CH659494A5

CH659494A5 - Verfahren und vorrichtung zur analyse von garnunregelmaessigkeiten.

Info

Publication number: CH659494A5
Application number: CH5936/82A
Authority: CH
Inventors: Hisaaki Kato; Shoji Sakai; Kenichi Inada; Yoshihiko Samoto
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1987-01-30
Also published as: JPH0229772B2; DE3237371C2; DE3237371A1; US4491831A; JPS5862511A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Echtzeitoder angenähert Echtzeitanalyse von Unregelmässigkeiten an Garn in einer Textilmaschine, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei in einer Spinnmaschine gesponnenem Garn auftretenden Garnunregelmässigkeiten wie Wulste oder anhängende Verdickungen werden während des Spinnvorgangs durch einen an der Spinnmaschine montierten Verdickungs-detektor festgestellt. Der Verdickungsdetektor erfasst jedoch nicht Veränderungen des Garndurchmessers. Stattdessen müssen Abschnitte von vollen Garnspulen überprüft werden. Dies geschieht beispielsweise mit einem Uster-Unebenheitstester oder -Spektrograph, der ausserhalb des Bereichs der Spinnmaschine aufgestellt ist und dient vor allem dazu, fehlerhaftes Funktionieren der Spinnmaschine zu ermitteln.

Garndickenvariationen werden in zwei Gruppen eingeteilt: 1) zyklische Variationen, die von Defekten wie Exzentrizität oder Deformationen an einer Walze oder Defekten der Antriebseinrichtung herrühren, oder 2) nicht-zyklische Variationen die durch abgenutzte Förderbändchen und dergleichen entstehen. Zyklische Variationen verursachen am Gewebestück ein Moire-Muster, welches dessen Handelswert wesentlich reduziert.

Sofern Garnfehler nach der genannten Art mit dem Uster-Tester festgestellt werden, sind viel Handreichungen dazu notwendig und viel Zeit wird dazu beansprucht. Die Resultate sind wenig genau, und wenn schliesslich ein Resultat vorliegt, hat die Spinnmaschine weiterhin schadhaftes Garn produziert.

Solche bekannte Garnprüfverfahren sind deshalb nicht nur umständlich, indem sie viele Detailuntersuchungen erfordern, sondern auch für Mehrspindelmaschinen unbrauchbar, bei welchen Überprüfungen in kurzen Zeitabständen durchzuführen sind. Damit erhöht sich das Risiko der Herstellung fehlerhaften Garns wesentlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, welches/welche die rasche Erfassung von Garnfehlern und deren Analyse ermöglichen, so dass der den Garndefekt in der Spinnmaschine bzw. in einer Spinneinheit einer Mehrspindel-Spinnmaschine verursachende Teil sofort ermittelt und unverzüglich instand gestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung vorgeschlagen, deren Merkmale aus den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 2 hervorgehen. Ausführungsformen der Vorrichtung sind durch die abhängigen Ansprüche 3 bis 8 definiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Streckabschnittes und des Düsenabschnittes einer Spinnmaschine mit einer Analysenvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 das Schaltschema des Garndetektors in einer erfin-dungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 3 das Blockschema einer erfindungsgemässen Analysenvorrichtung;

Fig. 4 eine beispielsweise Darstellung des Verlaufs eines vom Garndetektor emittierten elektrischen Signals,

Fig. 5 eine beispielsweise Darstellung des Verlaufs eines aus der Analyse des Garndetektors-Signals hervorgehenden Spektrum-Signals ;

Fig. 6 eine Darstellung des Prinzips der integralen Analyse des vom Garndetektor emittierten elektrischen Signals;

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Fig. 7 das Schema eines Anwendungsfalles für eine erfin-dungsgemässe Analysenvorrichtung auf eine Mehrspindel-Spinnmaschine, und

Fig. 8 ein Schema-Detail aus der Schaltung nach Fig. 7.

I n der folgenden Detailbeschreibung der Erfindung ist die zur Zeit bekannte beste Ausführungsform davon dargestellt. Angaben über die dabei verwendeten elektronischen Komponenten sollen nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Sie dienen vielmehr dem Zweck, das allgemeine Prinzip der Erfindung im Sinne der Patentansprüche bestmöglich zur Darstellung zu bringen.

