DE3621009A1 - Vorrichtung zur erfassung des fuellstandes in einem fasermaterialspeicher, insbesondere fuer spinnereivorbereitungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes in einem Fasermaterialspeicher, z. B. Füllschacht, Füllkammer o. dgl., insbesondere für Spinnereivorbereitungsmaschinen unter Verwendung einer optischen Einrichtung aus Lichtsender und Lichtempfänger.

Im Bereich der Spinnereivorbereitung ist es notwendig, den genauen Material-Füllstand in den Fasermaterialspeicher und entsprechenden Verarbeitungsmaschinen zu kennen. Dies ist besonders wichtig, wenn in einer Anlage ein kontinuierlicher Materialtransport realisiert wer­ den soll.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-Gbm 19 71 420) wird der Füllstand in einem Speicher mittels jeweils einer Lichtschranke erfaßt. Hierbei ist eine Fotozelle in der Seitenwand eines Füllschachtes angeordnet. Die Meßvorrichtung mit der Fotozelle erfaßt den Füllstand derart, als der Füllschacht mit Baumwolle bis über die Fotozelle ge­ füllt ist oder unterhalb der Fotozelle verläuft. Auf diese Weise wird der Füllungsgrad der Füllschächte nur insoweit erfaßt, als ein einziger bestimmter Füllstand erreicht ist. Die weiteren aktuellen Füllstände (Füllhöhen) des Fasermaterials im Füllschacht, d. h. das Maß der je­ weiligen Füllhöhe der Fasermaterialsäule im Materialspeicher, kann mit dieser Vorrichtung nicht ermittelt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der bekannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere eine kontinuierliche Abfrage über den aktuellen Füll­ stand eines Fasermaterialspeichers bei geringem Installationsaufwand ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkma­ le des Anspruchs 1.

Durch die opto-elektronische Einrichtung, die in der Lage ist, Licht­ strahlen auszusenden, die von der Materialoberfläche (oder einem Reflektor) reflektiert und von einem Empfänger empfangen werden und der in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Strahlen ein analoges Signal abgibt, gelingt es, den aktuellen Füllstand im Fa­ sermaterialspeicher zu erfassen. Da die Strahlen um so intensiver reflektiert werden, je mehr die Materialoberfläche dem Sender bzw. Empfänger ist, ist das abgegebene Signal des Empfängers direkt ein Maß für den Abstand zwischen Material und Sensor.

Als optische Einrichtung, die auch aus mehreren Sensoren (Sender, Empfänger) bestehen kann, kann eine Einweg- oder Reflektionslicht­ schranke (mit Reflektor) verwendet werden. Vorzugsweise wird als optische Einrichtung ein Lichttaster verwendet. Hierbei werden die Lichtstrahlen von der Fasermaterialoberfläche reflektiert. Es kann sichtbares und unsichtbares Licht zur Anwendung kommen. Bevorzugt ist als optische Einrichtung eine Infrarot-Lichtsende- und Empfangs­ einrichtung vorgesehen. Zweckmäßig vermag der Empfänger in Abhängig­ keit von der Intensität der empfangenen Lichtstrahlen ein analoges elektrisches Signal abzugeben. Vorzugsweise ist dem Empfänger ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet. Bevorzugt ist der Analog-Di­ gital-Wandler an eine Recheneinrichtung (Mikrocomputer) angeschlos­ sen. Dabei wird das gewonnene analoge Signal über den Analog-Digi­ tal-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt und dem Mikro­ prozessor zugeführt. Da die Intensität der Strahlenreflexion auch wesentlich von der Beschaffenheit (z. B. der Farbe) des verarbei­ teten Fasermaterials abhängt, kann das am Analog-Digital-Wandler gewonnene Signal im allgemeinen nicht direkt genutzt werden. Es muß vielmehr vom Mikroprozessor entsprechend "materialspezifisch" umgerechnet werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie durch den Einsatz des Mikroprozessors in der Lage ist, auch zusätzliche, für den Prozeßablauf wichtige Daten selb­ ständig zu ermitteln, an den zentralen Prozessor zu melden und die­ sen somit zu entlasten. Beispielsweise können die Zufluß- und Ab­ flußgeschwindigkeit für das Fasermaterial, Grenzwerte, Füllstands­ tendenzen oder Nutzungsanalysen u. v. a. erstellt bzw. ermittelt werden.

