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Verfahren und Vorrichtung zum Vergleichmäßigen von textilen Faserverbänden
Es sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bekannt ( G3-PS 930 873, DOS
1 510 450 ), mittels derer die Gleiohmäßigkeit von textilen Faserverbänden, das
heißt die Abweiohung von Dicke, Masse, Feinheit ( Gewioht je Länge ) oder ähnlichem
von einem vorgegebenen Sollwert von Wickelwatten, Bändern, Lunten oder Garnen und
dergleiohen aus textilen Fasern duroh Verändern der solohe Faserverbände verfeinernden
Verzüge in Streokwerken oder ähnlichem verbessert werden kann. Hierbei zeichnen
sich Regelungen gegenüber Steuerungen dadurch aus, daß ein geschlossener Wirkungskreis
vorliegt und daher die Auswirkung eines Regeleingriffes auf das behandelte Material
erfaßt wird und nachfolgende Regeleingriffe gegebenenfalls korrigierend beeinflußt
werden. Zu diesem Zweck muß der Meßort, sn dem die Abweichungen gefühlt werden,
in IIateriallaufriohtung betrachtet hinter dem Stellort angeordnet sein, an dem
der Eingriff in das zu vergleichmäßigende Material erfolgt.
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Damit die Auswirkung eines vorgenommenen Regeleingriffes erfaßt werden
und ein naohfolgender Regeleingriff gegebenenfalls korrigierend beeinflußt werden
kann, dürfte ein naohfolgender Regeleingriff erst erfolgen, wenn das duroh den vorhergehenden
Regeleingriff behandelte Material den vom Stellort räumlioh getrennten Meßort erreicht
hat und die Auswirkung des vorgenommenen Regeleingriffes erfaßt werden konnte.
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In der Praxis wird diese Laufzeit des Materials vom Stellort zum Meßort
allgemein so berücksichtigt, daß der Regelkreis, bestehend aus dem Meßorgan, der
Regelverstärker und dem Stellorgan, im Vergleioh zur Durohlaufgesohwindigkeit des
Materials träge arbeitet in den Sinne, daß ein vom Neßort ausgelöster Regeleingriff
nooh nicht vollendet ist, wenn der Anfangsteil des von dem Regeleingriff bereits
beeinflußten
Materials den Meßort erreicht und den Regeleingriff
gegebenenfalls erneut zu korrigieren beginnt.
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Diese Trägheit des Regelkreises kann durch entspreohende Dimensionierung
der Kenngrößen seiner Elemente bestimmt werden. Sie bringt die beabsichtigte Wirkung
optimal jedooh nur bei einer bestimmten Durohlaufgesohwindigkeit, namlioh der, suf
die die Trägheit des Regelkreises abgestellt ist. Da die Trägheit des Regelkreises
unveränderbar ist, während die Durohlaufzeit-des Materials sich umgekehrt mit dessen
Durchlaufgeschwindigkeit ändert, erfolgen bei Materialdurchlaufgeschwindigkeiten,
die nicht derjenigen entsprechen, auf die die Zeitkonstanten des Regelkreises abgestimmt
sind, fehlerhafte oder mindestens nicht optimale Regeleingriffe.
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Der Erfindung war demgemäß die Aufgabe gestellt, die Regeleingriffe
beim Vergleichmäßigen von textilen Faserverbänden in einer Spinnereimaschine duroh
Regelung des den Faserverband verfeinernden Verzuges so zu gestalten, daß bei verschiedenen
Durohlaufgesohwindlgkelten des Materials optimaler Regeleffekt erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform verfahrensmäßig
durch die in Anspruoh 1 und vorriohtungsmäßig durch die in Anspruch 3 gegebene Lehre
gelöst. In einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe verfahrensmäßig durch
die in Anspruoh 2 und vorriohtungsmäßig in Anspruch 4 gegebene Lehre gelöst.