Obschon die Erfindung auf alle Feinspinnmaschinen und solche Textilmaschinen anwendbar ist, welche mindestens eine Öffnung für die Garnzuführung besitzen, wird sie nachstehend in Verbindung mit einer luftbetriebenen Spinnmaschine beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet die Referenz-Nr. 1 eine Düsenanordnung zur Anbringung von Drehung auf ein Faserband das durch ein Streckwerk aus einem Paar rückwärtiger Walzen 2, Riemchen 3 und Frontwalzen 4 besteht. Gesponnenes Garn Y, das die Düsenanordnung 1 passiert hat, wird über Lieferwalzen 5 einer (nicht gezeigten) Spule zugeführt, wo es aufgewickelt wird. Den Lieferwalzen 5 folgt ein Garndickendetektor 6 (Nihon Selen Co., NC-67 BA), bestehend aus einer Licht emittierenden Diode 7 und einem Phototransistor 8, wie in Fig. 2 detailliert dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das elektrische Analogsignal S (Fig. 4) des Detektors 6 für die Analyse von Garnunregelmässigkeiten verwendet.

Der Garndickendetektor 6 ist ein hochempfindlicher und sehr genau ansprechender Detektor, in welchem das von der lichtemittierenden Diode 7 ausgehende Licht vom Phototransistor 8 empfangen und dann in das elektrische Signal S umgewandelt wird. Wenn ein extrem grosser Garndefekt detektiert wird, wird eine (nicht gezeigte) Garnschneideeinrichtung betätigt, um den defekten Abschnitt aus dem Garn Y herauszuschneiden. Das elektrische Signal S aus dem Detektor 6 wird einem Analysencomputer 10 zugeführt, nachdem es wie folgt digitalisiert worden ist:

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, passiert das Analogsignal S zunächst ein Tiefpassfilter 11 (-óOdB/OCT) zum Glätten des Signals unter Vermeidung von Informationsverzeichnung, oder ungenügender Auswertung von Analogdaten durch unrichtige Frequenzbeschneidung mittels des Tiefpassfilters. Der Tiefpassfilter soll insbesondere zur Vermeidung von Informationsverzeichnung durch den Nyquist Standart dienen. Der Ausgang des Teifpassfilters 11 wird dann durch den Verstärker 12 auf einen Spannungspegel gebracht, der für Gleichrichtung passend ist (vorzugsweise eine 50-fache Verstärkung), und im A/D-Converter 13 (Micro Netswork Co., ADC 80 AG) in ein digitales Signal verwandelt. Der A/D-Converter 13 führt die Prüfung der Eingangssignale für die Digitalisierung mittels eines Oszillators 14 durch,

welcher ein Datenprüfintervall festlegt, welches gemäss bekanntem Stand der Technik auf das zu analysierende Frequenzband abgestimmt ist. Das zu analysierende Frequenzband umfasst etwa den Bereich von 0-50 Hz für ein Garn, das mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 m/Min. gesponnen worden ist.

Das so digitalisierte Signal wird hierauf dem Computer 10 zugeführt und dann, im vorliegenden Fall, einer Spektralanalyse und einer Integrationsanalyse unterzogen.

Bei der Spektralanalyse wird das Signal des A/D-Conver-ters 13 durch ein Fenster 15 (HITACHI P-ROM HN 462716) gewichtet und zur Berechnung einem Fourier-Transformator 16 (TRW LSI Ind. TDC-1009J) zugeführt. Das Berechnungsresultat wird durch ein Element 17 (Nippon Electric in PD8085 AC/D) in ein vector-synthetisiert dargestelltes Leistungsspektrum umgewandelt. Dabei resultiert ein Ausgangssignal, welches die Leistung aller Frequenzkomponenten liefert.