Zweckmäßig steht der Mikroprozessor mit einem Speicher in Ver­ bindung. Vorzugsweise ist an diesen Mikroprozessor eine Ein- und Ausgabeeinrichtung (z. B. eine serielle Schnittstelle) angeschlossen.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Einstellung (Kali­ brierung, Justierung) der Füllstandsmeßeinrichtung an dem Faser­ materialspeicher, insbesondere zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Nach diesem Verfahren sind an einer Seitenwand des Füllschachtes übereinander zwei Festmarken vorgesehen und wird bei Erreichen dieser Festmarke während des Einfüllens von Fasermaterial ein elektrisches Signal an die Rechen­ einrichtung abgegeben. Vorzugsweise wird das elektrische Signal manuell in den Mikroprozessor eingegeben. Zweckmäßig gibt der Lichtempfänger der optischen Einrichtung das elektrische Signal in den Mikroprozessor ab.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht einen Füllschacht für Fasermaterial mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 1a einen Lichttaster mit Sender und Empfänger,

Fig. 2 einen Lichttaster mit Sender und Empfänger und Blockschaltbild der Einrichtung zur Verarbeitung der elektrischen Signale der opto-elektronischen Meßein­ richtung,

Fig. 3 Abhängigkeit des elektrischen Ausgangssignals von der Höhe des Füllstandes im Fasermaterialspeicher für verschiedene Fasermaterialsorten und

Fig. 4 Abhängigkeit der Ausgangssignalspannung vom Abstand der Einstellpunkte bzw. von den Füllständen der Flocken­ füllung im Fasermaterialspeicher für unterschiedliche Fasermaterialsorten.

Nach Fig. 1 ist eine an sich bekannte Flockenspeiservorrichtung 1, z. B. Trützschler EXACTAFEED FBK, vorgesehen, der eine an sich bekannte (nicht dargestellte) Karde, z. B. Trützschler EXACTACARD DK 3 nachgeordnet ist. Die Flockenspeiservorrichtung 1 weist einen oberen Reserveschacht 2 und einen unteren Speiseschacht 3 auf, wobei das Fasermaterial über eine Einzugswalze 4 und eine Öffnerwalze 5 vom Reserveschacht 2 in den Speiseschacht 3 gelangt. Am unteren Ende des Speiseschachtes 3 sind Abzugswalzen 6, 7 vorgesehen, die das Fasermaterial aus dem Speiseschacht 3 abziehen und auf ein Überführungsblech 8 leiten. Das Fasermaterial wird von dort in Form eines Faserflockenvlieses der Karde zugeführt. Der Speiseschacht 3 ist an einen Verdichtungsventilator 9 angeschlossen, der die Flockenfüllung im Speiseschacht 3 verdichtet. Im Bereich des unteren Endes des Speiseschachtes 3 sind Luftaustrittsöffnungen 3 a, 3 b vorgesehen. Der Reserveschacht 2 ist an eine pneumatische Faserflockentransportlei­ tung 10 angeschlossen, die über einen Fasermaterialtransportventilator mit einem vorgeschalteten Feinöffner verbunden ist. Mit 11 ist die Flockenfüllung im Reserveschacht 2 und mit 12 die Flockenfüllung im Speiseschacht 3 bezeichnet.

