EP3497269B1 - Verfahren und vorrichtung zum detektieren einer überlast an einem ballenöffner - Google Patents

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EP3497269B1
EP3497269B1 EP17737585.4A EP17737585A EP3497269B1 EP 3497269 B1 EP3497269 B1 EP 3497269B1 EP 17737585 A EP17737585 A EP 17737585A EP 3497269 B1 EP3497269 B1 EP 3497269B1
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EP
European Patent Office
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overload
cutting roll
bale
cutting
bale opener
Prior art date
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EP17737585.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3497269A1 (de
Inventor
Reinhard Hartung
Frank WACKERZAPP
Frank Breuers
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Truetzschler Group SE
Original Assignee
Truetzschler Group SE
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G7/00—Breaking or opening fibre bales
    • D01G7/06—Details of apparatus or machines
    • D01G7/14—Driving arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting an overload on a bale opener.
  • Bale openers are known per se. They have milling drums which rotate in relation to a floor on which the fiber bales rest about an axis of rotation which extends generally perpendicularly to the path of travel of the respective milling drum. By rotating and moving, these rollers mill off the respective fiber bale on a side facing away from the ground and thus loosen part of the fiber material from the respective fiber bale. The milling drums run over the fiber bales several times until the fiber material is almost completely removed. This can be done by moving the milling drums back and forth or continuously in one direction along a circular line.
  • the method for producing such fiber bales causes the fiber material to have a lower density in the edge areas facing and away from the ground than in the central, so-called core area.
  • the milling drums have to remove less fiber material in the edge area with the same feed rate and are therefore less stressed.
  • the bale opener can work with almost normal load. If the milling drum moves further towards the core area due to the feed, it has to extract more fiber material, which increases the load on the bale opener. If you consider that fiber bales usually also contain foreign material, the load on the drive associated with the respective milling drum increases. In addition to the increased Energy absorption can damage the milling head. But the milling drums themselves can also be overloaded. In this context, overload means exceeding the usual load limits in normal operation. i.e.
  • bale removal machine with a mobile removal tower and a height-adjustable removal arm attached to the removal tower is known.
  • a take-off roller and a take-off roller drive are held on the take-off arm.
  • an actual value for the removal rate or an actual value proportional to the removal rate should be calculated.
  • This actual value is to be compared in the controller with specified values and the removal rate is to be monitored with it. If this monitoring shows that a specified limit value is being exceeded, measures to reduce removal capacity can be initiated by the controller. These include, for example, reducing the driving speed of the removal tower, reducing the removal depth or adjusting the speed of the removal roller. It is considered disadvantageous that the drive runs very discontinuously when in doubt.
  • the object of the invention is to counteract the aforementioned disadvantages.
  • a method for operating a bale opener with at least one milling drum is provided. By rotating this at least one milling drum about an axis of rotation and by moving it along a predetermined travel path at an acute or right angle to the axis of rotation, the bale opener is able to mill off a fiber bale. This loosens fiber material from the fiber bale.
  • the method includes an initial step. In this step, it is detected when an overload occurs on one or all of the monitored milling drums. This can be done, for example, by monitoring the power consumption of the milling drum drive. If such an overload is detected, a transition is made to a determination step.
  • the presence of an overload condition is determined. This is achieved according to the invention when the initially mentioned, detected overload has occurred continuously along a path covered by the or the monitored milling drum(s). This path must be equal to or greater than a predetermined distance. i.e. the overload condition is independent of time and does not occur instantaneously if an overload exists at all. i.e. A continuous overload can also occur if the traversing speed of the bale opener's milling head decreases and possibly drops to 0. If this is an overload reaction of the bale opener, provision can be made to restart the determination of the overload state after the milling head has restarted. Once such an overload condition has been determined to exist, a tripping step is entered. The triggering step itself involves triggering an overload response. This can include switching off the bale opener, for example.
  • the predetermined path can be chosen to be very short in order to enable obstacle detection; Drive values such as travel speed no longer play a role.
  • the overload reaction preferably includes signaling the determined overload condition to the outside with respect to the bale opener, for example in the form of a siren sound. Alternatively or additionally, it includes switching off the bale opener or just reducing the travel speed of the milling head and/or a respective speed of at least the monitored milling drum(s) on which the overload existed at the time the overload condition was determined.
  • the method may additionally include a step of jumping back to the initial step.
  • this jumping back takes place when it has been determined in the determination step that the overload has ceased and that the distance covered by the at least one milling drum is shorter than or equal to the predetermined one distance is. i.e. there is neither an obstacle nor damage to the bale opener to be feared. Reliability is increased and downtimes are minimized.
  • the springing back can take place when the direction of movement of the at least one milling drum changes. The reason for this is that the milling drum(s) is/are moving away from the supposedly existing obstacle.
  • jumping back can occur when the triggering step is completed, either immediately or triggered.
  • the pushing can be done by a person, for example. In all three of the above cases, downtimes are largely avoided.
  • the predetermined distance can essentially correspond to a dimension of the fiber bale along the travel path of the at least one milling drum. This makes it possible to take account of the different nature of the fiber bales that may be arranged one behind the other.
  • milling drum(s) In the case of monitoring individual milling drums for overload, reference is preferably made to the milling drum(s) with regard to the distance covered, for which an overload has been detected and continues to exist. i.e. the milling drum(s), which is/are running without overload, are not taken into account, which has advantages in monitoring data processing.
  • the bale opener has several milling drums, in the case of monitoring individual milling drums in the determination step in the above-mentioned method, if the overload on a monitored milling drum ceases, another of the milling drums with overload is preferably monitored.
