel zur Xrseugung eines einem .Bezugswert der Materialeigensehaft darstellenden Sollwertsignales und auf das ⁸o21wertsigntl turn Hegeln der Bearbeitungsvorrichtung ansprechende SteuergerStMlttel vorgesehen sind, um den Kittelwert der Hganachaft in wesentlichen gleich einem duroh den Wert des SollwertSignale» bestimmten eingestellten Wert zu halten, und die auf das Rechner-Ausgangssignal ansprechenden Mittel mit den den Sollwert erzeugenden Uitteln für ein automatisches Ändern des Wertes des SpIlv?ertsignale3 verbunden sind.

   6. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da8 die den Sollwert erzeugenden Kittel einen statistischen Soll· wertrechner aufweisen, welcher ein» Grenzeinstelivorrlehtung zur Erzeugung eines den Grenzwert darstellenden Signales, aef

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   BAD ORIGINAL

   I/p 6462 17. Okt. 68 B/fe

   d..s IJeßsignal ansprechende Varienzrechnermittel sur Erzeugung eine3 die statist!sehe Tarianz der Tarl.ablen Materialeigenechaft darstellenden Signales und Mittel enthält, reiche auf den Ata Signal darstellenden Grenzwert und auf die das Signal darstellende Tarianz ansprechen, um das Sollwertsignal zu erzeugen, 30 da· eich der dnduroh dargestellte Sollwert dem Grenzwert nähert, wenn sich die Varianz Terkleinert, und von dem Grenzwert zurückweicht, wenn sich die Varianz erhöht.

   7. Bearbeituncsvorriehtung nach Anspruch C, dadurch gekennzeichnet, άε!3 die Hitte! zur Erzeugung des Sollwertcignalos liittel zum Rechnen der Normalabweichung vor der variablen !Eigenschaft gemäß dem Verhalten er = Yo" , worin 6" die Verianz der durch doe Varianzsignal dargestelltec Eigenschaft ist, und llittel zum Berechnen des Sollwertes gemäG einer der Beziehungen

   und

   auf'ffeiser, worin ac^ der durch dao Sollwertaignal dargestellte Sollwert ist, x- und x«j die unterer und oberen Grenzwert! eini» welche durch dein das Signal darstellende Grenzwert ausgewählt und dargestellt werden können, und K^ eine ausgewählte Konstante ict.

   3. Ttearbeitun^vorriohtung nach Anspruch 6, dRdurch gftk€nnitichaet_t

   9 O 9 8 2 ^Ä> / O 8 G 1

   Ι/ρ 646? 1?. Okt. 68 B/ffe

   daß die Mittel eur Erzeugung des Sollwertsignalee Mitt«! zur Berechnung der Hormalabweichung von der Tariablen mit den Verhalten 6" -V(T , worin 6* .die Veriar.z der Varianzsignal dargestellten Eigenschaft ist, und Mittel rechnen dos Sollwertes gemäß einer der Beziehungen

   und

   aufweisen, worin uc^ der durch das Sollwert signal:

   Wert ist, χ· und x„ die unteren und oberen Grenzwerte sin€_t durch den das Signal dtrstellenden Grenzwert arasegewählt urä tfargestellt werden können, PV = 2 β", und Kg ^e*^ne 8B»gew8hlt«r te ist.

   9· Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadureh daß der auf das Meßsignal ansprechende Reohner ein Rechnerauegangssignal vorsieht, welches eine FisBktion äe-r tiatischen Varianz der Eigenfjchaft ist, wie sie wShrerri einesvon mehreren aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten beree^xiet und sich im Wert an den Enden der Zeitabschnitte »it der Varienz ändert, die auf das Rechnernusgang^saii^nal den Mittel autometisch und wiederholt die vorrichtung wieder einstellen, und auf das JJeSsI^BBl dieser Zeitabschnitte ansprechenden Mittel vorgesehen eind», vm ein Aualliseaignal zu erzeugen, wenn eine Xn&epiBig des »et-«

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   ·*■■'-·■■-....' BADORlGiNAL

   I/p 6462 H. Okt. 68

   slgnales einen swelten Grenzwert überschreitet.

