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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Wechseln von Rohstoffgebinden, und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 12.
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In Spinnereien findet die Verarbeitung
von Vorgarnen zu Fäden
in der Regel über
mehrere Arbeitsstufen statt, wobei entsprechende Spinnmaschinen,
wie Flyer, Ringspinnmaschinen od. dgl. dazwischengeschaltet sind.
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Diese Spinnmaschinen werden üblicherweise
von dem Bedienpersonal laufend überwacht,
wobei auslaufende Vorgarnspulen zeitgerecht erkannt und ausgewechselt
werden. Rundgänge
müssen
vom Bedienpersonal mindestens jede Stunde gemacht werden.
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Das heutige Bestreben geht allerdings
dahin, dass die Spinnmaschinen weitgehend automatisiert werden,
d.h., dass derartige Rundgänge
entfallen. Das Auswechseln der Vorgarnspulen erfordert aber nach
dem heutigen Stand der Technik noch einen Eingriff des Bedienpersonals,
sei es zum Umstecken der Spulen oder zumindest zum Ansetzen des
Vorgarnes.
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Somit besteht das Bedürfnis, in
automatisierten Spinnanlagen das Bedienpersonal im Erkennen auslaufender
Vorgarnspulen zu unterstützen.
Hierdurch soll ein effizienterer Personaleinsatz ohne laufendes
Patroullieren ermöglicht
werden. Ferner ist ein zeitgerechter Austausch der Luntenspulen
vor dem vollständigen Auslaufen
erwünscht,
da dann noch ein Spleissen möglich
ist und nicht zusätzlich
Ansetzarbeiten verursacht werden, die ausserdem zu schlechten Garnabschnitten
führen.
Ferner ist auch eine Vermeidung von Überbelastungen eines Faden-Ansetz-Roboters
erwünscht,
der bei fehlendem Vorgarn vergebliche Ansetzversuche unternehmen
könnte,
bis er die entsprechende Spinnstelle als "nicht ansetzfähig" markiert.
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Für
das Erfassen des Vorgarnvorrates auf den Spulen ist in der Regel
eine Sichtkontrolle durch das Bedienpersonal vorgesehen. Beispielsweise
wird der Durchmesser der Vorgarnspule beobachtet. Dies muss allerdings
mit äusserst
hoher Genauigkeit erfolgen, da schliesslich die letzte, einzelne
Vorgarn-Lage auf der Hülse
sicher erkannt werden soll. Die erforderliche Genauigkeit lässt sich
nur bei einem sehr grossen Aufwand gewährleisten.
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Ferner geschieht ein Erfassen des
Vorgarnvorrates anhand von Farbunterschieden des Vorgarnes gegenüber der
Hülse oder
anhand eines beweglichen Kannenbodens. Die unterschiedliche Farbe
(weisses Vorgarn auf dunkler Hülse)
beschränkt
jedoch den Ansprech-Zeitpunkt auf das Ablaufen von mindestens einem Teil
der letzten Vorgarn-Lage, so dass hier das Bedienpersonal zu spät kommen
kann. Ferner ist dieses Verfahren empfindlich gegenüber einer
Verschmutzung der Hülse
mit Fasermaterial, welches die Hülse
ebenfalls gegenüber
einem Sensor weiss erscheinen lässt.
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Eine Abtastung von der Seite her
ist erheblich erschwert, weil die dicht gestaffelte Aufsteckung
der Vorgarnspulen im Gatter den Durchblick auf die innenhängenden
Spulen weitgehend unmöglich
macht.
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Aus der
DE 35 42 356 A1 ist ferner
eine elektrische Überwachungseinrichtung
für eine
an einem Hängehalter
gelagerten Vorgarnspule bei einer Spinnmaschine bekannt, bei welcher
ein mit dem Hängehalter
verbundener Bremshebel eine schwenkbare Abtasteinrichtung ist, welche
elektrische Kontakte zur Berührung
eines Ringes aufweist, der sich auf der Hülse befindet. Somit muss aber
auch hier erst die Hülse
von dem Vorgarn gänzlich
freigelegt sein, bevor der Kontakt hergestellt werden kann. Damit
steht aber bei einem Alarm dem Bedienpersonal zu wenig Zeit zur
Verfügung,
um noch das auslaufende Vorgarn mit dem Vorgarn einer neuen Spule
verbinden zu können.
