DE2409882B2 - Vorrichtung zum erkennen des fehlerhaften arbeitens von spinnmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen des fehlerhaften Arbeitens von Spinnmaschinen mit einer den Garnquerschnitt oder Garndurchmesser abtastenden Einrichtung und einer das Meßergebnis auswertenden Integratoreinrichtung mit nachgeschalteter Vergleichsanordnung.

In der Textilindustrie gelangen in großem Maßstab Offenendspinnmaschinen zum Einsatz. Die Spinnaggregate dieser Maschinen werden direkt von einem Faserband gespeist. Am Eingang des Aggregats befindet sich ein öffner, welcher das Band in Einzelfasern auflöst. Diese Einzelfasern gelangen anschließend in eine sehr schnell rotierende Turbine und werden dort unter dem Einfluß der Fliehkraft in einer Rille aneinandergelegt.

Im Rotationszentrum der Turbine wird dieser Faserverband abgezogen, wobei ihm eine starke Drehung erteilt wird. Man erhält dadurch das fertige Garn. Dieses läuft zwischen einem Walzenpaar hindurch, bestehend aus einer angetriebenen Walze und einer Anpreßwalze. Die Drehzahl dieser Walzen bestimmt die Abzugsgeschwindigkeit des Garnes. Anschließend wird das Garn auf Kreuzspulen aufgewikkelt.

Das eigentliche Spinnaggregat ist zwischen Bandeintritt und Garnaustritt aus der Turbine als kompakte, gekapselte Einheit ausgebildet.

Diese Spinnaggregate sind üblicherweise Tag und Nacht in Betrieb. Bei normaler Arbeitsweise ist nur wenig Personal zur Überwachung notwendig, z. B. eine Person pro 1000 Spinnaggregaten.

Trotzdem kann es im Laufe der Zeit passieren, daß bei einzelnen Spindeln Störungen auftreten, die von außen nicht ohne weiteres erkennbar sind. So können sich beispielsweise im öffnerteil Fasern und Schmutz ansammeln, welche sich paketweise wieder lösen und somit im Garn ganze Ketten von Garnfehlern erzeugen. Je nach ihrer Größe und Beschaffenheit stören diese Garnfehler entweder schon, wenn sie einzeln auftreten, oder aber erst, wenn sie mehrmals in kurzen Abständen, d.h. in Ketten im Garn erscheinen. Eine andere Fehlerart entsteht, wenn sich Faser- oder Schmutzansammlungen am Umfang der Turbine bilden. Dadurch wird die gleichmäßige Ablage der Einzelfasern gestört und es entstehen im Garn mehr oder weniger periodische, anormal große Dickenschwankungen. Es sind aber auch noch andere Fehlerursachen denkbar.

Allen diesen Fehlern gemeinsam ist jedoch folgendes Merkmal: sie stören um so mehr, je häufiger sie auftreten und/oder je größer sie sind.

Das fehlerhafte Arbeiten eines einzelnen Spinnaggregats ist aber nicht unbedingt auf einen Fehler am betreffenden Aggregat zurückzuführen. Die Fehlerursache kann auch am zugeführten Material liegen. In vielen Fällen kann durch eine einfache Reinigung des Aggregats der Fehler behoben werden. Oft tritt auch der Fall ein, daß nach einer gewissen Zeit der Schmutz selbsttätig ausgestoßen wird und anschließend das Aggregat wieder korrekt arbeitet.

Eine weitere Eigenschaft der Offenendspinnmaschinen ist die, daß das Garn direkt auf Kreuzspulen gewickelt wird. In dieser Form werden die Garne weiterverarbeitet. Ein Umspulprozeß mit der Möglichkeit einer Inspektion der Garnqualität und/oder einer Garnreinigung findet demnach nicht statt.

