ITMI20070918A1

ITMI20070918A1 - Metodo automatico di controllo della velocita' di lavorazione di un telaio di tessitura al fine di ottimizzare la produttivita'.

Info

Publication number: ITMI20070918A1
Application number: IT000918A
Authority: IT
Inventors: Piermarco Arnoldi; Dario Magoni
Original assignee: Promatech Spa
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2007-08-06
Also published as: EP1990450B1; EP1990450A2; CN101303605A; CN101303605B; EP1990450A3; ATE555238T1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"METODO AUTOMATICO DI CONTROLLO DELLA VELOCITA' DI LAVORAZIONE DI UN TELAIO DI TESSITURA AL FINE DI OTTIMIZZARNE LA PRODUTTIVITÀ' "

La presente invenzione riguarda un metodo automatico di con-trollo della velocità di lavorazione di un telaio di tessitura, al fine di renderne massima la produttività. In particolare l'invenzione riguarda un metodo di regolazione fine della velocità di tessitura, nell'intorno di una velocità standard di lavorazione.

Come noto, la produttività di un telaio viene normalmente de-finita come numero di fili di trama inseriti nell'unità di tempo (per es. ogni minuto). Naturalmente occorre distinguere tra una pro-duttività massima del telaio - realizzabile in condizioni ottimali di lavorazione, in assenza di fermate e quindi per brevi periodi di tempo - ed una produttività media del telaio, e cioè una produttivi-tà valutata su un arco di tempo abbastanza grande (es. qualche ora, un giorno, ecc.) da tenere conto anche delle fermate del telaio per interventi di riparazione dei fili di trama o dei fili di ordito che si siano rotti o abbiano presentato altri difetti durante la tessi-tura. La produttività massima è rappresentativa delle prestazioni di punta di un telaio, mentre la produttività media è un parametro si-gnificativo delle prestazioni effettive del telaio.

FUMERO - Studio Consulenza Brevetti

Nel seguito la produttività media verrà indicata come:

RM = produttività media = trame effettivamente inserite al mi-nuto, in un predeterminato periodo di tempo.

Indicando poi con:

Vtel = velocità del telaio (numero di battute al minuto), si ha ovviamente la relazione, nel caso ideale di un telaio che tesse senza fermate per riparazioni:

RM = Vtel.

Si indica inoltre con BF il numero medio di battute eseguite correttamente (e cioè il numero di trame inserite) prima di una fer-mata del telaio, e con NF il numero di fermate del telaio, in un pe-riodo di tempo At, dove queste due grandezze sono legate dalla rela-zione:

BF = Vtel ■ àt/NF.

Infine, si definisce come:

TF = tempo di fermo macchina (in minuti) per ogni fermata, il tempo necessario per eseguire la riparazione e far ripartire il te-laio, tempo che nelle considerazioni che seguono considereremo per semplicità costante e pari al tempo medio di riparazione. Migliori risultati si possono ottenere distinguendo tra fermate per rotture di trama e fermate per rotture di ordito ed assegnando tempi diversi di fermo macchina a queste due fattispecie.

Secondo le definizioni sopra esposte, durante la produzione si verificherà un fermo macchina, causato da un difetto sui fili di trama o di ordito, dopo un periodo di tempo (espresso in minuti) pa ri a:

BF / Vtel

e quindi verranno inserite BF trame in un tempo complessivo pari a:

BF / Vtel TF

Il numero di trame inserite in un minuto, e quindi la produt-tività media, sarà dunque pari a:

RM = BF / (BF / Vtel TF) = BF<■>Vtel / (BF TF<■>Vtel) A conferma della correttezza di questa equazione, si può fa-cilmente osservare che:

- se TF = 0 (tempo di fermata nullo), si ottiene RM = Vtel = produttività nel caso ideale;

- se BF tende a infinito (e cioè NF = 0, nessuna fermata), l'addendo TF-Vtel diventa trascurabile rispetto a BF e quindi si ot-tiene ancora RM = Vtel = produttività ideale.

L'equazione sopra esposta per il calcolo di RM è stata utiliz-zata nello studio di ottimizzazione della velocità di lavorazione di un telaio, sulla base del quale è stato messo a punto il metodo del-la presente invenzione.

EP-371483 propone un metodo di controllo della velocità di la-vorazione di un telaio, in cui viene preventivamente calcolata una frequenza limite di fermate del telaio, in funzione della qualità del tessuto e di un tempo sufficiente per l'intervento di riparazio-ne parte di un operatore, e quindi la velocità viene aumenta-ta/diminuita quando la frequenza di errore rilevata è inferio-re/superiore a detta frequenza limite.

