Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Reinigungswirkung eines elektronischen
Fadenreinigers an Textilfaden-Spulmaschinen
Elektronische Fadenreiniger werden an Textilfaden-Spulmaschinen eingesetzt und dienen zur Überwa- chung der Dicke des laufenden Fadens. Tritt eine Verdickung auf, die bei der weiteren Verarbeitung des Fadens zu einem Maschinenstillstand führen könnte oder die das Aussehen des fertigen Produktes beeinträchtigen würde, so wird sie mit Hilfe des Fadenreinigers festgestellt und aus dem Faden entfernt. Bei einer solchen Reinigung werden die störenden Fadenfehler durch weniger störende Knoten im Faden ersetzt.
Die Art der auszuscheidenden Fehler wird durch eine Einstellung des Fadenreinigers festgelegt; sie hängt im einzelnen Fall von dem verwendeten Fadenmaterial, der weiteren Verarbeitung, dem Verwendungszweck, den speziellen Anforderungen an die Qualität des Endproduktes usw. ab.
In der Praxis ist es oft schwierig, die Einstellung zu finden, die einer gewünschten Reinigungswirkung entspricht, bzw. die Reinigungswirkung abzuschätzen, die mit einer bestimmten Einstellung erzielt wird.
Meist werden mit näherungsweise angenommenen Einstellungen Spulversuche durchgeführt und auf Grund der Anzahl und Art der dabei erfassten Fehler Rückschlüsse auf die zu erwartende Reinigungswirkung gezogen.
Nun handelt es sich aber bei den auszuscheidenden Garnfehlern um seltene Ereignisse, d. h. es treten an einer Spulstelle beispielsweise im Mittel etwa 1-2 Fehler pro 5 Minuten auf. bzw. pro 4000m Garn. Das Einstellen eines Fadenreinigers auf Grund von Spulversuchen ist daher äusserst zeitraubend und aufwendig; dadurch ist man andererseits stets versucht, statistisch nicht hinreichend gesicherte Aussagen über die Einstellung zu machen, und läuft dementsprechend Gefahr, mit einer unzweckmässigen Einstellung zu arbeiten, die Einbussen in wirtschaftlicher und qualitativer Hinsicht bedeutet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die einer bestimmten Einstellung des Fadenreinigers entsprechende Reinigungswirkung auf möglichst einfache Weise und innerhalb kurzer Zeit zu ermitteln.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass aus den zeitlichen Schwankungen der Fadendicke mindestens ein durch das Auftreten von häufigeren Dickenabweichungen bestimmter Wert einer, sowohl im Bereich der häufigeren wie im Bereich der selteneren Dikkenabweichungen bestimmbaren Hilfsgrösse gewonnen wird, und das auf Grund dieses Wertes, bzw. dieser Werte, durch Extrapolation des Verlaufs der genannten Hilfsgrösse in Abhängigkeit von den Einstellparametern des Fadenreinigers in den Bereich der selteneren Dickenabweichungen, die Reinigungswirkung bestimmt wird.
Vorzugsweise wird für die genannte Hilfsgrösse der sich bei der Beobachtung einer grösseren Fadenlänge ergebende Grenzwert der auf die beobachtete Länge bezogenen Summe der Werte einer im Fadenreiniger beim Auftreten einer Verdickung untersuchten Ereignis-Funktion gewählt.
Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 den zeitlichen Verlauf eines im Fadenreiniger untersuchten Signals;
Fig. 2 das Prinzipschema einer Anordnung zur Bestimmung eines Wertes der Hilfsgrösse;
Fig. 3 den einem bestimmten Signalverlauf zugeordneten Verlauf der Hilfsgrösse;
Fig. 4 das Blockschema eines einparametrischen Fadenreinigers mit einer Vorrichtung zur Einstellung eines gewünschten Reinigungsgrades;
Fig. 5 das Blockschema eines zweiparametrischen Fadenreinigers mit der entsprechenden Einstellvorrichtung.
Im Abtastorgan eines elektronischen Fadenreinigers wird ein Signal erzeugt, dessen zeitlicher Verlauf dem Verlauf der Fadendicke entlang des Fadens ent spricht. Ein solches Signal f(t) ist in Fig. 1 dargestellt.