  • the aforementioned distance covered is a sum of the distance covered by one milling drum up to the time when the overload on one milling drum ceased and the distance covered by the other milling drum from the time when the overload on one milling drum ceased. The process therefore adapts dynamically to the load situation of the milling drums and thus offers greater safety.
  • the determination can be made by monitoring the power consumption of a drive of the at least one milling drum and/or the bale opener as a whole.
  • the determined (measured) value is supplied to a threshold circuit. If a predetermined threshold value is exceeded, an overload is determined to be present.
  • each of the above methods can be computer-implemented.
  • the implementation can take place in the bale opener itself and/or in an external device such as a central control system.
  • the coupling can take place, for example, by bus.
  • a bale opener is provided according to the invention, which can be equipped in accordance with the aforementioned statements, ie with one or more milling drums. If there is only one milling drum, the bale opener is set up to be operated according to one of the aforementioned methods, in which only one milling drum is monitored. If the bale opener has several milling drums, it can be set up according to the invention to be operated according to any of the aforementioned methods.
  • the bale opener has a load monitoring device.
  • the load monitoring device is set up to detect the overload on the monitored milling drum(s). In the simplest case, it is a current detection circuit with downstream threshold value determination logic.
  • the bale opener has a displacement detection device.
  • the path detection device is designed to determine the path covered by the relevant milling drum(s). In the simplest case, it is an incremental encoder whose incremental disk is rotated with the movement of the milling drum(s).
  • the bale opener includes a protective device.
  • This protective device is set up to trigger or execute the overload reaction when the overload condition is determined.
  • figure 1 shows an arrangement 1 with a bale opener 10 and fiber bales 2 - 6 arranged in a row below its milling head 11 along their travel path sv.
  • bale opener 10 At the right end of the bale opener 10 there is an output section 16 for the fibers that have been detached from the fiber bales 2-6 by means of milling drums 12 of the milling head 11. At the left end there is, for example, a control device 14, on the top of which an operating terminal 15 for operating the bale opener 10 is arranged.
  • the fiber bales 2-6 are lined up next to one another in a known manner and, viewed vertically, have zones of different density.
  • the uppermost zones (hz (2, 3) - hz (6, 3)) show the lowest density.
  • the central, so to speak core area of the respective fiber bale 2 - 6 arranged underneath has a respective height hz (2, 2) - hz (6, 2).
  • hz (i, j) it should be mentioned that i indicates the number of the respective fiber ball 2 - 6 and j the number of the respective zone.
  • the heights of the zones of the individual fiber balls can differ from one another.
  • the milling head 11 along the travel path sv moves horizontally to the right gradually over the fiber bales 2 - 6, their fibers are removed one after the other from top to bottom and in a known manner via the output section 16 passed on to downstream machines in the production chain, such as cleaners. This is done by moving the milling head 11 or the frame 13 to which it is attached.
  • the milling head 11 with its rollers 12 gets into the area of the foreign part 7, it can happen that the foreign part 7 leads to an overload on the motor-driven milling rollers 12. This can be detected by control technology, for example, by means of an increased motor current consumption of the drive motors.
  • control device 14 preferably checks the route along which this overload occurs.
  • the width dimension of the fiber bales 2 - 6 which are usually essentially the same width, is specified here as the minimum travel path, the result is that the milling head 11 is not stopped at all. Compared to conventional solutions, this has the advantage that the bale opener 10 is not stopped unnecessarily.
  • the control device 14 would determine along which route it was covered the overload occurs continuously.
  • the left milling drum 12 also comes into contact with this core area at some point, so that an overload also occurs here. This overload on the left milling drum 12 remains, even if the right milling drum 12 has already reached the right fiber bale 5.
  • the overload reaction can result, for example, in a reduction in the speed of the overloaded milling drum(s) 12 and/or in the travel speed of the milling head 11 .
  • the milling head 11 can be raised somewhat relative to the floor 8 (vertically upwards in figure 1 ), so that the milling drums 12 can no longer penetrate so deeply into the relevant core area.
  • the fiber bale 4 is moved back and forth until its current feed is reached. Only then would the fiber bale 5 be continued according to the invention.
  • figure 2 shows a method provided for this purpose according to an embodiment of the invention.
  • a subsequent step S2 checks whether an overload has been detected. If this is not the case (no branch after step S2), in a subsequent step S5 the query is made as to whether the milling process is still being carried out in terms of control technology. If this is the case (yes branch after step S5), the process jumps back to step S2.
  • step S5 If the milling process is ended (No branch after step S5), the method is ended in a subsequent step S6.
  • step S2 If an overload was detected in step S2 (yes branch after step S2), it is checked in a subsequent step S3 whether the distance covered corresponds to a predetermined distance or exceeds it.
  • the distance covered is the distance covered by the milling head or its milling drums 12 from the point in time at which the overload was first detected and has continued continuously since then.
  • step S3 If the distance covered is less than or equal to the specified distance (no branch after step S3), the process jumps to step S5. This ensures continuous monitoring for a permanently existing overload.
  • step S3 If the distance covered is greater than or equal to the specified distance (yes branch after step S3), the aforementioned overload reaction takes place in a subsequent step S4.
  • step S6 After the overload reaction has taken place, which can include a restart of the milling process, for example, a jump is made back to step S2. Alternatively, the process jumps to step S6 and ends the process.
  • the invention is not limited to this embodiment.
  • the method can be applied to any type of bale opener.
  • an external signaling is preferably provided in relation to the bale opener 10, be it on the bale opener 10 itself (warning light, warning tone, ...) and/or at a control center.
  • the continuous presence of an overload can be checked by means of a polling mechanism or as part of a push mechanism.
  • the polling mechanism periodically (for example every hundredths of a second) checks whether there is an overload.