   10. Bearbeitungsrorriehtung nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, dad sie auf das Auslösesignal ansprechende Mittel aufweist, urn eine zusätzliche Wiedereinstellung der Steuergeräteeinsttll* Torrichtung hervorzurufen, um zu veranlassen, daß der Sollwert Ton den ersten Grenzwert zurtlckweioht, wenn die Veränderung des Meßsignalee den zweiten Grenzwert überschreitet.

   11. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf das Auslösesignal ansprechende MIttel zur Erzeugung eines Konmandowarnslgnales aufweist.

   12. BearbeitungSTorrlchtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dal. die Auslösesignalmittel einen Rechner zur Aufrecht erhaltung einer ständig auf den neuesten Stand gebrachten laufenden Schätzung des am Ende des Laufes eines von den erwähnten Zeitabschnitten zu erwartenden Tarianawertea und zur Erzeugung eines für den Schätzungswert kennzeichnenden synthetischen Yarlanzslgnales, Alarffib«grenzung8wählerBlttvl zur Erzeugung eines für einen bestimaten Wert kennzeichnenden Alarmgrenzslgnales und auf das synthetische Varianzsignal und das Alarngrenzsignal zur Erzeugung eines Auslösesignales ansprechende Mittel eufweist.

   13. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine GrenzelnstellYorriehtung zur Erzeugung eines d«n

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   SADORlGlNAt.

   I/p 6462 IT.Okt. 6β B/fce

   Greniwert darstellenden Signales, einen auf das Mefisignal ansprechenden Variansreohntr, um sich wiederholend ein die statistisohe Varianz der variablen Materialelgenschaft darstellendes Signal KU erzeugen, wie es während einer von mehreren aufeinanderfolgenden Zeltabschnitten berechnet 1st, wobei sieh das Signal in Wert an den Enden der erwähnten Zeitabschnitte mit Xnderungen der Yarlans ändert, Mittel, welche auf das den Grenzwert und die Varianz darstellende Signal ansprechen, um ein Sollwertsignal EU erieugen, und dessen TTert mit Xnderungen in der Yarlans an den Enden der Zeltabschnitte zu verändern, so daß sich der durch da· Sollwertsignal dargestellte Sollwert dem Grenzwert nähert, wenn die Varianz abnimmt, und von dem Grenzwert zurückweicht, wenn sich die Varianz erhöht, und auf das Meßsignal während der erwähnten Zeitabschnitte ansprechende Mittel eufweist, um ein Auslösesignal zu erzeugen, wenn eine Funktion der Xnderung des Meßsignales einen zweiten Grenzwert überschreitet.

   14· Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen eines Sollwertsignales Mittel zum Berechnen der Normalabweichung β" von der variablen Eigenschaft gemäß dem Verhältnis 6" ^W , worin f die Varianm der Eigen* schaft wie durch das Varianzsignal dargestellt 1st, und Mittel

   der zum Berechnen des Sollwertes gemäß einer/Beziehungen

   ^<ΓΚ1

   und

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   BAD OFJIGJNAt

   I/ρ 6462 17. Okt. 68 B/ft

   aufweisen, worin x_a der Sollwert wie durch da« Sollwertsignal dargestellt ist, x^ und Xg die unteren und oberen Grenzwerte sind, welche durch den Signalkennseichnenden Grenzwert ausgewählt und dargestellt werden, und K₁ eine ausgewählte Konstante ist.