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Aus der
DD 252 592 A1 ist ferner ein Verfahren bekannt,
bei dem an den Vorgarnspulen zwei Strahlschranken vorbeibewegt werden,
die beim Passieren der zu beurteilenden Vorgarn-Spulen je ein Ausgangssignal
abgeben, wobei beide Ausgangssignale einer kombinierten Schaltung
zugeführt
werden und der von dieser kombinatorischen Schaltung abgegebene
Differenzimpuls in seiner Breite als Maß für die verbleibende Vorgarnmenge
aus. der Vorgarnhülse
verwendet wird. Dieses Verfahren ist ausserordentlich kompliziert
und bedarf einer sehr exakten Ermittlung des Durchmessers der zu
beobachtenden Spule.
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In der
DE 32 16 218 A1 werden Vorgarnfühler offenbart,
welche mit jeder Vorlagespule und einem Laufzeitrechner verbunden
sind. Hiermit werden die Restlaufzeiten aller Vorlagepackungen ermittelt
und entweder in Kürze
auslaufende Vorlagepackungen vorzeitig ausgetauscht oder es wird
eine verminderte Maschinengeschwindigkeit eingestellt, um eine bedienungslose
Zeit überbrücken zu
können.
Nachteilig ist hierbei, daß eine
exakte Ermittlung der Restlaufzeiten kaum feststellbar ist.
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In der
DE 35 27 473 A1 werden mittels einer Lichtschranke
Meßsignale
erzeugt, welche den Durchmesserwerten einer Vorlagespule entsprechen.
Auch hierbei ist die genaue Ermittlung des tatsächlichen Auslaufzeitpunktes
des Rohstoffgebindes kaum möglich,
da bereits geringe Unterschiede des Durchmessers einen erheblichen
Zeitunterschied bedeuten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art zu entwickeln, über welches
ohne großen
Aufwand der Ablauf eines Rohstoffgebindes ermittelt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass
der Wechselzeitpunkt des Rohstoffgebindes erfasst und der Abnahmeverlauf
des Gebindes über
der Zeit hochgerechnet wird, so dass der darauffolgende Wechselzeitpunkt
vorherbestimmbar wird.
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Der Bestimmung des Wechselzeitpunktes
dienen weiter unten näher
beschriebene Sensoren, die den Zeitpunkt ermitteln, an dem ein Spulenwechsel
stattfindet. Von diesem Zeitpunkt an wird dann die Ablaufzeit der
gerade gewechselten Spule rechnerisch ermittelt. Dabei kann bevorzugt
die Lieferung des Vorgarnes an ein nachfolgendes Streckwerk als
Parameter für
die Ablaufzeit benutzt werden, d.h., die Umfangsgeschwindigkeit
des ersten Walzenpaares im Streckwerk. Diese Umfangsgeschwindigkeit
entspricht im wesentlichen der Einlaufgeschwindigkeit des Vorgarnes.
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Ferner kann auch eine Bestimmung
des Zeitpunktes erfolgen, an dem die Spule in das Stadium einer weitgehend
abgelaufenen Spule eintritt, wobei der Abnahmeverlauf der Spule
für den
restlichen Garn-Vorrat auf der Spule diesem Zeitpunkt angeglichen
wird.
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Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemässen Verfahrens
liegt darin, dass ein hochgerechneter Abnahmeverlauf beispielsweise
eines Vorgarnes auf einer Vorgarnspule zu einer Vorhersage des nächsten Wechselzeitpunktes
führt.