  • the push mechanism on the other hand, the checking mode is triggered in step S3 when an overload has been detected for the first time.
  • a distance measuring device for example an incremental encoder, is started and the distance covered by the milling head 11 is determined. If the determined distance is greater than or equal to the specified distance, an overload reaction occurs.
  • the path determination is simply switched off. In the simplest case, this can be done by means of a threshold value circuit. If the motor power consumption of the drive motors of the milling drums 12 exceeds a predetermined value (overload), for example, the control device 14 is instructed to start path detection. If the overload reaction has taken place in the meantime, the travel encoder is switched off.
  • overload a predetermined value
  • the monitoring can also take place centrally.
  • the direction of the milling head 11 changes as soon as, for example, the right milling drum 12 has left the fiber bale 6 at the right end or a sensor detects that the milling drum 12 has reached the right edge of the fiber bale 6.
  • an overload has been detected in relation to the fiber bale 6, it can be provided when the direction of the milling head 11 changes that the path detection is restarted. Alternatively, provision can be made to continuously continue the path detection if the overload persists, and this preferably in relation to the front milling roller 12 in the direction of the fiber bale 1.
  • the power consumption of the entire bale opener 10 can also be monitored or used for overload detection. This has the advantage that there are usually already existing circuits in the bale opener 10, which has a favorable effect on the costs.
  • the invention forms a very simple way of reliably detecting obstacles and largely avoiding false triggering due to an overload on the milling drums 12 .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Storage Of Harvested Produce (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Überlast an einem Ballenöffner.
  • Ballenöffner an sich sind bekannt. Sie weisen Fräswalzen auf, die in Bezug auf einen Boden, auf dem Faserballen aufliegen, um eine Rotationsachse rotieren, die sich im Allgemeinen senkrecht zum Verfahrweg der jeweiligen Fräswalze erstreckt. Mittels Rotierens und Verfahrens fräsen diese Walzen den jeweiligen Faserballen an einer dem Boden abgewandten Seite her ab und lösen so einen Teil des Fasermaterials aus dem jeweiligen Faserballen heraus. Die Fräswalzen fahren dabei mehrfach über die Faserballen, bis deren Fasermaterial nahezu völlig herausgelöst ist. Dies kann mittels Hin- und Herbewegens der Fräswalzen erfolgen oder auch kontinuierlich in eine Richtung entlang einer Kreislinie.
  • Die Verfahren zum Herstellen solcher Faserballen bewirken, dass das Fasermaterial in dem Boden zugewandten und abgewandten Randbereichen eine geringere Dichte aufweist als im mittleren, sogenannten Kernbereich. Dies führt dazu, dass bei gleichbleibendem Vorschub die Fräswalzen im Randbereich weniger Fasermaterial herauslösen müssen und demzufolge auch weniger belastet sind. Der Ballenöffner kann quasi mit normaler Last arbeiten. Bewegt sich die Fräswalze aufgrund des Vorschubs weiter in Richtung Kernbereich, muss sie mehr Fasermaterial herauslösen, was einen Anstieg in der Last des Ballenöffners hat. Bedenkt man dazu, dass Faserballen in der Regel auch Fremdmaterial davon beinhalten, erhöht sich die Last am der jeweiligen Fräswalze zugehörigen Antrieb. Neben der erhöhten Energieaufnahme kann es zu Schäden am Fräskopf kommen. Aber auch die Fräswalzen selbst können überlastet werden. Überlast bedeutet in dem Zusammenhang ein Überschreiten der üblichen Lastgrenzen im normalen Betrieb. D. h. es muss sich nicht unbedingt um einen Lastzustand handeln, bei dem gleich eine Beschädigung des Ballenöffners zu befürchten ist. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, die Drehzahl und/oder Verfahrgeschwindigkeit der Fräswalze in Abhängigkeit der Faserballenkonsistenz zu variieren. Dies hat den Nachteil, dass der Antrieb im Zweifel sehr diskontinuierlich läuft. Zudem gibt es dadurch sehr häufige und möglicherweise starke positive bzw. negative Beschleunigungen am Antrieb. In Verbindung mit den sich daraus ergebenden Wechsellasten muss das Gestell des Ballenöffners entsprechend ausgelegt sein. Auch kann solch eine Überlastung derart kurz sein, dass eine Beschädigung des Ballenöffners nicht zu befürchten ist und somit eigentlich keine Veränderung im laufenden Betrieb des Ballenöffners erfolgen müsste. Daher ist als Weiterentwicklung bekannt, die Zeitdauer des kontinuierlichen Vorhandenseins solch einer Überlastung zu berücksichtigen. Ist eine bestimmte Zeitdauer überschritten, d. h. sind Beschädigungen am Ballenöffner oder Gegenständen auf den abzutragenden Faserballen zu befürchten, erfolgt eine entsprechende Reaktion beispielsweise mittels Abschaltens des Ballenöffners. Allerdings ist diese Art der Überwachung ziemlich träge. Zudem erfolgt die Reaktion nicht immer mit derselben Geschwindigkeit, da dies von der Verfahrgeschwindigkeit der Fräswalze(n) abhängt.
  • Aus der WO 2009062325 A1 ist eine Ballenabtragmaschine mit einem fahrbaren Abtragturm und einem am Abtragturm befestigten höhenverstellbaren Abtragarm bekannt. Am Abtragarm ist eine Abtragwalze und ein Abtragwalzenantrieb gehalten. Zur Vermeidung von Verstopfungen innerhalb der Ballenabtragmaschine sind Mittel zur Messung einer Leistungsaufnahme des Abtragwalzenantriebs während eines Abtragvorganges vorhanden.