Der Signalausgang für die Leistung aller Frequenzkomponenten wird durch die Verarbeitungsschaltung 18 (Nippon Electric CPU uPD8085 AC/D) so umgewandelt, dass er für eine Analyse geeignet ist, bei der ein Signal oberhalb einer gewissen Frequenz (z.B. 50 Hz) unterdrückt wird. (Analysen für Frequenzen über 50 Hz sollen für das Auffinden von Unregelmässigkeiten in Garn, das mit einer Geschwindigkeit über 150 m/Min. durchläuft, nicht durchgeführt werden). Während der Verarbeitung kann die Amplitude des Leistungsspektrum angehoben oder gesenkt werden. Das im Computer 10 verarbeitete Signal wird alsdann dem D/A-Converter 20 (Nippon Electric Analog Devices uPC159A AD7533) zugeführt und in ein Analogsignal umgewandelt, welches in der Anzeige 21 (IwasakiTsushiuki XY-6002) aufgezeichnet werden kann (siehe auch Fig. 5). Die in der Anzeige 21 sichtbar gemachte Spektrumsdarstellung ermöglicht eine Interpretation von cyclischen Garnunregelmässigkeiten. Mit 22 ist eine Alarmschaltung (Nippon Electric uPD8255 AC-5) bezeichnet, welche später beschrieben wird. Erfassung und Verarbeitung der Daten zur Erzielung der in Fig. 5 dargestellten Information bedürfen etwa 40 sek Echtzeit.

Bei der Integralanalyse wird das durch den A/D-Converter 13 digitalisierte Garn-Unregelmässigkeitssignal zu einem Integrator 23 (Nippon Electric uPD8085 AC/D) im Computer 10 zugeführt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, wird im Integrator 23 der Absolutwert der Verschiebung relativ zu einem Festwert E für ein gewisses Intervall 1 ( = die Garnlänge,

über welche die Unregelmässigkeit erfasst wird, typisch 25 m) integriert. Der Wert E wird für jede Garntype empirisch festgelegt. Der integrierte Wert kann aus U % relativ zu E dargestellt sein, wobei U die in der Textilindustrie bekannte Uster-Unregelmässigkeitsnummer ist. Der integrierte Wert wird einer Ausgangsverarbeitungsschaltung 24 zugeführt, welche im vorliegenden Beispiel ein Nippon Electric-Ele-ment CPU uPD8085 AC/D enthält. Die Schaltung 24 führt beispielsweise eine Signalverarbeitung aus, bei der Fraktionen von 5 und darüber als Einheit gezählt und der Rest unterdrückt wird, um gleiche Einheiten von Figuren zu erhalten, oder um ein Signal an eine Alarmsignalschaltung 25 zu liefern, nachdem der erhaltene Wert als über einem festgelegten Wert erkannt worden ist. Der Wert wird hierauf auch als numerischer Wert in der Digitalanzeige 26 dargestellt. Im beschriebenen Beispiel ist die Alarmschaltung 25 ein Nippon Electric-Element uPD8255 AC/5, und die Digitalanzeige 26 ist ein Iwasaki Tsushinki-Element XY-6002. Die Ablesung an der Digitalanzeige 26 ist für die Standard-Abweichung vom Mittelwert E repräsentativ. Erfassung und Verarbeitung der Daten zur Erzielung der in der Digitalanzeige 26 dargestellten Information bedarf etwa 61 sek Echtzeit.

Angenommen, das in Fig. 2 gezeigte Garn Y weise cyclische Unregelmässigkeiten in der Form von Verdik-kungen auf und sei mit einer Geschwindigkeit von 152 m/Min. gesponnen worden. Der Detektor 6 stellt diese Unregelmässigkeit fest und liefert ein Signal S gemäss Fig. 4. Das Signal S wird wie oben beschrieben digitalisiert, durch den Computer 10 einer Echtzeitverarbeitung unterzogen, und als Spektrumsdarstellung und als Integralwert in den bezüglichen Anzeigen 21 bzw. 26 sichtbar gemacht. Durch die nachstehend beschriebene Interpretierung dieser Darstellungen ist ein mathematisch begründeter Test von Garn und

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die Auffindung von fehlerhaften Teilen an der Spinnmaschine möglich.

In Fig. 5 kann z.B. aus zwei bei Frequenzen von 28,6 und 32,6 Hz auftretenden Spitzen geschlossen werden, dass diese Unregelmässigkeit durch die Vorderwalzen 4 (Fig. 1) entstanden ist. So ist beispielsweise bekannt, dass der Zyklus Xi bezogen auf die obere Vorderwalze gleich 32,3 Umläufe pro sek [gerechnet aus(152x 100/60):(2,5x7t)], und der Zyklus A.B bezogen auf die untere Vorderwalze gleich, 28,8 Umläufe pro sek [gerechnet aus (152 x 100/60):(2,8xji)]ist, wobei die Garngeschwindigkeit 150 m/Min. ist und der Durchmesser der obern Vorderwalze Dt gleich 28 mm, und der untern Vorderwalze Db gleich 25 mm ist.