Im Reserveschacht 2 ist oberhalb der Fasermaterialsäule 11 bzw. der oberen Fasermaterialfläche 11 a ein Lichttaster 13 angeordnet, der nach Fig. 1a aus Lichtsender 13 a und Lichtempfänger 13 b besteht. Der Lichtsender 13 a sendet Infrarot-Lichtstrahlen in vertikaler Rich­ tung aus (s. Pfeil A), die von der Fasermaterialoberfläche 11 a reflektiert werden (s. Pfeil B) und vom Lichtempfänger 13 b empfangen werden. Im Speiseschacht 3 ist oberhalb der Fasermaterialsäule 12 bzw. der oberen Fasermaterialfläche 12 a eln Lichttaster 14 ange­ ordnet, der ebenfalls aus Lichtsender 14 a und Lichtempfänger 14 b besteht und der in gleicher Weise wie die in Fig. 1a gezeigte Dar­ stellung wirkt.

In Fig. 2 ist ein Füllschacht 15, z. B. für einen Reiniger o. dgl. ge­ zeigt, in den von oben über eine Einfülleinrichtung 16 Faserflocken 17 eingefüllt werden. Am oberen Ende des Füllschachtes 15 in der Nähe der Eintrittsöffnung ist ein Ableitblech 18 angeordnet, das die Faser­ flocken in den Innenraum lenkt. Zwischen dem Ableitblech 18 und einer Seitenwand 15 a ist am oberen Ende des Füllschachtes 15 der Lichttaster 13 angeordnet. Mit Pfeil A ist der ausgesandte Licht­ strahl und mit Pfeil B ist der reflektierte Lichtstrahl bezeichnet. An der Seitenwand 15 a sind übereinander zwei Festmarken M ₁ und M ₂ angebracht.

Fig. 3 zeigt den Lichttaster 13 mit Sender 13 a und Empfänger 13 b, die Fasermaterialoberfläche 11 a sowie ausgesandte Lichtstrahlen A bzw. reflektierte Lichtstrahlen B. Dem Lichttaster 13 ist über ein Verstärker 19 ein Analog-Digital-Wandler 20 nachgeordnet. Der Analog-Digital-Wandler 20 ist an einen Mikroprozessor 21 einer Re­ cheneinrichtung 24 (Mikrocomputer) angeschlossen. Der Mikroprozes­ sor 21 steht mit einem Speicher 22 und mit einer Ein- und Ausgabe­ einrichtung 23 in Verbindung. Die Ein- und Ausgabeeinrichtung 23 steht mit einem zentralen Mikrocomputer 25 in Verbindung.

Der Lichtsender 13 a ist in der Lage, Lichtstrahlen A auszusenden, die von der Materialoberfläche 11 a reflektiert und von dem Empfän­ ger 13 b empfangen werden, deren Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Strahlen B ein analoges Signal a abgibt. Da die Strahlen um so intensiver reflektiert werden, je näher die Material­ oberfläche 11 a dem Sender 13 a bzw. Empfänger 13 b ist, ist das abgegebene Signal a des Empfängers 13 a direkt ein Maß für den Ab­ stand zwischen Materialoberfläche 11 a und Lichttaster 13. Das ge­ wonnene analoge Signal a wird über den Analog-Digital-Wandler 20 in ein digitales Signal b umgewandelt und dem Mikroprozessor 21 zu­ geführt. Der Mikroprozessor 21 steht mit dem Speicher 22 und der Ein- und Ausgabeeinrichtung 23, z. B. einer seriellen Schnittsteile in Verbindung.