  • Durch die Messung und Auswertung der Messdaten unter Berücksichtigung der entsprechenden Leerlaufwerte soll ein Istwert für die Abtragleistung oder ein zur Abtragleistung proportionaler Istwert errechnet werden. Dieser Istwert soll in der Steuerung mit vorgegebenen Werten verglichen und damit die Abtragleistung überwacht werden. Ergibt diese Überwachung, dass ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird, können durch die Steuerung abtragleistungsvermindernde Maßnahmen eingeleitet werden. Dazu gehören beispielsweise eine Verminderung der Fahrgeschwindigkeit des Abtragturmes, eine Verminderung der Abtragtiefe oder eine Drehzahlverstellung der Abtragwalze. Als nachteilig wird erachtet, dass der Antrieb im Zweifel sehr diskontinuierlich läuft.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteilen zu begegnen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben eines Ballenöffners mit zumindest einer Fräswalze vorgesehen. Mittels Rotierens dieser zumindest einen Fräswalze um eine Rotationsachse und mittels Bewegens dieser entlang eines vorbestimmten Verfahrwegs in einem spitzen oder rechten Winkel zur Rotationsachse ist der Ballenöffner in der Lage, einen Faserballen abzufräsen. Damit wird Fasermaterial aus dem Faserballen herausgelöst. Das Verfahren umfasst einen Anfangsschritt. In diesem Schritt wird detektiert, wenn an einer oder allen überwachten der zumindest einen Fräswalze eine Überlast auftritt. Dies kann beispielsweise mittels Überwachens der Stromaufnahme des Fräswalzenantriebs erfolgen. Ist solch eine Überlast detektiert, wird zu einem Ermittlungsschritt übergegangen. Im Ermittlungsschritt wird das Vorhandensein eines Überlastzustands ermittelt. Dieser ist erfindungsgemäß erreicht, wenn die eingangs erwähnte, detektierte Überlast entlang eines von der bzw. den überwachten Fräswalze(n) zurückgelegten Wegs kontinuierlich aufgetreten ist. Dieser Weg muss dabei gleich oder größer als eine vorbestimmte Wegstrecke sein. D. h. der Überlastzustand ist unabhängig von der Zeit und tritt nicht sofort auf, wenn eine Überlast überhaupt vorliegt. D. h. eine kontinuierliche Überlast kann auch auftreten, wenn sich die Verfahrgeschwindigkeit des Fräskopfes des Ballenöffners verringert und gegebenenfalls auf 0 absinkt. Handelt es sich dabei um eine Überlastreaktion des Ballenöffners, kann vorgesehen sein, die Überlastzustandsermittlung nach Wiederanlaufen des Fräskopfes neu zu starten. Wurde das Vorhandensein solch eines Überlastzustands ermittelt, wird zu einem Auslöseschritt übergegangen. Der Auslöseschritt selbst beinhaltet das Auslösen einer Überlastreaktion. Diese kann beispielsweise das Abschalten des Ballenöffners beinhalten. Der vorbestimmte Weg kann dabei sehr kurz gewählt werden, um eine Hinderniserkennung zu ermöglichen; Antriebswerte wie Verfahrgeschwindigkeit spielen keine Rolle mehr.
  • Die Überlastreaktion umfasst vorzugsweise ein Signalisieren des ermittelten Überlastzustands nach außen in Bezug auf den Ballenöffner beispielsweise in Form eines Sirenentons. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet sie ein Abschalten des Ballenöffners oder auch nur ein Reduzieren der Verfahrgeschwindigkeit des Fräskopfes und/oder einer jeweiligen Drehzahl zumindest der überwachten Fräswalze(n), an der bzw. den die Überlast zum Zeitpunkt des Ermittelns des Überlastzustands bestand.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Verfahren zusätzlich einen Schritt eines Zurückspringens zum Anfangsschritt aufweisen. Dieses Zurückspringen erfolgt erfindungsgemäß, wenn im Ermittlungsschritt ermittelt worden ist, dass die Überlast weggefallen ist und zudem der zurückgelegte Weg der zumindest eine Fräswalze kürzer als der bzw. gleich der vorbestimmten Wegstrecke ist. D. h. es ist weder ein Hindernis noch eine Beschädigung des Ballenöffners zu befürchten. Die Ausfallsicherheit ist erhöht, und Stillstandzeiten werden minimiert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Zurückspringen erfolgen, wenn die Bewegungsrichtung der zumindest einen Fräswalze wechselt. Dies hat den Grund, dass sich die Fräswalze(n) von dem vermeintlich vorhandenen Hindernis wieder entfernt bzw. entfernen.
  • Wiederum alternativ oder zusätzlich kann das Zurückspringen erfolgen, wenn der Auslöseschritt abgeschlossen ist, und zwar unmittelbar oder angestoßen. Das Anstoßen kann beispielsweise durch eine Person erfolgen. In allen drei vorgenannten Fällen werden Stillstandzeiten weitestgehend vermieden.
  • Bei jedem der vorgenannten Verfahren kann die vorbestimmte Wegstrecke im Wesentlichen einer Abmessung des Faserballens entlang des Verfahrwegs der zumindest einen Fräswalze entsprechen. Dies ermöglicht, die unterschiedliche Beschaffenheit der möglicherweise hintereinander angeordneten Faserballen zu berücksichtigen.