Erzeugt nun während der Fabrikation eine Spinnstelle über längere Zeit fehlerhaftes Garn, ohne daß dies bemerkt wird, so kann dies beim Verweben oder Verwirken zu erheblichen Mehrkosten infolge eines gestörten Warenbildes führen, selbst wenn unter Hunderten von Kreuzspulen nur eine einzelne einen solchen Fehler aufweist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, wie er beispielsweise in der CH-PS 4 37 077 angegeben ist, bei dem Garnfehler einzeln erkannt und die sich ergebenden Signale ausgewertet werden müssen, besteht im vorliegenden Falle das Problem darin, bei Offenendspinnmaschinen Garne unterschiedlicher Qualität zu unterscheiden, da bei derartigen Maschinen ein zu häufiges Abstellen der Spinnturbine nicht hingenommen werden kann und trotzdem sichergestellt werden muß daß eine Produktion qualitativ schlechter Garne durch einzelne Turbinen unterbleibt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei den sonst: zum Erkennen des fehlerhaften Arbeitens von Spinnmaschinen verwendeten Vorrichtungen, bei denen eine den Garnquerschnitt oder Garndurchmesser abtastende Einrichtung und eine das Meßergebnis auswertende Integratoreinrichtung mil nachgeschalteter Vergleichsanordnung vorhanden ist zwischen der Abtasteinrichtung und der integratorein· richtung ein nichtlineares Korrekturglied vorgeseher wird.

Durch diese Maßnahme wird eine charakteristische Häufigkeitsverteilung der Fehler bei Offenendspinnmaschinen ausgenützt, und es werden die sich durch diese charakteristische Fehlerverteilung ergebender

Meßsignale durch Hervorheben dieser charakteristischen Signale in selektiver Weise erfaßt, so daß während ,des Fabrikationsprozesses auf einfache und schnelle Weise und mit großer Sicherheit verhindert werden kann, daß einzelne Spinnaggregate auch nur zeitweise fehlerhaftes Garn erzeugen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichturg sind in den Unttransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Darstellung einer Häufigkeitsverteilung,

F i g. 2 eine nichtlineare analoge Charakteristik,

F i g. 3 eine nichtlineare digitale Charakteristik,

Fig.4 ein erstes Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild,

F i g. 5 eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 4,

F i g. 6 ein erstes schaltungstechnisches Detail mit einer Kennlinie zu Fig. 5,

F i g. 7a ein zweites schaltungstechnisches Detail zu F i g. 5,

F i g. 7b, 7c Kennlinienfelder für eine Anordnung nach Fig.7a,

F i g. 8 eine dritte mögliche Variante zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 4,

F i g. 9 eine zusätzliche vorteilhafte Weiterbildung zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 4,

Fig. 10 eine vierte Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4,

F i g. 11 eine mögliche geänderte Ausführungsform zur Variante nach F i g. 10,

Fig. 12 eine andere mögliche Ausführungsform zur Variantenach Fig. 10,

Fig. 13 das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 mit zusätzlichem Garnlaufwächter,

Fig. 14 das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 mit einer Datenverarbeitungsanlage als Auswertegerät.

In F i g. 1 ist die Häufigkeitsverteilung des Garnquerschnittes für zwei Garne unterschiedlicher Qualität gezeigt.

Die Werte der Skala Q stellen die Abweichungen in Prozent des mittleren Querschnittes dar, die Werte auf der Ordinate bezeichnen in logarithmischem Maßstab die entsprechenden Häufigkeiten.

Mit I ist die Charakteristik für ein Garn mit durchschnittlicher Qualität, und mit 11 diejenige für ein Garn bezeichnet, das sowohl eine erheblich höhere Zahl von Querschnittsabweichungen vom Mittelwert aufweist, als auch absolut größere Querschniusabweichungen enthält.

Typisch für ein auf einer Offenendspinnmaschine gesponnenes fehlerhaftes Garn ist der Hocker im Bereich von +50./. +100% Q.