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Wie einleitend bereits angeführt, ist die Erfindung beim Vergleiohmäßigen
aller Arten von textilen Faserverbänden anwendbar, so beispielsweise bei Wiokelwatten
an Sohlagmasohinen, bei Bändern oder Lunten an Karden oder Krempeln, Kämmaschinen,
Streoken oder Intersektings, gegebenenfalls auch bei Garnen.
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Das Vergleichmäßigen erfolgt beim Verfeinern der Faserverbände durch
Verzug, wobei der Verzug in weitem Sinne zu verstehen ist und nicht nur das Verziehen
in Streckwerken, sondern beispielsweise auoh das Verfeinern eines Faserverbandes
in einer Karde zwischen Einzug und Ablieferung umfaßt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 das Prinzip eines Regulierstreokwerkes mit gesohlossenem
Regelkreis und drehzahlveränderbarem Auslauf Fig. 2 ein Regulierstreokwerk wie in
Fig. 1, Jedoch mit drehzahlveränderbarem Einlauf Fig. 3 die Wirkungsweise der Erfindung
mit diskreten Regeleingriffen anhand eines idealisierten Feinheit/ Zeit-Diagrammes
Fig. 4 die Wirkungsweise der Erfindung mit kontinuierlichem Regeleingriff anhand
eines idealisierten Feinheits/ Zeit-Tiagrammes Fig. 5 und 6 zwei weitere Feinheits/Zeit-Diagramme
zur Verdeutlichung erfinderischer Einzelheiten.
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Die Erfindung setzt eine Vorrichtung zum Verfeinern eines Faserverbandes
beispielsweise mittels Verzug voraus, wie dies in den in Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen eines Streckfeldes mit einem Einzugswalzenpaar 1/2 und einem Ausgangswalzenpaar
3/4 dargestellt ist. Die Unterwalzen 2 und 4 der Walzenpaare sind mittels je eines
Elektromotors 6 beziehungsweise 7 antreibbar, während die Oberwalzen 1 beziehungsweise
3 zum Klemmen des durohlaufenden Faserverbandes 9 gegen die Unterwalzen gedrückt
werden. Das Ausgangswalzenpaar 3/4 läuft mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als
das Einzugswalzenpaar 1/2, so daß der Faserverband 9 verzogen wird.
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In Durohlaufrichtung des Faserverbandes 9 ist hinter dem Streokfeld
am Meßort ein Meßorgan 10 angeordnet, das Veränderungen eines Kennwertes des Faserverbandes
entlang des Faserverbandes fühlt.
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Bei diesem Kennwert handelt es sioh um die Feinheit des Faserverbandes
in weitestem Sinne, wobei diese Feinheit als optisoher Burohmesser, als Masse im
Querschnitt oder als andere Meßgröße erfaßt werden kann.
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Desglelchen kann die Messung auf optischem, elektrischem, strahlungsabsorbierendem
oder anderem Wege erfolgen. Meßvorrichtungen dieser Art sind in großer Zshl bekannt
und daher hier nicht näher besohrieben.
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Der vom Meßorgan 10 gemessene Wert der Kenngröße wird über eine Leitung
12 dem Regler 14 aufgegeben. Dieser Regler vergleicht den erhaltenen Meßwert mit
einem vorgegebenen Sollwert und bildet bei Abweichungen des Meßwertes vom Sollwert
ein Signal, das über die Leitung 15 gemäß Fig. 1 dem Elektromotor 7, gemäß Fig.
2 dem Elektromotor 6 aufgegeben wird und die Drehzahl des von dem jeweiligen Motor
angetriebenen Walzenpaares im Sinne einer Verminderung der Abweiohung der Kenngröße
vom Sollwert verändert. So wird der Regler 14 beispielsweise bei zu dickem Fsserverband
die Drehzahl des drehzahlveränderbaren Ausgangswalsenpaares 3/4 gemäß Fig. 1 erhöhen
und damit den Verzug im Streckfeld steigern, was eine stärkere Verfeinerung des
Faserverbandes und ein Angleiohen an den vorgesehenen Sollwert bewirkt. Gemäß der
Anordnung nach Fig. 2 wird der Regler 14 bei gleichem Meßwert die Drehzahl des drehzahlveränderbaren
Einzugswalzenpaares 1/2 vermindern und damit den Verzug im Streckfeld ebenfalls
erhöhen.