Geht man davon aus, daß der Empfänger 13 b des Lichttasters 13 (Sensors) ein Signal a abgibt, das linear und proportional zur Strahlen­ intensität ist, so kann man die erfindungsgemäße Einrichtung, wie nachfolgend beschrieben, einstellen (kalibrieren, justieren): Die Ein­ stellung erfolgt je Material einmalig oder kontinuierlich. An dem Füllschacht 15 (s. Fig. 2) werden auf zwei Fenster zwei Marken (M ₁ und M ₂) angebracht, so daß von außen zu erkennen ist, wenn der Materialstand diese Marken erreicht. Der Abstand (vertikal über­ einander) der Marken ist bekannt (z. B. 1 m) und nicht änderbar. Nun wird der leere Füllschacht 15 gefüllt. Erreicht der Material­ pegel die erste Marke (M ₂), so gibt der Bediener dem Mikropro­ zessor 21 (z. B. mit einem Taster) ein Signal. Dieser speichert sich nun den momentanen vom Analog-Digital-Wandler 20 kommenden Wert ab (erster Einstellpunkt). Beim Erreichen der zweiten Marke M ₁ wiederholt sich der Vorgang und man erhält den zweiten Ein­ stellpunkt. Mit diesen beiden Einstellpunkten ist der Mikroprozessor 21 nun in der Lage, materialspezifisch das vom Analog-Digital-Wand­ ler 20 kommende Signal b umzurechnen und über das Ein-Ausgabe­ interface 23 an den zentralen Mikrocomputer 25 zu melden (Fig. 3). Die erhaltenen Einstellpunkte bzw. Kurven (s. Fig. 4) müssen ein­ malig je Fasermaterial I, II oder III erfaßt werden. Im Füllschacht 15 werden sie materialspezifisch abgelegt. Bei Materialwechsel wird vom zentralen Mikrocomputer 25 nur mitgeteilt, welches Material verar­ beitet wird und die Einrichtung kann entsprechend der vorhandenen Einstellkurve arbeiten und den entsprechenden Füllstand an den zen­ tralen Mikrocomputer 25 melden.

Benutzt man anstelle der beiden Marken (M ₁, M ₂) zwei Lichtschranken, so kann der Einstellvorgang automatisch erfolgen und während des Betriebes eine ständige Nachjustierung erfolgen.

Die Erfindung wurde am Beispiel eines Füllschachtes zum Speisen von Karden, Reinigern, Schlagmaschinen o. dgl. dargestellt. Sie ist in gleicher Weise anwendbar für Fasermaterialspeicher für Mischer, z. B. Mischkammern. Das Fasermaterial wird in die Fasermaterial­ speicher im allgemeinen in loser Flockenform eingefüllt und an­ schließend durch Eigengewicht, pneumatisch oder durch Rütteln verdichtet.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes in einem Fasermaterial­ speicher, z. B. Füllschacht, Füllkammer o. dgl. unter Verwendung einer optischen Einrichtung aus Lichtsender und Lichtempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung oberhalb der oberen Fasermaterialfläche angeordnet ist, wobei die von dem Lichtsender (13 a; 14 a) ausgesandten Lichtstrahlen (A) von der Fasermaterialfläche (11 a; 12 a) reflektiert (B) und von dem Licht­ empfänger (13 b; 14 b) empfangen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Einrichtung ein Lichttaster (13; 14) verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Einrichtung eine Infrarot-Lichtsende- und Empfangs­ einrichtung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Empfänger (13 b; 14 b) in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Lichtstrahlen (B) ein analoges elek­ trisches Signal (a) abzugeben vermag.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Empfänger (13 b; 14 b) ein Analog-Digital- Wandler (20) nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Analog-Digital-Wandler (20) an den Mikropro­ zessor (21) einer Recheneinrichtung (Mikrocomputer) angeschlos­ sen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikroprozessor (21) mit einem Speicher (22) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Mikroprozessor (21) eine Ein- und Ausgabe­ einrichtung (23) angeschlossen ist.

9. Verfahren zur Einstellung (Kalibrierung, Justierung) einer Füll­ stands-Meßeinrichtung an einem Fasermaterialspeicher, insbeson­ dere zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seitenwand des Füllschach­ tes (2; 3; 15) übereinander zwei Festmarken (M ₁; M ₂) vorgesehen sind und daß bei Erreichen dieser Festmarken (M ₁; M ₂) während des Einfüllens von Fasermaterial (11; 12; 17) ein elektrisches Signal an den Mikroprozessor (21) abgegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal manuell in den Mikroprozessor (21) eingegeben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (13 a; 14 a) der optischen Einrichtung das elek­ trische Signal in den Mikroprozessor (21) abgibt.