F i g. 2 zeigt eine Charakteristik 100 eines Korrekturgliedes für Analogsignale mit nichtlinearer Kennlinie, wie es in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird. Die Ausgangsspannung Ua steigt gegenüber der Eingangsspannung überproportional an. 101 und 102 sind gegenüber der Charakteristik 100 verschobene Kurven, womit angedeutet sein soll, daß die Charakteristik des Korrekturgliedcs veränderbar gemacht sein kann.

F i g. 3 zeigt eine Charakteristik 200 eines Korrekturgliedes mit nichtlinearer Kennlinie für Digitalsignale, wie es als Variante ebenfalls in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann. 201 und 202 sind wiederum veränderte Charakteristiken entsprechend einer Einstellbarkeit der Übertragungswerte.

In Fig.4 ist als Blockschema die Grundform einer vollständigen Vorrichtung gezeigt. Das eigentliche Spinnaggregat der betrachteten Offenendspinnmaschine umfaßt das zugeführte Faserband 1, ein Einzugswalzenpaar 2, einen öffner 1 und die Turbine 4. Das gesponnene Garn 10 verläßt die Turbine 4 in deren Zentrum und wird durch ein Abzugswalzenpaar 5 abgezogen und einer Aufwickelvorrichtung, insbesondere einer Kreuzspule 6, zugeführt. Zwischen dem Garnaustritt aus der Turbine 4 und dem Abzugswalzenpaar 5 ist ein Meßorgan 11 zur Abtastung des Garnquerschnittes oder des Garndurchmessers angeordnet.

Das Meßorgan 11 wirkt mit einem Meßkopf 12 zusammen, der die für die Gewinnung eines dem Garnquerschnitt bzw. Garndurchmesser entsprechenden Signals L/12 erforderlichen Speise- und Verstärkerelemente enthält. Das Signal L/12 gelangt an einen Diskriminator 13, in dem dieses Signal auf Besonderheiten untersucht wird und beim Auftreten solcher Besonderheiten ein Ausgangssignal Uu ausgelöst wird. Dieses Ausgangssignal Uu gelangt an eine Anzeigevorrichtung 18. Als solche Anzeigevorrichtungen können wahlweise oder kombiniert Anzeigeinstrumente 181, Signallampen 182, Alarmglocken 183 oder Schaltschützen 184 mit Kontaktsätzen 185 eingesetzt werden.

Der Diskriminator 13 selbst ist aufgebaut aus einem Korrekturglied 14 mit nichtlinearer Kennlinie gemäß Fig.2 oder 3, einem Integrator 16 und einem Komparator 17. Im Komparator 17 wird das korrigierte und integrierte Signal U\b einer Vergleichsspannung gegenübergestellt, welche mit einer Leitung 173 dem Komparator zugeführt wird. Sobald das Signal L/16 den Wert der Vergleichsspannung in unzulässigem Maße überschreitet, entsteht ein Signal Uu, auf das die Anzeigevorrichtung 18 anspricht.

Durch die nichtlineare Kennlinie des Korrekturgliedes 14 wird zunächst das Signal Un in dem Sinne beeinflußt, daß die großen Abweichungen vom Mittelwert des Garns größere Ausgangssignale ergeben als dies mit einer linearen Übertragung der Fall wäre. Im Integrator 16 wird hierauf das bezüglich seiner Amplitude korrigierte Signal noch auf die Häufigkeit hin untersucht, mit der solche Signale auftreten.

Durch diese Kombination wird erreicht, daß einerseits die im Bereich des »Höckers« der F i g. 1 auftretenden überdurchschnittlichen Querschnitte hervorgehoben werden, daß aber andererseits mittels der Integration doch eine bestimmte Häufigkeit gefordert wird, mit der solche überdurchschnittlichen Querschnitte auftreten, damit ein Ausgangssignal Uu auftritt.