Es enthält die gesamte Information über die zu untersuchenden Ereignisse, d. h. die Verdickungen des Fadens, die beispielsweise einen bestimmten, vorgegebenen Bezugswert p überschreiten. Ein einzelnes Ereignis kann mit Hilfe der Funktion f (t) auf verschiedene Weise beschrieben werden; dazu wird ganz allgemein aus f (t) eine sogenannte Ereignis-Funktion abgeleitet.
Beispielsweise können die maximalen Dickenabweichungen di, die Längenabschnitte li, während der f (t) den Bezugswert p überschreitet, die Abstände ai zwischen aufeinanderfolgenden Längenabschnitten, oder eine Funktion solcher Grössen im Fadenreiniger ausgewertet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Funktion f (t) selbst zuerst urnzuformen, z. B. durch eine Filterung, und die so erhaltene Funktion f (t) in der für f(t) erwähnten Weise auszuwerten.
In Fig. 2 ist schematisch eine Anordnung zur Auswertung der Information über die Verdickungen des Fadens F gezeigt.
Das Abtastorgan TK liefert diese Information in Form der Funktion f (t), in der die Grössen, die wie erwähnt zur Beurteilung eines Ereignisses dienen, enthalten sind. Die Gesamtheit der Ereignisse bildet eine Menge M. Aus dieser wird im Auswerteteil EE eine Teilmenge m von Ereignissen ausgewählt, die bestimmten Kriterien genügen. Diese Kriterien sind durch die Konzeption des Auswertekreises und durch die Werte (p,) der Einstellgrössen des Fadenreinigers festgelegt.
Die Parameter Pk werden in dem zentralen Steuergerät ZE durch die Einstellung E bestimmt und z. B. in Form von elektrischen Steuerspannungen auf den Aus wertekreis übertragen.
Dieser liefert eine die Teilmenge m betreffende Information an das Steuergerät ZE zurück, in dem daraus der entsprechende Wert liner Hilfsgrösse W abgeleitet wird.
Die Hilfsgrösse W ist so gewählt, dass sie für eine bestimmte Ereignismenge m eindeutig definiert ist; da jeder Parameterkonstellation (Pk) d. h. jeder Gruppe von Parametern p1, p2, ... , p,, die eine Einstellung des Fadenreinigers darstellt, eine bestimmte Teilmenge m der Gesamtmenge M zugeordnet ist, ist die Hilfsgrösse W eine eindeutige Funktion der Einstellung des Fadenreinigers.
Das erfindungsgemässe Verfahren sei nun zunächst an Hand eines einfachen Beispiels erläutert. Dabei sei die Einstellung des Fadenreinigers durch einen einzigen Parameter p gegeben, der, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Schwelle im Signalverlauf f (t), bzw. f(t) darstellt. Die Ereignismenge m kann beispielsweise ebenfalls durch eine einzige Grösse, welche in diesem Fall die Ereignis-Funktion darstellt, beschrieben werden, z. B. durch die der Schwelle p entsprechenden Längenabschnitte 1(p).
Als Hilfsgrösse W sei der Grenzwert der auf die beobachtete Länge L bezogenen Summe aller li betrachtet, der sich bei einer sehr grossen Länge L ergibt, also
EMI2.1
Fig. 3 zeigt den Verlauf dieser Grösse in Abhängigkeit von der Schwelle p. Je weiter sich p vom zeitlichen Mittelwert des Signals f(t) entfernt, desto seltener werden die betrachteten Ereignisse, d. h. die Über- schreitungen der Schwelle, und desto kleiner wird dementsprechend der zugehörige Wert W.
Es sei W(a) = A, W(b) = B und W(x) = X, wobei A und B relativ häufige Ereignisse beschreiben sollen und daher schon bei kurzen Fadenlängen messbare Werte darstellen, während die Schwelle x im Bereich der Verdickungen liegt, die durch die Garnreinigung ausgeschieden werden sollen. Der Wert X, der diesen seltenen Ereignissen entspricht, lässt sich daher innerhalb der in der Praxis in Frage kommenden Beobachtungslängen nicht erfassen; er liegt bei etwa 10Es, während vergleichsweise A ca. 0,1 und B ca. 0,005 betragen und innerhalb relativ kurzer Beobachtungsintervalle gemessen werden können.