Dies kann für
jede Spule durchgeführt
werden, so dass exakte Zeitpunkte des Wechselns aller Spulen in
einer Spinnmaschine ermittelt werden können. Damit kann beispielsweise
ein Wechseln der Vorgarnspule schon eingeleitet werden, bevor der
ganze Vorrat auf der Spule erschöpft
ist. Das Restgarn auf der Spule kann durch Spleissen mit einem neuen
Vorgarn verbunden werden, so dass keinerlei Betriebsunterbrechung
stattfindet. Dies gilt vor allem für Spinnmaschinen, wie Flyer
oder Ringspinnmaschinen. Aber auch bei der Rotorspinnerei und an
Strecken ist es effizient, bei laufender Verarbeitung die Spinnkannen auszutauschen
und das einlaufende Band zu spleissen. Dementsprechend wird der
Einsatz des vorliegenden Verfahrens auch auf die Verarbeitung von
Vorgarnen in Spinnkannen bzw. auf die grundsätzliche Verarbeitung eines
Rohstoffgebindes ausgedehnt.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird von dem Bedienpersonal eine Laufzeit der Spule bzw. deren Garn-Vorrat in einen entsprechenden
Rechner eingegeben, welcher darauf den Abnahmeverlauf hochrechnet.
In der Regel dürfte
dieser Abnahmeverlauf bei gleichbleibender Spindelgeschwindigkeit
linear sein. Treten jedoch Störungen
gleich welcher Art auf, so sollen diese erkannt werden, so dass
der restliche Abnahmeverlauf entsprechend vom Rechner korrigiert
werden kann. In der wichtigsten Ausführungsvariante der Erfindung
wird somit der Abnahmeverlauf aufgrund der Liefermenge von Rohstoff
sowie der Betriebsunterbrechungen automatisch errechnet.
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Der Abnahmeverlauf wird vor allem
auch anhand der Luntenstop-Zeiten korrigiert. Werden an den Spinnmaschinen
Bedienungsroboter verwendet, so registrieren diese die Luntenstop-Zeiten.
Sie können
diese Luntenstop-Zeiten an den Rechner weitergeben, welcher dann
den Abnahmeverlauf entsprechend korrigiert.
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Bevorzugt erfolgt die Ermittlung
des Zeitpunktes eines Spulenwechsels auf photoelektrischem Wege, wie
dies weiter unten beschrieben ist.
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Durch das erfindungsgemässe Verfahren
soll auch eine Bedienerführung
erfolgen. Dies kann einmal dadurch geschehen, dass bei Unterschreitung
einer unteren Grenze des angenommenen Vorgarn-Vorrates ein Alarm
erfolgt. Vorzugsweise wird bei diesem Alarm auch noch die genaue Spulenposition
bzw. Spinnmaschine angegeben. Beispielsweise kann ein derartiges
Signal entsprechend einem Verfahren zum Beheben von Störungen nach
der
DE 40 12 903 A1 erfolgen.
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In einer weiteren Ausbaustufe des
Verfahrens ist daran gedacht, dass ein Zentralrechner einen Einsatzplan
für die
Spulen von einer Vielzahl von Spinnmaschinen erstellt. Hierdurch
wird die Bedienung dieser Spinnmaschine wesentlich vereinfacht und
rationalisiert.
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Bei einer noch weitergehenden Ausbaustufe
des Verfahrens wird anhand des Abnahmeverlaufes sogar die Versorgung
von Spulen für
die Spinnmaschine disponiert. Hierdurch wird ein hoher Grad an Automatisation
erreicht.
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Eine erfindungsgemässe Vorrichtung
zum Erfassen eines Garn-Vorrates
auf einer Spule, insbesondere auf einer Vorgarn-Spule für Spinnmaschinen umfasst einen
Sensor, welcher jeder Spule zuzuordnen ist und welcher den Wechselzeitpunkt
der Spule erfasst und/oder den Zeitpunkt ermittelt, an dem die Spule
in das Stadium einer weitgehend abgelaufenen Spule eintritt.
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Ein derartiger Sensor kann beispielsweise
eine Einrichtung zum Ermitteln des Gewichtes der Spule sein, wobei
bei Unterschreitung einer Gewichts-Schwelle ein entsprechendes Signal
abgegeben wird. Dies erscheint allerdings aufwendig, da eine derartige
Einrichtung jeder Spule zugeordnet werden muss.