Aus dieser Grundform der erfindungsgemäßer Vorrichtung können verschiedene Modifikationen ge bildet werden, von denen jede besondere Anforderun gen zu erfüllen vermag.

Fig. 5 zeigt einen L>iskriminator 13, welcher eir Korrekturglied 114 mit steuerbarer Charakteristil enthält, wobei diese Steuerung durch ein von außen ai das Korrekturglied 114 gelegte Steuerspannung L/11 erfolgen kann. Der Sollwert Uuo als Vergleichsspan nung für den Komparator 17 ist als individuel einstellbare Spannung, die von einem Potentiomete 171 abgegriffen und über Leitung 173 an de Komparator 17 gelegt ist, dargestellt.

Beim Arbeiten mit dem Mittelwert der Ausgangss gnale U\b des Integrators 16 und den Abweichungen vo demselben stellt sich immer wieder das Problem, da

dieser Mittelwert selbst nicht konstant ist, sondern, über größere Zeitintervalle betrachtet, sich verändern kann. Dabei handelt es sich nicht um sporadische Unstetigkeiten dieses Mittelwertes, sondern um ein langzeitiges Wandern in der einen oder anderen Richtung.

Fig.6 zeigt grundsätzlich, wie eine nichtlineare Charakteristik im Korrekturglied 14 erreicht werden kann. Das einfachste Element ist eine Diode 22. Der Strom I nimmt mit steigender Spannung U angenähert exponentiell zu, sofern die Diode im Bereich der Anlaufspannung betrieben wird.

Fig.7a zeigt die Möglichkeit der Veränderung der Diodenkennlinie gemäß Fig.6. Die dem Querschnitt des geprüften Garns entsprechende Spannung Uq ist an ein Potentiometer 23 und die Diode 22 an den Abgriff desselben gelegt. Entweder kann durch Veränderung der Spannung U- die Kennlinie 100 parallel zu sich verschoben werden (Fig. 7b), oder es kann durch Einstellung des Potentiometers 23 die Steilheit der Kennlinien verändert werden.

F i g. 8 illustriert eine Modifikation zur Weiterverarbeitung der Signale Um in der Form von Digitalsignalen. Hierfür ist am Ausgang des Meßkopfs 12 ein Analog-Digital-Wandler 120 angeordnet, der die analogen Signale Um in digitale Größen L/120 umformt Dieser Analog-Digital-Wandler 120 ist gefolgt von einem Korrekturglied 141 mit nichtlinearer Digitalcharakteristik entsprechend der Erläuterung zu Fig.3. Der Analog-Digital-Wandler 120 kann aber auch als direkt nichtlinear übertragender Wandler ausgebildet sein. Die weiteren Elemente 16, 17 und 18 erfüllen dieselben Funktionen wie diejenigen gemäß F i g. 4, sind jedoch für die Verarbeitung von Digitalsignalen ausgerüstet

In vielen Fällen ist es erwünscht bzw. zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl, d. h. mindestens zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen von einer zentralen Stelle aus bezüglich ihrer Eigenschaften eingesteilt werden können. Dann sind alle an die zentrale Stelle angeschlossenen Geräte gleichzeitig und in gleichem Ausmaß veränderbar, so daß alle Vorrichtungen stets unter gleichen Bedingungen arbeiten. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt F i g. 9. Die Korrekturglieder 14, 14' zweier unter sich gleicher Anlagen sind einstellbar mit Hilfe einer von außen anlegbaren Steuerspannung. Diese wird einer Spannungsquelle 142 entnommen und mittels eines Reglers 143 verändert. Alle Korrekturglieder 14 einer Gesamtanlage werden nun durch diese Steuerspannung eingesteilt

Für diejenigen Fälle, bei welchen aus dem Signal L/12 vor der Weiterverarbeitung im Diskriminator 13 ein bestimmter Frequenzbereich hervorgehoben und andere Frequenzbereiche unterdrückt werden sollen, sind zwischen den Meßkopf 12 und dem Diskriminator 13 frequenzselektive Organe, wie Bandfilter, Hochpässe, Tiefpässe od. dgl., einzuschalten.