   15. BearbeitungsTorrichtung nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel rum Erzeugen des Sollwertsignales Mittel zu» Berechnen der Formalabweichung von der Tariablen Eigenschaft gemäB derc Verhältnis 6" «Λ , worin (T die Varianz der Eigenschaft wie durch das Varianzsignal dargestellt ist, und Mittel zum Berechnen des Sollwertes gemäß einer der Beziehungen

   ^xd - ¹L ^{+ PV +} *2
   und x_fl = Xg. - PV - K₂

   aufweist, worin x_fl der Sollwert wie durch das Sollwertsignal dargestellt ist, Xj₁ und x_H die unteren und oberen Grenzwerte sind, welche durch das den Grenzwert kennzeichnende Signal ausgewählt und dargestellt werden können, PV » 2 <TJ und K₂ eine ausgewählte Konstante ist.

   16. BearbeitungsTorrichtung nach Anspruch 15, dadureh gekenneeiohnet, daß die Punktion der Veränderung des MeSßignales eine errechnete Schäteuns des an; Ende des Verlaufs einer der Zeitabschnitte zu erwartenden Varianzwertes ist, und die AuslöseeignalTorriohtang

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   SAD ORlQIW*.

   I/ρ 6462 17. Qk t, 68

   einen Eechner zum Aufrechterhalten eines ständig auf den neuesten Stand gebrachten laufenden Wertes für die "Sehätzung" und zum Erzeugen eines für den Wert der Schätzung kennzeichnenden synthetischen 'Varianzsignales., einen Alarmbegrenzungsraesaer zum ErBeugen eines für einen bestimmten Wert kennzeichnenden Alsrmgrenzsignalee und Mittel aufweist, welche auf das synthetische ™ Varianfsslgnal und das Alarmbegrenzungssignal zum Erzeugen des Auslösesignales ansprechen*

   17. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruch«, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner weiterhin Mittel zum Erzeugen eines für den Grenzwert kennzeichnender Aueganges und zum mathematischer. Kombinieren des den Grenzwert kennzeichnenden

   enthält Ausganges mit dem statistischen Varianz-Funktiorissusgong/ um

   einen den Sollwert kennzeichnenden Ausgang zu erzeugen, wobei * die Einstellung des Steuergerätes durch den Wert des den Sollwert kennzeichnenden Ausganges bestimmt wird.

   18. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   bei welche der Rechner wiederholend den Reohnerausgong mit einer Funktion der statistischen Varianz der Eigenschaft wie während einer von mehreren aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten berechnet vorsieht, wobei sich der zuletz+ erwähnte Ausgang- im Wert an den Enden der Zeitabschnitte mit Änderungen -in der Variens ändert, und "die 2teuerger?teeinstel3vorrichtung wiederholt gen*iß dem

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   180*571 3

   i/p 6462 17. Okt. 68 B/We

   aioh ändernden Wert wiedereingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem ferner auf das Meßsignal wahrend der Zeitabschnitte ansprechende Mittel enthält, um ein Auslösesignal zu ereeugen, wenn eine Änderung des Meßsignalee einen zweiten Grenzwert überschreitet.

   19. BterbeitungsYorriehtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf das Auslösesignal ansprechende Mittel enthält, um eine zusätzliche Wiedereinstellung der Steuergeräteeinatellvorriohtung zu erzeugen, so daß der Sollwert von dem ersten Grenzwert zurückweicht, wenn die Änderung des Meßslgnales den zweites Grenzwert überschreitet.

   20. BearbeitungSTorriohtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf das Auelöataignal ansprechende Mittel zur Erzeugung < eines Soanandowarnaignal·« enthält.

   21. BearbeitungPSTorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gtkennetiohntt,

   da8 das Auslösesignal einen Rechner zu» Aufrechterhalten einer !

   den
   ständig auf/neuesten Stand gehaltetftn, laufenden Schätzung dt· met Bnde des einen laufenden Zeitabschnitt es zu erwartenden Varianswertes und zur Erzeugung eines für den Wert der Schätzung kennzeichnenden synthetischen Varianzeigneies, Alaragrenzwählermittel zur Erzeugung eines für einen rorbestimmten Wert kennzeichnenden Alaragrenesignales und Mittel aufweist, welohe auch auf das synthetische Tarianzsignal und das Alarmgrenzalgnal zur Erztttgung «ines Ausluseelgnales ansprechen.

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