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Bevorzugt wird deshalb ein Sensor,
der auf einer Bahn an der Spule vorbeiläuft und mit einem Reflektor
jenseits der Spule zusammenwirkt. Dieser Sensor kann für eine Vielzahl
von Spulen verwendet werden.
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Das Zusammenwirken mit dem Reflektor
geschieht dadurch, dass der Einfachheit halber der Reflektor einen
Durchmesser aufweist, der geringer ist als der Durchmesser der Spule.
Der Sensor kann somit erst dann mit dem Reflektor zusammenwirken,
wenn der Spulendurchmesser einen bestimmten Grenzwert unterschritten
hat. Dieser Grenzwert ist dann der Zeitpunkt, an dem die Spule in
das Stadium einer weitgehend abgelaufenen Spule eintritt.
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Bei Spinnmaschinen, welche bereits
mit anderen Arbeitseinrichtungen bestückt sind, bietet es sich an, dass
Sensoren an diesen Arbeitseinrichtungen angeordnet werden, so dass
keine zusätzlichen
fahrbaren Einrichtungen notwendig sind. Derartige Arbeitseinrichtungen
sind beispielsweise Bedienungsroboter, Faden-Ansetzautomaten, Wanderbläser od.
dgl.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung
näher erläutert, diese
zeigt in
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1 eine
schematische Darstellung der Tätigkeit
einer erfindungsgemässen
Vorrichtung zum Erfassen eines Vorgarn-Vorrates auf einer Spule;
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2 eine
Diagrammdarstellung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Erfassen
eines Vorgarn-Vorrates auf Spulen und zum Wechseln dieser Spulen.
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Gemäss 1 hängen
an einer Transportschiene 1 zwei Vorgarnspulen 2 und 3,
wobei ein entsprechendes Vorgarn auf einer Hülse 4 aufgewickelt
ist, welche mittels eines Halters 5 in der Transportschiene 1 hängt.
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Beide Vorgarnspulen 2 und 3 sind
parallel im Einsatz und von jeder Vorgarnspule 2 bzw. 3 wird
eine Lunte 6 abgezogen, die dann zu einem nicht gezeigten
Streckwerk geführt
ist.
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Erfindungsgemäss ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwischen dem Halter 5 und der Hülse 4 der Vorgarnspule 2 bzw. 3 jeweils
ein Reflektor 10a bzw. 10b angeordnet, dessen
Durchmesser d auf den Durchmesser ds der noch vollen Vorgarnspule 2 abgestimmt
ist. In jedem Fall ist der Durchmesser d kleiner als der Durchmesser
ds der vollen Vorgarnspule 2.
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Unterhalb der Vorgarnspulen 2 bzw. 3 ist
ein Träger 11 vorgesehen.
Dieser kann beispielsweise auf einem Fadenansetzautomaten 12 montiert
sein. Auf diesem Träger 11 sitzen
zwei Sensoren 13 und 14, welche beim Vorbeifahren
unterhalb der Spulen 2 oder 3 mit den Reflektoren 10a und 10b zusammenwirken.
Hierzu sind beide Sensoren 13 und 14 photo-elektrisch
ausgebildet, wobei sie einen Lichtstrahl 15 bzw. 16 zu
den Reflektoren 10a bzw. 10b aussenden und den
reflektierten Lichtstrahl erkennen.
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Die Sensoren 13 und 14 überwachen
jeweils eine Vorgarnspule 2 und 3. Dabei soll
Lichtstrahl 15 des Sensors 13 etwa parallel zur
Achse A der Hülse
bzw. der Vorgarnspule 2 und 3 verlaufen. Da der
Durchmesser d des Reflektors 10a kleiner ist als der Durchmesser
ds der Vorgarnhülse 2 kann
dieser Sensor 13 bei voller Vorgarnspule 2 den
Reflektor 10a nicht erkennen. Dies bedeutet für eine nicht
näher gezeigte
Erfassungs- und Auswerteeinheit, dass die Vorgarnspule 2 gerade
erst gewechselt worden ist oder noch nicht in einem Stadium ist,
in dem von einem kurz bevorstehenden Ablauf der Spule gesprochen
werden kann.