Wesentlich ist nun, dass die betrachtete Funktion W, wie die Erfahrung zeigt, für eine Gruppe von Garnen im Bereich (a, x) den gleichen prinzipiellen Verlauf aufweist; dieser entspricht z. B. hier einer Funktion vom Typ exp(-p"), und zwar insbesondere dem Verlauf der Häufigkeitsdichte einer Gauss'schen Normalverteilung. Dies bedeutet, dass auf Grund der beiden Messwerte W(a) = A und W(b) = B, die im Bereich der häufigen Ereignisse liegen, durch Extrapolation auf den Wert x des Einstellparameters p, der einem vorgegebenen, das Auftreten von seltenen Garnfehlern kennzeichnenden Wert X der Hilfsgrösse entspricht, geschlossen werden kann.
In gleicher Weise lässt sich auf Grund von W(a) = A und W(b) = B aus einer gegebenen Einstellung p = x der entsprechende Wert X der Hilfsgrösse ermitteln, und somit ein Mass für die Reinigungswirkung des Fadenreinigers bei dieser Einstellung gewinnen.
Eine Anordnung mit der dies erreicht wird, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt, TK bezeichnet wieder das Abtastorgan des Fadenreinigers, welches das Signal f(t) liefert. Dieses wird in einem Verstärker V verstärkt und in einem Tiefpassfilter TP gefiltert, wodurch eine Signalfunktion f (t) entsteht. In der darauffolgenden Diskriminierungsstufe SI des Fadenreinigers, die einen Schmitt-Trigger enthält, wird f (t) mit der eingestellten Reinigungsschwelle x verglichen und ein Steuerimpuls für die Trennvorrichtung TV erzeugt, sobald f (t) I x wird.
Zu dieser bekannten Anordnung kommt nun die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Bestimmung der gewünschten Reinigungswirkung hinzu. Sie enthält eine zweite Diskriminierungsstufe S2, der ebenfalls das Signal f (t) zugeführt wird und die andererseits wahlweise mit einem der Punkte a oder b eines Spannungsteilers Rt, R2 verbunden ist; dieser dient zur Erzeugung der Steuerspannungen, die den Schwellen p = a bzw. p = b der Fig. 3 entsprechen. Die sich daraus ergebenden Werte der Hilfsgrösse W werden in der auf 52 folgenden Schaltung W ermittelt und durch ein Instrument I angezeigt.
Aus dem durch die Erfahrung bekannten Verlauf der Hilfsgrösse W in Abhängigkeit von der eingestellten Schwelle p, - der hier in dem interessierenden Bereich wie erwähnt einer Normalverteilung entspricht, ergibt sich, dass für zwei angenommene Werte der Hilfsgrösse, W(a) = A und W(b) = B, bei einer gewünschten Reinigungswirkung X, das Verhältnis x-a b-a ist, wobei k nur von den Werten A, B, und X abhängt.
Dies ermöglicht eine einfache Durchführung der Extra polation aus dem Bereich der häufigen in den Bereich der seltenen Ereignisse mit Hilfe des Spannungsteilers Rt, R2, und zwar auf folgende Weise: Mit dem Einstellorgan EA wird ein vorgegebener Wert A am Anzeigeinstrument I eingestellt (Schalter in Stellung A).
Sodann wird auf Stellung B umgeschaltet und mit dem Einstellorgan Eg die Schwelle b bestimmt. Der durch das Instrument angezeigte Wert B der Hilfsgrösse ist nun ein Mass für den Wert X, der sich bei einer sehr grossen Fadenlänge ergibt, d. h. für die Reinigungswirkung des Fadenreinigers.
Für den betrachteten Fall, dass die Hilfsgrösse W die Form
EMI3.1
annimmt, wird die Schaltung W zu ihrer Ermittlung vorzugsweise als Miller-Integrator ausgeführt. Die Diskriminierungsstufe S2 besteht dabei z. B. aus einem Schmitt-Trigger, der eine Folge von Impulsen gegebener Höhe und mit einer Impulsdauer, die den Längenabschnitten ii entspricht, liefert. Im Miller-Integrator laden diese Impulse einen Specherkondensator jeweils während der Dauer ii mit konstantem Strom auf. Der den Speicher entladende Leckstrom bewirkt, dass sich ein stationärer Zustand einstellt, in dem die Ladung des Kondensators ein Mass für die mittlere Anzahl und die mittlere Grösse der Längenabschnitte ii ist.