Tale metodo risente tuttavia delle complicazioni e delle ap-prossimazioni introdotte nella fase di valutazione della frequenza limite di fermate, ed è quindi avvertita la necessità nel settore di un metodo di controllo più semplice, che permetta di ricercare in modo automatico la velocità in grado di massimizzare la produttivi-tà, a partite da condizioni standard di lavorazione preimpostate dall'operatore.

Scopo della presente invenzione è dunque quello di fornire un metodo automatico di controllo della velocità di lavorazione di un telaio di tessitura in grado di ottimizzare la produttività di un telaio, espressa in termini di trame effettivamente inserite in un certo periodo tempo, variando la velocità di lavorazione in un in-torno predefinito della velocità di lavorazione standard, senza ne-cessità di definire a priori parametri limite di qualità. In altre parole, la presente invenzione propone un algoritmo di controllo della velocità di lavorazione del telaio, atto a determinare una ve-locità ottimale di lavorazione, in grado di massimizzare la produt-tività del telaio, in funzione dei dati di funzionamento del telaio in un periodo precedente di lavorazione.

Tale scopo viene raggiunto, secondo la presente invenzione me-diante un metodo automatico di controllo della velocità di lavora-zione di un telaio, avente le caratteristiche definite nell'allegata rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche del metodo della presente invenzione sono definite nelle rivendicazioni secondarie.

Verrà ora descritta un'applicazione esemplificativa del metodo di controllo della presente invenzione ad un telaio a pinze operante alle seguenti condizioni e ipotesi di base:

1. cambio di articolo ogni 4 giorni; pertanto si valuterà l'effetto del metodo di controllo della presente invenzione in un periodo di 4 giorni;

2. velocità tipica di lavorazione di 600 battute/minuto;

3. campo ammissibile della variazione della velocità di lavo-razione determinata in modo automatico dal metodo di controllo dell'invenzione, limitato ad un intorno di ± 10% e preferibilmente ± 5% della velocità iniziale; variazioni della velocità oltre questo campo potrebbero infatti richiedere l'intervento di un operatore per la modifica di regolazioni tessili della macchina;

4. ordine di grandezza previsto per le fermate del telaio do-vute a rotture di fili di trama o ordito, 1 ogni 10000 battute;

5. tempo fisso di arresto telaio per ogni fermata, eventual-mente diverso per errori di trama o di ordito.

Tale applicazione esemplificativa verrà ulteriormente illu-strata con riferimento ai disegni allegati, in cui:

fig. 1 A, B, C e D sono grafici che illustrano l'andamento della produttività media del telaio in funzione della velocità di lavorazione, nell'ipotesi di una crescita esponenziale della fre-quenza di fermata NF con la velocità, e per quattro diverse durata del tempo di fermo macchina per gli interventi di riparazione;

fig. 2 A, B e C sono grafici che illustrano l'andamento della velocità di lavorazione e delle produttività media di un telaio a cui è stato applicato il metodo dell'invenzione, per diverse veloci-tà iniziali.

L'algoritmo di ottimizzazione della velocità di lavorazione del metodo della presente invenzione richiede dunque per la sua at-tuazione unicamente il rilievo automatico del numero di fermate del telaio durante successivi periodi di funzionamento del telaio, e cioè del parametro NF. Questo rilievo deve essere eseguito con at-tenzione, scartando per esempio tutte le fermate manuali, ossia do-vute a un intervento dell'operatore, e tutte quelle altre fermate che non siano direttamente imputabili alla velocità di lavorazione del telaio. L'ipotesi principale su cui si basa il metodo di con-trollo della presente invenzione è infatti che un aumento di veloci-tà del telaio provochi sempre un aumento di NF.

A questo proposito la Richiedente ha effettuato una sperimen-tazione preliminare, verificando che il campo di applicazione di in-teresse del metodo della presente invenzione è limitato alle condi-zioni di lavorazione in cui NF aumenta con la velocità di lavorazio-ne in modo più che proporzionale. Solo in questi casi, infatti, si può verificare l'esistenza di un punto di massimo della produttività in un intorno della velocità di lavorazione standard. Negli altri casi invece, la massima produttività viene raggiunta semplicemente facendo lavorare il telaio alla massima velocità ammissibile.