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Der Abschnitt des Faserverbandes 9, an dem der Eingriff einer stärkeren
Verfeinerung durch höheren Verzug vorgenommen worden ist, passiert danaoh den Meßort,
wo die Auswirkung des Eingriffes gefühlt wird. Eine über oder Unterregelung duroh
den vorgenommenen Regeleingriff wird dabei erfaßt und korrigiert: der Regelkreis
ist geschlossen. Dabei kann die Regelvorriohtung so ausgebildet sein, daß sie dann,
wenn die Kenngröße des Faserverbandes einen von zwei in geeigneten Abständen über
beziehungsweise unter dem Sollwert der Kenngröße angenommenen Sohwellenwerten über-
beziehungsweise unterschreitet, einen einmaligen, diskreten Regeleingriff von solcher
Größe auslöst, daß duroh diesen Eingriff der lIittelwert der Kenngröße wieder mit
dem Sollwert zur Deokung gebracht wird. Ein erneuter Regeleingriff darf erst erfolgen,
wenn das duroh den ersten Regeleingriff beeinflußte Material den meßort erreicht
hat und die Auswirkung des Regeleingriffes auf den Faserverband erfaßt werden konnte.
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Dieses Prinzip ist in Fig. 3 verdeutlioht, in der im oberen Teil mit
der Linie 20 der Verlauf einer Kenngröße über der Zeit als Abszisse angedeutet ist.
Über beziehungsweise unter dem Sollwert M der Kenngröße sind der obere Sohwellenwert
SO und der untere 0 Schwellenwert 5 eingezeichnet. Wenn die Kenngröße im Punkt 21
u den oberen Sohwellenwert SO übersohreitet, erfolgt ein Regeleingriff 0 22, duroh
den die in der Linie 23 wiedergegebene Drehzahl des Motors 6 beziehungsweise 7 um
einen Sohritt verändert wird.
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Vom Zeitpunkt 21 ab läuft eine Totzeit 24, die der Zeit entspricht,
die ein Querschnitt des Faserverbandes benötigt, um vom Stellort im Streokfeld zum
Meßort zu laufen. Während dieser Zeit erfolgt kein weiterer Regeleingriff, die Übersohreitungen
des oberen Sohwellenwertes SO durch die Kenngröße während der Totzeit 24 0 bleiben
unberücksichtigt. Da die Kenngröße naoh Ablauf der Totzeit 24 den oberen Schwellenwert
SO nooh immer überschreitet, 0 erfolgt im Zeitpunkt 26 ein weiterer, sohrittweiser
( diskreter ) Regeleingriff 27, dem wieder eine Totzeit 28 folgt. Sinngemäß wiederholen
sioh diese Vorgänge beim Untersohreiten des unteren Schwellenwertes 5 im Zeitpunkt
30, was einen Regeleingriff 31 u mit Totzeit 32 auslöst und im Zeitpunkt 33 ebenfalls.
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Um diese Wirkung zu erzielen, weist der Regler 14 erfindungsgemäß
ein Zeitmeßwerk auf, das während der Totzeiten 24, 28, 32 und eo weiter entweder
die Eingabe von Meßwerten vom Meßorgan 10 über die Leitung 12 oder die Abgabe von
Signalen über die Leitung 15 an die Motoren 6 beziehungsweise 7 beispielsweise duroh
Öffnen eines nicht dargestellten Kontaktes unterbricht und nach Ablauf der Totzeiten
wieder gestattet. Da die riohtige Länge der Totzeiten von der naoh Maßgabe spinntechnologisoh
bedingter Motwendigkeiten gegebenenfalls unterschiedlichen Durohlaufgeschwindigkeit
des Faserverbandes bestimmt wird, ist das Zeitmeßwerk erfindungsgemäß von dieser
Durchlaufgeschwindigkeit beeinflußbar. Daher ist gemäß der Erfindung einer der Motoren
6 oder 7, vorzugsweise der nicht drehzahlveränderbare Motor ( Fig. 1: Motor 6, Fig.