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Wesentlich ist, dass mittels der
Sensoren 13 und 14 der Zeitpunkt eines Wechsels
der Vorgarnspule 2 bzw. 3 festgestellt wird. Dieser
Zeitpunkt ist dann gegeben, wenn eine abgelaufene Vorgarnspule durch
eine neue ersetzt wird, worauf der Lichtstrahl 15 bzw. 16 von
den Reflektoren 10a bzw. 10b nicht mehr zurückgesandt
werden kann.
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Von diesem Zeitpunkt an wird die
Ablaufzeit einer Vorgarnspule 2 bzw. 3 berechnet.
Der für
die Ablaufzeit massgebende Parameter ist dann die Lieferung von
Vorgarn in das oben erwähnte
Streckwerk, d.h., die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Walzenpaares
im Streckwerk, welche im wesentlichen der Einlaufgeschwindigkeit
oder Ablaufgeschwindigkeit von der Spule des Vorgarnes entspricht.
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Der zweite Sensor 14 ist
schräggestellt.
Aus diesem Grunde trifft auch der Lichtstrahl 16 dieses
zweiten Sensors 14 schräg
auf den Reflektor 10b auf, so dass durch diesen Sensor 14 der
Reflektor 10b schon eher ein Signal erzeugt werden kann
und zwar zu einem Zeitpunkt, an dem die Vorgarnspule 3 noch
mehr gefüllter
ist. Dieser zweite Sensor 14 bietet somit eine zusätzliche
Möglichkeit,
dass durch ihn der Zeitpunkt eingegrenzt werden kann, an dem die
Vorgarnspule das Stadium erreicht, an dem nur noch ein geringer
Vorgarn-Vorrat auf der Hülse 4 vorhanden
ist. An Spulen, bei denen selbst der Sensor 14 noch nicht
den Reflektor 10b erkennt, braucht der Sensor 13 gar
nicht in Tätigkeit
gesetzt zu werden. Sie sind noch zu weit von dem eben beschriebenen
Stadium entfernt.
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Ab dem Zeitpunkt, an dem jedoch der
Sensor 13 auch seinen Reflektor 10a erkennt, wird
der Erfassung- und Auswerteeinheit bedeutet, dass auf der Vorgarnspule 3 nur
noch ein geringer Vorgarn-Vorrat vorhanden ist, d.h., dass die Spule
kurz vor dem Auslaufen steht.
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Erfindungsgemäss ist die Laufzeit der Vorgarnspule
entweder direkt vom Bediener eingegeben und danach unter Berücksichtigung
der Laufzeit der Spindel automatisch hochgerechnet worden oder aber
die Erfassungs- und Auswertungseinheit hat die voraussichtliche
Laufzeit der Vorgarnspule aufgrund der oben erwähnten Streckwerkparameter der
Spinnmaschine automatisch errechnet. Eine weitere Möglichkeit
besteht noch in einer Hochrechnung unter Berücksichtigung von Luntenstop-Zeiten,
welche beispielsweise von einem Bedienungsroboter (Fadenansetzgerät) bei seiner
Fahrt regelmässig
ermittelt werden.
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Durch die Erfassungs- und Auswerteeinheit
erfolgt nunmehr erfindungsgemäss
eine Bedienerführung. Die
einfachste Form einer Bedienerführung
ist ein Alarm mit Angabe der betreffenden Position, bei der das
Unterschreiten einer unteren Grenze des Vorgarn-Vorrates festgestellt
wurde.
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Da aber bevorzugt die Erfassung-
und Auswerteeinheit mit einem zentralen Rechner verbunden ist, in den
auch die Ergebnisse von Erfassung- und Auswerteeinheiten anderer
Spinnmaschinen eingegeben werden, kann durch diesen Rechner ein
Einsatzplan für
einen Spulentausch erstellt werden. Hierdurch wird die Bedienerführung wesentlich
effizienter ausgestaltet.