Fig. 10 zeigt ein Bandfilter 19, das ein bestimmtes Frequenzband im Signal L/12 bevorzugt.

Die Anordnung gemäß Fi g. 11 macht von je einem getrennten Tiefpaß 191 und Hochpaß 192 in Reihe Gebrauch, was von Vorteil ist, wenn die Grenzfrequenzen individuell gewählt werden sollen.

Gemäß Fig. 12 sind Tiefpaß 191 und Hochpaß 192 in Parallelschaltung zwischen Meßkopf 12 und Korrekturglied 13 gelegt, was in bezug auf die mögliche Anzahl bestimmter Frequenzbereiche wieder andere Kombinationen zuläßt als eine Reihenschaltung nach Fig. 11.

Mit der Aufteilung des Diskriminators 13 in Elemente, die entweder die Amplitude und/oder die Frequenz beeinflussen, ist auch die Möglichkeit geschaffen, die einzelnen Anteile mit verschiedener Gewichtung an der Bildung des Ausgangssignals Uu teilhaben zu lassen. Es lassen sich damit eine Vielzahl von Beurteilungsarten über die Eigenschaften des untersuchten Garnes 10 auswählen.

Das Vorhandensein eines Garns 10 im Meßorgan 11 und einem dadurch erzeugten Signal Un gibt entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 13 auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Garnlaufüberwachung zu versehen. Hierfür wird das Signal L/12 zusätzlich einem Auswerteorgan 20 zugeführt.

Dieses hat festzustellen, ob das Signal Um eine Wechselspannungskomponente enthält, die auf die Querschnittsschwankungen des Garns 10 zurückzuführen sind. Fehlt diese Wechselspannungskomponente, bedeutet dies, daß sich das Garn 10 im Meßkopf 12 nicht bewegt Dann erregt das Auswerteorgan 20 das Schütz 184, so daß mittels der Kontakte 185 eine geeignete Schaltoperation eingeleitet wird.

Für besonders eingehende Untersuchungen über die Art der Querschnittsschwankungen können auch Datenverarbeitungsanlagen eingesetzt werden. Fig. 14 zeigt hierfür eine Möglichkeit. Die elektrischen Größen speziell in digitaler Form gemäß F i g. 8, an den einzelnen Elementen wie Korrekturglied, Integrator von mindestens einer Anlage werden auf die Datenverarbeitungsanlage 25 übertragen und können dort, mil einem passenden Programm ausgewertet, in einei lesbaren Form auf einem Drucker 26 ausgedruckt werden. Selbstverständlich läßt sich diese zentrale Datenverarbeitung auch über eine Mehrzahl vor Auswerteeinrichtungen ausdehnen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erkennen des fehlerhaften Arbeitens von Spinnmaschinen mit einer den Garnquerschnitt oder Garndurchmesser abtastenden Einrichtung und einer das Meßergebnis auswertenden Integratoreinrichtung mit nachgeschalteter Vergleichsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung dieser Vorrichtung an einer Offenend-Spinnmaschine zwischen der Abtasteinrichtung (12) und der Integratoreinrichtung (16) ein nichtlineares Korrekturglied (14, 114,141) angeordnet ist

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie des nichtiinearen Korrekturgiiedes (114) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Korrekturglied (14, 114) eine mindestens angenähert exponentielle Kennlinie (100) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nichtlinearen Korrekturglied (14) ein frequenzselektives Filter (19) vorgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenform des frequenzselektiven Filters (19) einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Kennlinie (100) der nichtlinearen Korrekturglieder (14,14') einer Mehrzahl von Vorrichtungen von einer Zentralstelle (143) aus einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nichtlinearen Korrekturglied (141) ein Analog-Digital-Wandler vorgeschaltet ist.