  • Im Fall eines Ballenöffners mit mehreren, entlang des Verfahrwegs hintereinander angeordneten Fräswalzen kann in den vorgenannten Verfahren im Ermittlungsschritt im Fall eines Überwachens mehrerer Fräswalzen gleichzeitig auf eine gemeinsam vorliegende Überlast auf den zurückgelegten Weg der jeweils in Verfahrrichtung der Fräswalzen vorne liegenden Fräswalze Bezug genommen werden. Dies hat den Hintergrund, dass der Bereich in Verfahrrichtung hinter der vorderen Fräswalze weder ein Gefahrenbereich noch ein Bereich ist, in dem eine neue Überlastquelle vorhanden ist.
  • Im Falle eines Überwachens einzelner Fräswalzen auf Überlast wird vorzugsweise hinsichtlich des zurückgelegten Wegs auf die Fräswalze(n) Bezug genommen, bei denen eine Überlast detektiert worden ist und weiterhin besteht. D. h. die Fräswalze(n), die ohne Überlast läuft bzw. laufen, werden nicht berücksichtigt, was Vorteile in der Überwachungsdatenverarbeitung hat.
  • Weist der Ballenöffner mehrere Fräswalzen auf, wird bei den vorgenannten Verfahren im Fall des Überwachens einzelner Fräswalzen im Ermittlungsschritt bei Wegfallen der Überlast an einer überwachten Fräswalze vorzugsweise eine andere der Fräswalzen mit Überlast überwacht. Der vorgenannte zurückgelegte Weg ist dabei eine Summe aus dem zurückgelegten Weg der einen Fräswalze bis zum Zeitpunkt des Wegfalls der Überlast an der einen Fräswalze und dem zurückgelegten Weg der anderen Fräswalze ab dem Zeitpunkt des Wegfalls der Überlast an der einen Fräswalze. Das Verfahren passt sich mithin dynamisch an die Belastungssituation der Fräswalzen an und bietet mithin eine größere Sicherheit.
  • Bei jedem der vorgenannten Verfahren kann das Ermitteln mittels Überwachens der Stromaufnahme eines Antriebs der zumindest einen Fräswalze und/oder des Ballenöffners insgesamt erfolgen. Im einfachsten Fall wird die ermittelte (gemessene) einer Schwellwertschaltung zugeführt. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts ist eine Überlast als vorliegend ermittelt.
  • Vorteilhafterweise kann jedes der vorgenannten Verfahren computerimplementiert sein. Die Implementierung kann dabei im Ballenöffner selbst und/oder in einer dazu externen Vorrichtung wie einer zentralen Steuerungsanlage erfolgen. Die Kopplung kann beispielsweise per Bus erfolgen. Ferner ist erfindungsgemäß ein Ballenöffner vorgesehen, der gemäß den vorgenannten Ausführungen, also mit einer oder mehreren Fräswalzen, ausgestattet sein kann. Im Fall nur einer Fräswalze ist der Ballenöffner eingerichtet, gemäß einem der vorgenannten Verfahren betrieben zu werden, bei denen nur eine Fräswalze überwacht wird. Weist der Ballenöffner mehrere Fräswalzen auf, kann er erfindungsgemäß eingerichtet sein, gemäß jedem der vorgenannten Verfahren betrieben zu werden.
  • Der Ballenöffner weist eine Lastüberwachungseinrichtung auf. Die Lastüberwachungseinrichtung ist eingerichtet, die Überlast an der bzw. den überwachten Fräswalzen zu detektieren. Sie ist im einfachsten Fall eine Stromerfassungsschaltung mit nachgeschalteter Schwellwertermittlungslogik.
  • Zusätzlich weist der Ballenöffner eine Wegerfassungseinrichtung auf. Die Wegerfassungseinrichtung ist erfindungsgemäß gestaltet, den zurückgelegten Weg der betreffenden Fräswalze(n) zu ermitteln. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen Inkrementalgeber, dessen Inkrementalscheibe mit dem Verfahren der Fräswalze(n) rotiert wird.
  • Zusätzlich umfasst der Ballenöffner eine Schutzeinrichtung. Diese Schutzeinrichtung ist eingerichtet, bei ermitteltem Überlastzustand die Überlastreaktion auszulösen bzw. auszuführen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Ballenfräsanordnung und
    Figur 2
    ein Verfahren zum Betreiben des Ballenöffners von Figur 1, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt eine Anordnung 1 mit einer Ballenöffner 10 und unterhalb seines Fräskopfes 11 entlang ihres Verfahrwegs sv in einer Reihe angeordnete Faserballen 2 - 6.
  • Am hier rechten Ende des Ballenöffners 10 befindet sich ein Ausgabeabschnitt 16 für die Fasern, die aus den Faserballen 2-6 mittels Fräswalzen 12 des Fräskopfes 11 herausgelöst worden sind. Am linken Ende befindet sich exemplarisch eine Steuerungseinrichtung 14, an deren Oberseite ein Bedienterminal 15 zur Bedienung des Ballenöffners 10 angeordnet ist.
  • Die Faserballen 2- 6 sind in bekannter Weise nebeneinander aufgereiht und weisen, vertikal gesehen, Zonen verschiedener Dichte auf. Die obersten Zonen (hz (2, 3) - hz (6, 3)) weisen die geringste Dichte auf. Der darunter angeordnete mittige, sozusagen Kernbereich des jeweiligen Faserballens 2 - 6 weist eine jeweilige Höhe hz (2, 2) - hz (6, 2) auf. Darunter befindet sich jeweils noch jeweils eine dritte Zone mit einer Höhe hZ (2, 1) - hZ (6, 1) mit einer zum Kernbereich geringeren Dichte, die exemplarisch jedoch höher ist als die Dichte der oberste Zone hz (2, 3) - hz (6, 3). In Bezug auf die Werte hz (i, j) ist zu erwähnen, dass i die Nummer des jeweiligen Faserballens 2 - 6 angibt und j die Nummer der jeweiligen Zone. Die Höhen der Zonen der einzelnen Faserballen können unterschiedlich zueinander ausfallen.