2:.rotor 7 ) mit einem Drehzahlgeber 35 verbunden, der die Drehzahl des mit gleichbleibender
Geschwindigkeit fördernden Walzenpaares und damit die Durohlaufgeschwindigkeit des
Faserverbandes über eine Leitung 36 dem Regler 14 meldet und das Zeitmeßwerk im
Regler in Abhängigkeit von der Durohlaufgesohwindigkeit selbsttätig so verstellt,
daß die
Länge der Totzeit umgekehrt proportional zur Durchlaufgeschwindigkeit
verstellt wird.
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In anderen Fällen ist es vorteilhaft, die Änderung des Verzugs nicht
sohrittweise, sondern kontinuierlioh vorzunehmen. Hierbei wird also nicht ein voller
Regeleingriff vorgenommen und abgewartet, bis das duroh den Regeleingriff beeinflußte
Material den Meßort erreicht hat, um die Wirkung des Regeleingriffes zu erfassen.
Vielmehr wird hierbei ein durch eine gefühlte Abweichung der Kennwertlinie vom Sollwert
an sioh erforderlicher Regeleingriff begonnen und allmählich gesteigert, wobei die
Steilheit d/t dieses Anstieges jedooh so bemessen ist, daß der Regeleingriff noch
nicht vollendet ist, wenn das von diesem Regeleingriff bereits beeinflußte Material
den Meßort zu erreichen beginnt.
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Die Auswirkung des begonnenen Regeleingriffes wird also bereits vor
seinem Abschluß erfaßt und er kann bei nicht ausreichender Korrektur des Kennwertlinien-Verlaufe3
verstärkt beziehungsweise bei zu starker ( Uber- ) Korrektur des Kennwertlinien-Verlaufes
abgesohwächt werden. Dadurch wird bewußt auf das Vergleichmäßigen kurzperiodischer
Kennwertabweiohungen verziohtet, um das Entstehen neuer Ungleichmäßigkeiten durch
Überregelung zu verhindern.
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Dieses Reduzieren eines Regeleingriffes kann auoh als Verzögern des
Regeleingriffes betraohtet werden, da bei genügend langem Anstehen eines eine Abweichung
der Kennwertlinie meldenden Signale der Regeleingriff in vollem Ausmaß vorgenommen
wird. Dieser Effekt wird bei allen Reguliervorriohtungen zwangsweise erzielt, bei
denen zum Zweoke eines Regeleingriffes mit träger Masse behaftete Elemente beschleunigt
oder verzögert werden müssen. Gemäß der Erfindung wird dieser Verzögerungseffekt
jedoch in Abhängigkeit von der Materialdurchlaufgesob:7indigkeit selbsttätig beeinflußt.
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In Fig. 4 ist dieses Prinzip sohematisoh verdeutlicht. Die kurzzeitigen
Schwankungen der Kenngröße, dargestellt durch die Linie 20, ergeben gemittelt den
ausgezogenen Linienzug 40. Dieser Linienzug 40 stellt die Leitlinie dar, gemäß der
der Versug geändert werden kann, um eine gleichbleibende Höhe des Kennlinienzuges
20 zu erreiohen.
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Die tatsäohliohe Veränderung des Verzuges folgt dem Linienzug 40 Jedoch
in dem Sinne verzögert, als die Steilheit d/t einer Versugsänderung begrenzt ist.