Bei genügend grosser Kapazität und genügend kleinem Leckstrom ergeben die relativ häufigen Impulse l eine Kondensatorspannung, die der Grösse W entspricht.
Eine andere praktisch erprobte Hilfsgrösse stellt, bei einparametrischer Reinigungseinstellung und einem Ereignismerkmal (di), der Ausdruck
EMI3.2
dar, der einen in analoger Weise wie oben extrapolierbaren Verlauf zeigt.
Im allgemeinen Fall werden die bei der Fadenreinigung betrachteten Ereignisse durch mehr als ein Merkmal beschrieben und dienen mehrere Parameter zur Festlegung einer Einstellung des Reinigers. Als Beispiel seien die in Fig. 1 dargestellten Grössen li und di die Merkmale einer Fadenverdickung, wobei der sie definierende Bezugswert p fest angenommen wird. Im Fadenreiniger wird eine aus diesen Merkmalen gebildete Ereignis-Funktion untersucht, z. B. die Funktion
1i/P1 + di/P2 wobei p1 und P2 die Einstellparameter bezeichnen.
Die Ereignisse der aus M ausgewählten Teilmenge m genügen der Ungleichung li di P1 P2
Die Hilfsgrösse kann nun wieder in Analogie zum einparametrischen Fall aus der Ereignis-Funktion gebildet werden, also
EMI3.3
Dies liefert erfahrungsgemäss eine Funktion, die immer im interessierenden Bereich und zumindest für eine Gruppe von Garnen - vom Typ
EMI3.4
ist und mit Hilfe von je zwei Einstellwerten in den Ebenen p1 = const. und p2 = const. in den Bereich der seltenen Ereignisse extrapoliert werden kann.
Fig. 5 zeigt das Blockschema einer entsprechenden Vorrichtung. Das im Abtastorgan TK erzeugte Signal wird zwei parallelen Kanälen L und D zugeführt, in denen die Grössen li/pj und di/p2 gebildet werden.
Zur Festlegung der Einstellparameter dienen die Steuervorrichtungen p1 und p2. Die Ausgänge der Kanäle L, D werden in einer Additionsstufe A addiert und die hierdurch erzeugte Ereignis-Funktion wird in der Schalterstellung Xt, X an den Diskriminator S weitergeleitet, der die Trennvorrichtung TV steuert. In der Schalterstellung A1, B1-A2, B2 wird die Ereignis Funktion einer geeigneten Schaltung W, die beispielsweise wieder einen Miller-Integrator enthält, zur Erzeugung der Hilfsgrösse zugeführt und diese am Instrument I angezeigt. Gegebenenfalls kann zur Steuerung der Schaltung W eine separate Anordnung L, D, A vorgesehen sein, was eine gleichzeitige Reinigung und Anzeige ermöglicht.
Die Bestimmung der beiden Reinigungsparameter p1 = xt und p2 = x2 erfolgt getrennt durch die Einstellung der Werte A1, B1 mit P1 und A2, B2 mit P2.
Allgemein werden je nach dem Umfang des Anwendungsgebietes, der geforderten Genauigkeit und der Wahl der Hilfsgrösse, für die Extrapolation in jedem Parameter ein, zwei oder mehr Einstellpunkte notwen diesen.
Schliesslich ist zu bemerken, dass in jedem Fall als Hilfsgrösse nur Funktionen in Betracht kommen, die in den einzelnen Parametern Pi bei Konstanthalten der übrigen Parameter (p1 p1 ....... . 'po) vom Bereich der häufigen bis in den Bereich der seltenen Ereignisse einen monotonen Verlauf aufweisen.
Durch die Verwendung einer solchen Hilfsgrösse, deren Verlauf aus der Erfahrung, beispielsweise aus einem sehr langen Spulversuch mit verschiedenen Garnen einmal bekannt ist, wird es möglich, die Reinigungswirkung eines Fadenreinigers auf einen messbaren Wert zurückzuführen. Damit kann ein bedeutender Unsicherheitsfaktor in der Garnreinigung beseitigt werden und die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens, wie auch die Qualität des gelieferten Produktes entscheidend verbessert werden.