  • Ferner befindet sich exemplarisch im linken Faserballen 2 ein Fremdteil 7. Überfährt der Fräskopf 11 entlang des Verfahrwegs sv hier horizontal nach rechts nach und nach die Faserballen 2 - 6, werden nacheinander von oben nach unten deren Fasern herausgelöst und in bekannter Weise über den Ausgabeabschnitt 16 an nachfolgende Maschinen der Produktionskette, wie beispielsweise Reiniger, weitergegeben. Dies erfolgt mithilfe eines Verfahrens des Fräskopfes 11 bzw. des Gestells 13, an dem er befestigt ist.
  • Gelangt der Fräskopf 11 mit seinen Walzen 12 in den Bereich des Fremdteils 7, kann es vorkommen, dass das Fremdteil 7 zu einer Überlast an den motorisch angetriebenen Fräswalzen 12 führt. Dies kann beispielsweise mittels einer erhöhten Motorstromaufnahme der Antriebsmotoren steuerungstechnisch detektiert werden.
  • Um zu verhindern, dass der Ballenöffner 10 unnötig angehalten wird, wird nun mittels vorzugsweise der Steuerungseinrichtung 14 überprüft, entlang welcher Wegstrecke diese Überlast auftritt.
  • Hat die hier linke Fräswalze 12 das Fremdteil 7 überfahren, gelangt im gezeigten Beispiel die rechte Fräswalze 12 noch nicht mit dem Fremdteil 7 in Berührung. Dies führt dazu, dass die dabei aufgetretene Überlast wieder wegfällt. Wäre das Fremdteil 7 nun aber so groß, dass die rechte Fräswalze 12 das Hindernis überfährt, solange die linke Fräswalze 12 auch noch darüber fährt, oder unmittelbar nachdem die linke Fräswalze 12 den Kontakt mit dem Fremdteil 7 verloren hat, würde vorzugsweise ein anhaltendes Vorliegen der Überlast ermittelt. D. h. beide Fräswalzen 12 werden vorteilhafterweise überwacht. Allerdings kann die Überwachung auf die jeweils in Verfahrrichtung vorne befindliche Fräswalze 12 beschränkt sein.
  • Ist als Mindestfahrweg die hier Breitenabmessung der üblicherweise im Wesentlichen gleich breiten Faserballen 2 - 6 steuerungstechnisch vorgegeben, führt dies dazu, dass der Fräskopf 11 überhaupt nicht angehalten wird. Gegenüber herkömmlichen Lösungen hat dies den Vorteil, dass der Ballenöffner 10 nicht unnötig angehalten wird.
  • Gelangt der Fräskopf 11 mit seinen Fräswalzen 12 beispielsweise in den Kernbereich des hier mittigen Faserballens 4, und wird angenommen, dass die Dichte dieses Faserballens 4 beim Überfahren zu einer Überlast an der jeweiligen Fräswalze 12 führt, würde die Steuerungseinrichtung 14 ermitteln, entlang welcher zurückgelegten Wegstrecke die Überlast kontinuierlich auftritt.
  • Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Lastwerte an den Fräswalzen 12 bzw. an ihnen detektierte Überlasten miteinander logisch ODER kombiniert werden. Dies führt dazu, dass unter der Annahme, dass der Fräskopf 11 von links nach rechts in Figur 1 über den Faserballen 4 bewegt wird, zunächst die rechte Fräswalze 12 mit dem Kernbereich (gekennzeichnet durch hZ (4, 2)) in Kontakt kommt. Daraus resultiert an dieser Fräswalze 12 eine Überlast. Im gezeigten Beispiel gelangt auch irgendwann die linke Fräswalze 12 mit diesem Kernbereich in Berührung, sodass auch hier eine Überlast auftritt. Diese Überlast an der linken Fräswalze 12 bleibt bestehen, auch wenn die rechte Fräswalze 12 bereits den rechten Faserballen 5 erreicht hat. Ist als vorgegebener Weg bzw. als vorgegebene Strecke, wie vorstehend angegeben, die Breite der Faserballen 2 - 6 in Figur 1 das Kriterium für die Überlastreaktion, würde diese also erfolgen, auch wenn die rechte Fräswalze 12 aus dem Kernbereich des Faserballens 4 wieder herausgetreten ist, und dies völlig unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Fräskopfes 11.
  • Die Überlastreaktion kann beispielsweise im Verringern der Drehzahl der mit Überlast belasteten Fräswalze(n) 12 und/oder der Verfahrgeschwindigkeit des Fräskopfes 11 resultieren.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Fräskopf 11 gegenüber dem Boden 8 etwas angehoben wird (vertikal nach oben in Figur 1), sodass die Fräswalzen 12 nicht mehr so tief in den betreffenden Kernbereich eindringen können. Um den für die Faserballen 2 - 6 vorgegebenen Vorschub einhalten zu können, kann vorgesehen sein, den Faserballen 4 so lange hin und her zu überfahren, bis dessen aktueller Vorschub erreicht ist. Erst dann würde erfindungsgemäß mit dem Faserballen 5 fortgefahren.
  • Figur 2 zeigt ein dazu vorgesehenes Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Nach einem Start eines Abfräsvorgangs in Schritt S1 wird in einem nachfolgenden Schritt S2 überprüft, ob eine Überlast detektiert wurde. Ist dies nicht der Fall (Nein-Zweig nach Schritt S2), erfolgt in einem nachfolgenden Schritt S5 die Abfrage, ob der Abfräsvorgang weiterhin steuerungstechnisch durchgeführt wird. Ist dies der Fall (Ja-Zweig nach Schritt S5), wird zu Schritt S2 zurückgesprungen.