In Fig. 4 ist die Änderung des Verzugs mittels der als gestriohelte Linie 41 dargestellten
Drehzahllinie des drehzahlveränderbaren Einzugswalzenpaares 1/2 der Fig. 2 dargestellt:
mit zunehmender Feinheit des Faserverbandes muß der
Verzug abnehmen
und damit die Drehzahl des Einzugswalzenpaares zunehmen. In Bezug auf das drehzahlveränderbare
Ausgangswalzenpaar 3/4 der Fig. 1 wäre die Drehzahlkurve dieses Walzenpaares dem
Linienzug 41 umgekehrt proportional.
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In den Bereichen 44 und 47 ist der Anstieg der Kennwertlinie 40 so
flach, daß ihm die Drehzahllinie 41 direkt folgen kann. Im Bereich 45 fällt die
Kennwertlinie 40 zunächst so steil ab und steigt dann wieder so steil an, daß ihr
die Drehzahllinie 41 nicht eng folgt, sondern sich der ennwertlinie 40 allmählioh
annähert und sie am Ende dieses Bereiohes erreicht. Bei gleiohbleibendem Kennwert
im Bereich 46 bleibt selbstverständlioh auch die Drehzahl und der Verzug gleich.
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Die Amplitude des Kennwertverlaufes in Form des Linienzuges 20 ist
im Material vorgegeben. Die zeitliohe Raffung oder Streckung dieses Linienverlaufes
wird von der Durohlaufgeschwindigkeit des Materials bestimmt. Entspreohend wird
der Abfall und Anstieg der Linien 20 und 40 beispielsweise im Bereich 45 steiler
oder flaoher. Dieser veränderlichen Steilheit muß sioh die begrenzte, durch die
Strecken d und t reohts des Bereiches 47 dargestellte Steilheit des Linienzuges
41 anpassen, der die Drehzahlveränderung des drehzahlveränderbaren Walzenpaares
darstellt.
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Wenn beispielsweise wie in Fig. 5 dargestellt die Kennwertlinie 40'
in der Zeit t2 - t0 vom Wert a auf den Wert b ansteigt, ist es ausreichend, wenn
ihr die Drehzahllinie 41'so verzögert folgt, daß die Kennwertänderung zum Zeitpunkt
t3 ausgegliohen sein würde.
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Wenn der Anstieg der Kennwertlinie 40" infolge einer Erhöhung der
Durchlaufgeschwindigkeit bereits in der Zeit t1 - t0 erfolgt, wäre der Anstieg der
Drehzahllinie 41'zu langsam.
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Die einer höheren Durchlaufgesohwindigkeit entspreohende Drehzahllinie
41" folgt der Kennwertlinie 40" rasoher, damit die Kennwertänderung wenigstens im
Zeitpunkt t2 ausgegliohen ist.
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Vorteilhafterweise ist der Regelkreis mit sogenanntem integralem Verhalten
ausgestattet, duroh das bei großen Abweichungen zwischen Sollwert und Istwert des
Kennwerte der Regeleingriff steiler ist als bei kleineren Abweichungen. Die Steilheit
des Regeleingriffes hängt auoh von der Steilheit einer Änderung des Kennwertes ab.
Bei langsamen Kennwertänderungen - bildlioh gesproohen bei
Kennwertänderungen
mit flaohen Steigungen - nähern sioh die Steilheiten von Kennwertänderung und Regeleingriff
mehr und mehr an, um schließlich praktisch zusammenzufallen, so daß - wie in Fig.
6 dargestellt - sowohl die einer geringeren Durohlaufgesohwindigkeit zugeordnete
Drehzahllinie 41'als auch die einer höheren Durohlaufgeschwindigkeit zugeordnete
Drehzahllinie 41" einem flachen Anstieg der Kennwertlinie gleioh eng folgen. Die
Kennwertänderung ist in beiden Fällen zum Zeitpunkt t4 ausgeglichen.
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Anstelle des Drehzahlgebers 35, der ein der Durchlaufgeschwindigkeit
des Faserverbandes duroh das Regulierstreckwerk proportionales Signal abgeben soll,
kann auoh ein Meßfühler irgend einer anderen Art verwendet werden, der diese Aufgabe
erfüllt.