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Letztendlich kann in einem weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Rechner sogar die Spulen automatisch für den Materialtransport vom
beispielsweise Flyer in beispielsweise eine Ringspinnmaschine disponieren.
Hier sind noch viele vorteilhafte Ausführungen denkbar, welche durch
das erfindungsgemässe
Verfahren erst möglich
werden.
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Der Träger
11 kann im übrigen mit
einer Einrichtung verbunden werden, welche sich sowieso an der entsprechenden
Spinnmaschine befindet. Bevorzugt ist hier an Roboter gedacht, wie
beispielsweise ein Gerät zum
Vorgarnspulenwechsel. Ein anderes Gerät ist in der
EP 0 391 110 A2 beschrieben.
Desgleichen sind aber auch ein Wanderbläser. entsprechend der
DE 40 20 421 A1 oder
ein entsprechender Faden-Ansetzautomat als Träger für die Sensoren denkbar.
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Das erfindungsgemässe Verfahren soll im einzelnen
anhand von 2 näher erläutert werden.
Die Linie B sowohl oben wie auch unten in dem gezeigten Diagramm
deutet den Inhalt einer Flyer-Spule bzw. einer Vorgarnspule 2/3
an. Am Punkt 20 hat ein Spulenwechsel gerade stattgefunden,
so dass nunmehr das Vorgarn der Spule entnommen wird. Die Entnahme
wird in einem Bereich 21 gestoppt, welcher einen Fadenbruch
und damit einen Luntenstop andeutet. Nach dem Ansetzen der Lunten
erfolgt eine weitere Entnahme des Vorgarns von der Spule, bis die
Spule beinahe leer ist, und eine Spulenwechsel stattfindet, den
die Ziffer 20 andeutet.
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Das Diagramm
22 deutet die
Fahrten eines Roboters an, beispielsweise eines Fadenansetzgeräts, wie er
in der
EP 0 391 110
A2 geschrieben ist. Dieser fährt vom Kopf zum Fuss einer
Spinnmaschine hin und her und stellt sicher, dass vom Streckwerk
bis zur Spule an jeder Spinnstelle ein Fadenstück vorhanden ist.
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Durch die Linie C wird die Tätigkeit
der erfindungsgemässen
Sensoren 13 bzw. 14 angedeutet. Diese Linie C
ist im Zusammenhang mit der Linie B zu sehen. Bis zu einem Spulenwechsel 20 kann
der Sensor 13 Signale abgeben, da er den Reflektor 10a erkennt.
Nach dem Spulenwechsel folgt ein Abschnitt 23, in dem der
Reflektor 10a von den Spulenwicklungen verdeckt ist, so
dass vom Sensor 13 keine Signale kommen.
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Auf den Abschnitt 23 folgt
dann ein Unsicherheitsbereich 24, an dem entweder der Reflektor 10a erkannt
oder nicht erkannt wird. Dies liegt daran, dass die Vorgarnspule
unter Umständen
nicht ruhig an der Transportschiene 1 hängt, sondern hin und her schwankt,
so dass der genaue Zeitpunkt des Erreichens eines Stadiums der fast
abgelaufenen Spule nicht möglich
ist.
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Danach folgt ein Abschnitt 25,
in dem der Sensor 13 den Reflektor 10a erkennt.
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Ein hochgerechneter Verlauf eines
Spulenwechels ist wiederum durch die Linie B unten im Diagramm gemäss 2 angedeutet. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei welchem ein Fadenansetzgerät zur Behebung eines Fadenbruches
benutzt wird, kann dieser den Bereich 21 erfassen und für die Hochrechnung
des Verlaufs des Spuleninhaltes weitergeben. Durch die strichpunktierte
Linie 26 ist die Warnschwelle angedeutet, bei deren Kreuzung
mit der Linie B Alarmsignale einen fälligen Spulenwechsel anzeigen. Dies
ist der Punkt 27.
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