Wenn die Spitzen bei andern Frequenzen auftreten, sind Garnunregelmässigkeiten auf Defekte an andern Walzen oder an der Antriebseinrichtung zurückzuführen, wobei die Ursachen wie oben bestimmbar sind.

Aus dem integrierten Wert aus der Anzeige 26 kann bei-spiesweise die Garndickenvariation innerhalb eines bestimmten Intervalls 1 erhalten werden, wenn die Messung im oben beschriebenen Fall über die Gesamtlänge von 152 m erhalten wurde. Angenommen, die Totalsumme erreiche 250 U% und überschreite somit einen erwünschten Bereich von beispielsweise 5 bis 200 U%, so wurde entdeckt, dass mit grosser Wahrscheinlichkeit die Riemchenoberfläche übermässig abgenützt ist.

Die Ursachenbestimmung von Garnunregelmässigkeiten, die durch die Anzeigen 21 und 26 dargestellt werden, kann durch eine Bedienungsperson efolgen. Sie kann aber auch durch eine Automatik durchgeführt werden, von welcher das Anhaltesignal für die Spinnmaschine und das Alarmsignal 22 ausgegeben wird, und durch welche in der Anzeige 21 sichtbar wird, wenn die Amplitude einer bestimmten Komponente des Spektrums einen vorbestimmten Pegel L in den Ausgangs Verarbeitungsschaltungen 18 und 24 überschreitet. Auf gleiche Weise kann ein Anhaltesignal für die Spinnmaschine und das Alarmsignal 25 erzeugt, sowie in der Anzeige 26 erkennbar gemacht werden, wenn ein Integrationswert einen festgelegten Pegel überschreitet.

So an der Spinnmaschine entdeckte Defekte können sofort durch Auswechslung von Walzen oder andern Teilen behoben werden.

Weil beim Verfahren und durch die Vorrichtung für die Analyse das vom Garnunregelmässigkeitsdetektor gelieferte Signal digitalisiert und unter Echtzeitbedingungen verarbeitet wird, wird nur wenig Zeit (in der typischen Grössen-ordnung einer Millisekunde für die Berechnung) für die Analyse benötigt, im Vergleich zur Verarbeitung von Analogsignalen ohne Conversion. Der Zeitbedarf für die Analyse von Garnunregelmässigkeiten und die Informationsbeschaffung entspricht etwa der Durchlaufzeit für eine bestimmte zu untersuchende Garnlänge durch den Detektor, d.h. der Zeit für die Datenermittlung. Die Zuverlässigkeit der Analyse ist merkbar höher als bei Analogverarbeitung. Z.B. kann leicht unterschieden werden zwischen Approximativwerten von Frequenzen bei cyclischen Unregelmässigkeiten der oberen und der unteren Vorderwalze, welche praktisch immer gleichen Durchmesser aufweisen, was bei Analoganalysen absolut unmöglich ist. Damit ist eine sofortige Erfassung von Garnunregelmässigkeiten möglich und Einzelheiten des Defekts können mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Dies gestattet andererseits wieder die Bestimmung der den Defekt verursachenden Teile an der Spinnmaschine. Die Digitalisierung des die Garnunregelmässigkeiten anzeigenden Signals ist auch deshalb vorteilhaft, weil es leichter und mit grösserer Genauigkeit verarbeitet werden kann als ein Analogsignal für den Fall eines Vergleiches mit festgelegten Pegeln in der Ausgangssignalbildung im Anschluss an den Berechnungsvorgang.

Weil die erfindungsgemässe Garnunregelmässigkeitsana-lyse nur eine kurze Zeitspanne beansprucht, sind aufeinanderfolgend Überwachungen an einer Mehrzahl von Spindeln unter Einsatz eines einzigen Computers 10 möglich. Die kurze Analysenzeit und der Umstand, dass Walzenbeschädigungen und Riemchenabnützungen nicht häufig auftreten, erlauben die Garnüberwachung an einzelnen Spindeln in kurzen regelmässigen Abständen durchzuführen. Es ist somit möglich, eine zuverlässige Überwachung einer grossen Anzahl Spindeln mit einer kleinen Anzahl von erfindungsge-mässen Vorrichtungen durchzuführen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine kombinierte Anordung von Garndetektoren 6, von welchen an jeder Spindel der Spinnmaschine 30 einer vorhanden ist. Alle Detektoren 6 sind über einen Multiplexer 31 mit einem einzigen Computer 10 verbunden. Der Multiplexer 31 dient zum kurzzeitigen elektrischen Verbinden jeder Spindel bzw. jedes Detektors 6 der Spinnmaschine 30 mit dem Computer 10. Wenn beispielsweise 60 Spindeln vorhanden sind und die Zeit zur Überwachung einer Spindel 60 sek beträgt, so findet jede Stunde eine Überwachung pro Spindel statt.