Nella fig. 1 sono riportati alcuni grafici qualitativi dell'andamento della produttività media di un telaio in funzione della velocità di lavorazione, nell'ipotesi di un incremento espo-nenziale di NF con la velocità. I diversi grafici sono riferiti a diversi tempi di fermo macchina TF, tempi che si sono ipotizzati co-stanti in ogni singola applicazione e che, come si nota dai grafici, vanno ad influenzare pesantemente la posizione del punto di massimo della curva di produttività media. Se infatti TF = 1 o 2 min, par-tendo da una Viniz = 600 g/min, è necessario aumentare la velocità per aumentare la produttività; se TF = 3 o 4 min, partendo sempre da Viniz = 600 g/min, sarebbe necessario invece diminuire la velocità per aumentare la produttività.

Nell'ambito delle predette ipotesi, il metodo di ottimizzazio-ne della velocità di lavorazione secondo la presente invenzione pre-vede dunque le seguenti fasi:

a) il telaio viene avviato alla velocità Viniz pari alla velo-cità standard di lavorazione per un determinato articolo (ad es. 600 g/min);

b) in un primo periodo di tempo ti (ad es. 3 h) viene rilevato il numero complessivo di fermate NF1 e vengono conseguentemente cal-colati i valori di BF1 e di RM1;

c) in successivi periodi di tempo t2, t3, tn si rileva in modo analogo il numero complessivo di fermate NF, calcolando i valori di BF ed RM dei diversi periodi;

d) al termine di ogni periodo t si confronta il valore di RMn con un valore di RM di riferimento e, per il periodo successivo, si incrementa/diminuisce la velocità del telaio di un predeterminato valore Δν (ad es. 5 g/min), a seconda che RMn sia maggiore o minore del valore RM di riferimento.

Il valore RM di riferimento può essere alternativamente pari al valore RM(n-l) calcolato per il periodo immediatamente preceden-te, oppure ad un valore medio RM (media) delle produttività medie di tutto i periodi precedenti.

Per quanto sopra detto le variazioni di velocità vengono dun-que impostate alla fine del secondo periodo, quando cioè è possibile fare un confronto tra la produttività del periodo attuale (il secon-do) e quella del periodo precedente (il primo). Ovviamente, nel caso di produzioni abituali in cui sia già noto un valore di produttività media RMO, è possibile prevedere un incremento/diminuzione della ve-locità di lavorazione già a partire dalla fine del primo periodo, confrontando il valore di produttività media RM1 alla fine del primo periodo con il sopraddetto valore RMO.

I periodi di tempo tl, t2, tn sono normalmente di identica du-rata e la loro lunghezza viene determinata sperimentalmente in fun-zione del numero di fermate che si verificano mediamente in un pe-riodo. E' necessario infatti che NF per ogni periodo sia sufficien-temente elevato da rendere percentualmente piccola l'incidenza della variazione di NF in funzione della variazione di velocità. In caso contrario il metodo di controllo comporterebbe oscillazioni continue della velocità senza dare una reale convergenza verso un valore ot-timale.

Dalle prove fin qui effettuate dalla Richiedente si è potuto constatare che quando il numero di fermate NF è nell'ordine di gran-dezza sopra indicato di 1 ogni 10000 battute, la durata ottimale di ogni periodo di tempo, nell'ipotesi di un periodo complessivo di la-vorazione di 4 giorni, è compreso tra circa 3 e circa 6 ore. Tale durata deve essere invece proporzionalmente ridotta o aumentata quando detto ordine di grandezza di NF aumenta o diminuisce in modo significativo rispetto a quello sopra indicato, o quando la durata complessiva della lavorazione è minore o maggiore di quella indica-ta.

Il valore di Δν, e cioè dell'incremento/decremento di velocità al termine di ogni periodo di osservazione può essere costante, come sopra indicato, per esempio compreso tra 3 e 7 g/min, e preferibil-mente pari a 5 g/min. Si è tuttavia verificato che si ottiene una migliore e più rapida convergenza della velocità del telaio verso il valore ottimale se Δν diminuisce progressivamente ad ogni ciclo, in modo lineare o con altri tipo di legge, tra un valore massimo ed un valore minimo predefiniti, per esempio tra 7 g/min e 1 g/m. La legge di diminuzione del Δν può inoltre tenere anche conto della storia delle precedenti variazioni del Δν, aumentando la progressività del-la diminuzione quando vi è stata un'alternanza di segni opposti (e cioè alternanza di incrementi e decrementi di velocità) in periodi di tempo successivi, rispetto alla progressività di diminuzione uti-lizzata nel caso contrario, in cui le variazioni di velocità hanno il medesimo segno (e cioè continuo incremento o decremento di velo-cità) per più periodi di tempo successivi.