  • Ist der Abfräsvorgang beendet (Nein-Zweig nach Schritt S5), wird das Verfahren in einem nachfolgenden Schritt S6 beendet.
  • Wurde in Schritt S2 eine Überlast detektiert (Ja-Zweig nach Schritt S2), wird in einem nachfolgenden Schritt S3 geprüft, ob der zurückgelegte Weg einem vorgegebenen Weg entspricht oder diesen überschreitet. Der zurückgelegte Weg ist dabei die vom Fräskopf bzw. seinen Fräswalzen 12 zurückgelegte Wegstrecke ab dem Zeitpunkt, zu dem die Überlast zum ersten Mal detektiert wurde und seitdem kontinuierlich anhält.
  • Ist der zurückgelegte Weg kleiner als oder gleich dem vorgegebenen Weg (Nein-Zweig nach Schritt S3), wird zu Schritt S5 gesprungen. Dies gewährleistet die kontinuierliche Überwachung auf eine dauerhaft bestehende Überlast.
  • Ist der zurückgelegte Weg größer oder gleich dem vorgegebenen Weg (Ja-Zweig nach Schritt S3), erfolgt in einem nachfolgenden Schritt S4 die vorgenannte Überlastreaktion.
  • Nach erfolgter Überlastreaktion, die beispielsweise einen Neustart des Abfräsvorgangs beinhalten kann, wird zu Schritt S2 zurückgesprungen. Alternativ wird im Prozess zu Schritt S6 gesprungen, und das Verfahren wird beendet.
  • Die Erfindung ist auf diese Ausführungsform nicht beschränkt.
  • Das Verfahren kann auf jede Art von Ballenöffner angewendet werden.
  • Ist ein Überlastzustand ermittelt worden, ist vorzugsweise eine Signalisierung nach außen in Bezug auf den Ballenöffner 10 vorgesehen, sei es am Ballenöffner 10 selbst (Warnleuchte, Warnton, ...) und/oder an einer Zentrale.
  • Das Prüfen auf ein kontinuierliches Vorliegen einer Überlast kann mittels eines Polling-Mechanismus' erfolgen oder auch im Rahmen eines Push-Mechanismus'. Beim Polling-Mechanismus wird periodisch (beispielsweise alle Hundertstelsekunden) geprüft, ob eine Überlast vorliegt. Beim Push-Mechanismus hingegen wird der Überprüfungsmodus in Schritt S3 angestoßen, wenn eine Überlast das erste Mal detektiert wurde. Danach wird ein Wegmesser, beispielsweise ein Inkrementalgeber, gestartet, und der mittels des Fräskopfes 11 zurückgelegte Weg wird ermittelt. Ist der ermittelte Weg größer oder gleich dem vorgegebenen Weg, kommt es zur Überlastreaktion.
  • Fällt die Überlast zwischenzeitlich weg, wird die Wegermittlung einfach abgeschaltet. Dies kann im einfachsten Fall mittels einer Schwellwertschaltung erfolgen. Überschreitet die Motorstromaufnahme der Antriebsmotoren der Fräswalzen 12 beispielsweise einen vorbestimmten Wert (Überlast), wird die Steuerungseinrichtung 14 angewiesen, die Wegerfassung zu starten. Ist zwischenzeitlich die Überlastreaktion erfolgt, wird der Weggeber abgeschaltet.
  • Ist hingegen der zurückgelegte Weg größer oder gleich dem vorgegebenen Weg, ohne dass die Wegerfassung mittels der Schwellwertscheidung abgeschaltet wurde, ist klar, dass die Überlast dauerhaft existiert hat.
  • Anstelle der oder zusätzlich zur Überwachung mittels der Steuerungseinrichtung 14 des Ballenöffners 10 selbst kann die Überwachung auch zentral erfolgen.
  • Bewegt sich der Fräskopf 11 über den in Figur 1 rechten Faserballen 6 nach rechts, erfolgt ein Richtungswechsel des Fräskopfes 11, sobald beispielsweise die rechte Fräswalze 12 den Faserballen 6 am rechten Ende verlassen hat oder ein Sensor detektiert, dass die Fräswalze 12 den rechten Rand des Faserballens 6 erreicht hat.
  • Ist in Bezug auf den Faserballen 6 eine Überlast detektiert worden, kann beim Richtungswechsel des Fräskopfes 11 vorgesehen sein, die Wegerfassung neu zu starten. Alternativ kann vorgesehen sein, die Wegerfassung kontinuierlich fortzuführen, sofern die Überlast anhält, und dies vorzugsweise in Bezug auf die in Richtung Faserballen 1 vordere Fräswalze 12.
  • Anstelle der Überwachung der Stromaufnahme am Fräswalzenantrieb kann auch die Stromaufnahme des gesamten Ballenöffners 10 überwacht bzw. zur Überlastdetektion herangezogen werden. Dies hat den Vorteil, dass dafür in der Regel bereits vorhandene Schaltungen im Ballenöffner 10 vorhanden sind, was sich günstig auf die Kosten auswirkt.