Die Referenznummern 32 und 33 bezeichnen je eine Verbindungsleitung für ein Garnunregelmässigkeitssignal bzw. ein Steuersignal.

Das Zeitintervall für die Messungen kann in Übereinstimmung mit der Garngeschwindigkeit und der jeweils auszumessenden Garnlänge verkürzt werden. Selbstverständlich kann bei einer geringeren Spindelzahl das Messintervall ebenfalls kürzer gewählt werden.

Durch den Anschluss des Computers 10 an den Ausgang des A/D-Converter 13 kann im Komputer 10 eine bekannte Fourier-Analyse durchgeführt werden. Wenn das Fourier-Analysenprogramm im Computer 10 durch ein mitTDC-1009J bezeichnetes Element der Firma TRW LSI Products ist, kann die Rechnergeschwindigkeit um das 10-fache erhöht werden.

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Claims

659494 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Echtzeit- oder angenähert Echtzeitana-lyse von Unregelmässigkeiten an Garn in einerTextilma-schine, gekennzeichnet durch die Schritte

- Detektieren der Garnunregelmässigkeit,

- Erzeugen eines für die festgestellte Garnunregelmässigkeit charakteristischen digitalisierten Signals,

- Analysieren dieses Signals und

- Erzeugen einer Information aufgrund der Analyse zwecks Bestimmens des Teils der Textilmaschine, welches die Garnunregelmässigkeit bewirkt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Detektoreinrichtung (6) zur Garnüberwachung und Erzeugung eines vom Grad der Garnunregelmässigkeit abhängigen digitalisierten Signals (S), und

- eine mit der Detektoreinrichtung (6) verbundene Analyseneinrichtung ( 10) zur Interpretierung des Signals (S) und Erzeugen einer Information, welche die Bestimmung des Teils der Textilmaschine ermöglicht, welches die Garnunregelmässigkeit bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseneinrichtung (10) erste Analysierelemente (16, 17,18) zur Identifizierung von zyklischen Garnunregelmässigkeiten, und zweite Analysierelemente (23,24) zur Identifizierung von nicht-zyklischen Garnunregelmässigkeiten umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit den ersten Analysierelementen (16-18) verbundene erste Anzeigeeinrichtung (21) zur visuellen Darstellung des Ergebnisses aus den ersten Analysierelementen, und eine mit den zweiten Analysierelementen (23,24) verbundene zweite Anzeigeeinrichtung (26) zur visuellen Darstellung des Ergebnisses aus den zweiten Analysierelementen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzeigeeinrichtung (21) eine graphische Darstellung liefert, in welcher die Amplitude der zyklischen Garnunregelmässigkeit als Funktion der Frequenz erscheint, mit der die zyklische Garnunregelmässigkeit auftritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anzeigeeinrichtung (26) eine Differenzanzeige liefert, welche die relative Grösse der nichtzyklischen Garnunregelmässigkeit darstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit den ersten Analysierelementen (16-18) verbundene erste Ausgangsverarbeitungsschaltung (18) zur Erzeugung eines Alarmsignals (22), wenn das in den ersten Analysierelementen erzeugte Signal einen bestimmten Wert überschreitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit den zweiten Analysierelementen (23,24) verbundene zweite Ausgangsverarbeitungsschaltung (24) zur Erzeugung eines Alarmsignals (25), wenn das in den zweiten Analysierelementen erzeugte Signal einen bestimmten Wert überschreitet.

9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einer Textilmaschine mit einer Anzahl gleicher Maschineneinheiten, gekennzeichnet durch je eine Detektoreinrichtung (6) zur Garnüberwachung an jeder der Maschineneinheiten, und einen Multiplexer (31) zum periodischen Abgreifen des Signals (S) aus jeder Detektoreinrichtung (6) der Textilmaschine und Eingeben des abgegriffenen Signals in eine Analysiereinrichtung (10).