Nelle figg. 2A, 2B e 2C sono riportati alcuni grafici che il-lustrano la variazione di velocità di tessitura in telai in cui è stato applicato il metodo automatico di controllo della velocità se-condo la presente invenzione, a partire da diverse velocità iniziali del telaio. In questa sperimentazione, nel secondo periodo di tempo è stato comunque impartito un AV costante positivo di 5 g/min, come è visibile dal picco di velocità del secondo periodo. Si può notare che in tutti i casi la velocità di lavorazione converge in modo suf-ficientemente rapido verso un valore ottimale già al termine della prima giornata di lavorazione.

Nella parte destra delle figure è rappresentata la variazione della produttività media RM nello stesso periodo e indicato anche il valore DR% dell'incremento percentuale di produttività, calcolato come rapporto percentuale tra la produttività effettiva e la produt-tività teorica che si sarebbe ottenuta operando per l'intero periodo di lavorazione, alle stesse condizioni del periodo iniziale tl. In tutti i casi è stato riscontrato un incremento di tale coefficiente.

Il metodo di controllo della presente invenzione è stato illu-strato con riferimento ad alcune applicazioni esemplificative, ma è chiaro che molteplici varianti possono esservi introdotte senza uscire per questo dall'ambito di protezione dell'invenzione, che è esclusivamente limitato dal tenore delle allegate rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo automatico di controllo della velocità di lavorazio-ne di un telaio di tessitura comprendente le fasi di: a) avviare il telaio alla velocità Viniz pari ad una velocità standard di lavorazione; b) rilevare il numero complessivo di fermate NF1 in un primo periodo di tempo tl, e determinare il valori di BF1 e RM1 con le formule : BF = Vtel<■>At/NF RM = BF / (BF / Vtel TF) = BF<■>Vtel / (BF TF<■>Vtel); c) in successivi periodi di tempo t2, t3, tn rilevare in modo analogo il numero complessivo di fermate NF in ogni periodo, calco-lando i valori di BF ed RM dei diversi periodi; d) al termine di ogni periodo t successivo al primo, confron-tare il valore RMn del periodo tn con il valore RM(n-l) del periodo t(n-l)e, per il periodo successivo, incrementare/diminuire la velo-cità del telaio di un predeterminato valore Δν, a seconda che RMn sia maggiore o minore di RMn-1.
2) Metodo automatico di controllo della velocità di lavorazio-ne di un telaio di tessitura comprendente le fasi di: a) avviare il telaio alla velocità Viniz pari ad una velocità standard di lavorazione; b) rilevare il numero complessivo di fermate NF1 in un primo periodo di tempo tl, e determinare il valori di BF1 e RM1 con le formule : BF = Vtel<■>At/NF RM = BF / (BF / Vtel TF) = BF<■>Vtel / (BF TF<■>Vtel); c) in successivi periodi di tempo t2, t3, tn rilevare in modo analogo il numero complessivo di fermate NF in ogni periodo, calco-lando i valori di BF ed RM dei diversi periodi; d) al termine di ogni periodo t successivo al primo, confron-tare il valore RMn del periodo tn con il valore RM (media) degli (n-1) periodi precedenti e, per il periodo successivo, incrementa-re/diminuire la velocità del telaio di un predeterminato valore Δν, a seconda che RMn sia maggiore o minore di RM (media).
3) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 1) o 2), in cui la variazione di velocità avviene già alla fine del primo periodo tl a seguito di un confronto di RM1 con un valore medio di produttività RMO relativo a precedenti lavorazioni analoghe .
4) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 1) o 2), in cui la durata dei periodi t è costante e compre-sa tra 3 e 6 ore, per una frequenza di fermate del telaio dell'ordine di grandezza di 1 fermata ogni 10000 battute.
5) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 1) o 2), in cui il valore di incremento/decremento di velo-cità in ogni periodo è costante.
6) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 5), in cui detto valore è compreso tra 7 e 3 g/min.
7) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 1) o 2), in cui il valore di incremento/decremento della ve-locità in ogni periodo è decrescente in funzione del numero dei pe-riodi.
8) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 7), in cui la progressività di diminuzione dell'incremento/decremento della velocità di lavorazione in ogni pe-riodo, quando le variazioni di velocità effettuate nei periodi pre-cedenti hanno segno opposto, è più elevata rispetto a quando le va-riazioni di velocità nei periodi precedenti hanno segno concorde.
9) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in 7) o 8), in cui detto incremento/decremento di velocità, in ogni periodo, è compreso tra 7 e 1 g/min.
10) Metodo automatico di controllo della velocità di un telaio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il campo ammissibile delle variazioni di velocità è limitato a ± 10% della velocità di lavorazione iniziale.