  • Im Ergebnis bildet die Erfindung einen sehr einfachen Weg, Hindernisse sicher zu erkennen und Fehlauslösungen wegen einer Überlast an den Fräswalzen 12 weitestgehend zu vermeiden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anordnung
    2
    Faserballen
    3
    Faserballen
    4
    Faserballen
    5
    Faserballen
    6
    Faserballen
    7
    Fremdteil
    8
    Boden
    10
    Ballenöffner
    11
    Fräskopf
    12
    Fräswalze
    13
    Gestell
    14
    Steuerungseinrichtung
    15
    Bedienterminal
    16
    Ausgabeabschnitt
    sV
    Verfahr- bzw. Abtragweg
    hZ(i, j); i, j ∈ N
    Höhe einer Faserballen-Zone
    Sk; k ∈ N
    Schritt

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Ballenöffners (10) mit zumindest einer Fräswalze (12), mittels deren Rotierens um eine Rotationsachse und Bewegens entlang eines vorbestimmten Verfahrwegs (sv) in einem spitzen oder rechten Winkel zur Rotationsachse der Ballenöffner (10) in der Lage ist, einen Faserballen (2 - 6) abzufräsen und damit Fasermaterial aus dem Faserballen (2 - 6) herauszulösen, aufweisend,
    • einen Anfangsschritt (S2)
    - eines Detektierens, wenn an einer oder allen überwachten der zumindest einen Fräswalze (12) eine Überlast auftritt, und
    - eines Übergehens zu einem Ermittlungsschritt (S3), wenn solch eine Überlast detektiert worden ist,
    • einen Auslöseschritt (S4) eines Auslösens einer Überlastreaktion, gekennzeichnet durch
    • den Ermittlungsschritt (S3)
    - eines Ermittelns des Vorliegens eines Überlastzustands, wenn die detektierte Überlast entlang eines von der bzw. den überwachten Fräswalze(n) (12) zurückgelegten Wegs kontinuierlich aufgetreten ist, der gleich oder größer als eine vorbestimmte Wegstrecke ist, und
    - eines Übergehens zum Auslöseschritt (S4), wenn solch ein Uberlastzustand ermittelt worden ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Überlastreaktion umfasst
    • ein Signalisieren des ermittelten Überlastzustands nach außen in Bezug auf den Ballenöffner (10) und/oder
    • ein Abschalten des Ballenöffners (10) oder ein Reduzieren einer jeweiligen Drehzahl und/oder Verfahrgeschwindigkeit zumindest der überwachten Fräswalze(n) (12), an der bzw. den die Überlast zum Zeitpunkt des Ermittelns des Uberlastzustands bestand.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Schritt eines Zurückspringens zum Anfangsschritt (S2), wenn
    • im Ermittlungsschritt (S3) ermittelt worden ist, dass
    - die Überlast weggefallen ist und
    - der zurückgelegte Weg der zumindest eine Fräswalze (12) kürzer als der bzw. gleich der vorbestimmten vorbestimmte Wegstrecke ist,
    • eine Bewegungsrichtung der zumindest einen Fräswalze (12) wechselt und/oder
    • nach Ausführen des Auslöseschritts (S4)
    - unmittelbar oder
    - angestoßen.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Wegstrecke im Wesentlichen einer Abmessung der Faserballen (2 - 6) entlang des Verfahrwegs (sv) der zumindest einen Fräswalze (12) entspricht.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Fall eines Ballenöffners (10) mit mehreren, entlang des Verfahrwegs (sv) hintereinander angeordneten Fräswalzen (12) im Ermittlungsschritt (S3)
    • im Fall eines Überwachens mehrerer Fräswalzen (12) gleichzeitig auf eine gemeinsam vorliegende Überlast auf den zurückgelegten Weg der jeweils in Verfahrrichtung der Fräswalzen (12) vorne liegenden Fräswalze (12) Bezug genommen wird und
    • im Falle eines Überwachens einzelner Fräswalzen (12) auf Überlast hinsichtlich des zurückgelegten Wegs auf die Fräswalze(n) (12) Bezug genommen wird, bei denen eine Überlast detektiert worden ist und weiterhin besteht.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei im Fall des Überwachens einzelner Fräswalzen (12) im Ermittlungsschritt (S3) bei Wegfallen der Überlast an einer überwachten Fräswalze (12)
    • eine andere der Fräswalzen (12) mit Überlast überwacht wird und
    • der zurückgelegte Weg eine Summe ist aus
    - dem zurückgelegten Weg der einen Fräswalze (12) bis zum Zeitpunkt des Wegfalls der Überlast an der einen Fräswalze (12) und
    - dem zurückgelegten Weg der anderen Fräswalze (12) ab dem Zeitpunkt des Wegfalls der Überlast an der einen Fräswalze (12).
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Überlast aufweist einen Schritt des Überwachens einer Stromaufnahme
    • eines Antriebs der zumindest einen Fräswalze und/oder
    • des Ballenöffners (10) insgesamt.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren computerimplementiert ist.
  9. Ballenöffner (10), mit zumindest einer Fräswalze (12), mittels deren Rotierens um eine Rotationsachse und Bewegens entlang eines vorbestimmten Verfahrwegs (sv) in einem spitzen oder rechten Winkel zur Rotationsachse der Ballenöffner (10) in der Lage ist, einen Faserballen (2- 6) abzufräsen und damit Fasermaterial aus dem Faserballen (2-6) herauszulösen, aufweisend eine Lastüberwachungseinrichtung, eingerichtet, eine Überlast an der bzw. den überwachten Fräswalze(n) (12) zu detektieren, und eine Schutzeinrichtung, eingerichtet, bei ermitteltem Überlastzustand, eine Überlastreaktion auszulösen bzw. auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballenöffner einen Wegerfassungseinrichtung aufweist, gestaltet, einen zurückgelegten Weg der betreffenden Fräswalze(n) (12) zu ermitteln und dass der Ballenöffner gestaltet ist, im Fall einer einzigen vorhandenen Fräswalze (12) gemäß einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1- 4 und im Fall mehrerer vorhandener Fräswalzen (12) gemäß einem der Ansprüche 1 - 8 betrieben zu werden.
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