DE4333011A1 - Steuerung von Blockwechseln in einer Spinnereianlage - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Spinnereianlage, die zur Ausführung von Blockwechseln der Vorlagen geeignet ist. Die Erfindung ist besonders für Ringspinnanlagen konzipiert, ist aber im Prinzip nicht auf solche Anlagen eingeschränkt.

Stand der Technik

Die automatisierte bzw. teilautomatisierte Gatterbeschickung in Ringspinnanlagen beruht heute auf sogenannte wilde Wech­ sel, zum Beispiel gemäß EP 392 482 (Obj. 907) und EP 394 708 (Obj. 2083). Dabei ist es dem Fachmann wohl bekannt, daß der Blockwechsel eigentlich ein für die Automatisierung besser geeignetes Arbeitsprinzip darstellt - es verlangt aber eine komplexere Steuerung.

Ein Vorschlag für eine Steuerung des Blockwechsels ist in EP-A-381934 aufgeführt. Dieser Vorschlag hat den Vorteil, daß sowohl die "Leerzeit" (Produktionsausfälle) wie auch die Abfallmenge (verbleibende Vorgarnreste auf den "Leer­ hülsen" beim Blockwechsel) auf einem optimierbaren Niveau gehalten werden können. Der Vorschlag geht aber vom "Be­ trachtungsstandpunkt" des einzelnen Blockes aus - es fehlt die Betrachtung der Anlage als ganzes, und insbesondere die Berücksichtigung der Belastung, die der Transportanlage und anderen Automatisierungsgeräten, zum Beispiel der Bedie­ nungsmannschaft, Ansetzroboter, auferlegt wird.

Bedeutung für die Bedienung

Das Zusammenfallen mehrerer Blockwechsel im Bedienbereich eines Ringspinnbedieners stellt einen äußerst ungünstigen Betriebsfall dar. Die hintereinander folgenden Blockwechsel führen zu einer starken temporären Belastung. In dieser Zeit werden die Maschinen schlechter überwacht und es besteht insbesondere die Gefahr, daß noch weitere Blöcke leerlau­ fen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß eine einmal ungün­ stige Blockabstufung ohne gezielte Eingriffe ungünstig bleibt, das heißt das Risiko eines Absturzes erhöht sich. Wird ein Block erst bei leergelaufenen Vorgarnspulen ge­ wechselt, dann muß das Vorgarn neu ins Streckwerk einge­ führt werden. Bei einer Fadenbruchbehebung durch den ROBOfil Ansetzroboter der Anmelder-Firma resultiert für den Bediener ein zusätzlicher Arbeitsaufwand von 4-5 sec was 33% der Wechselzeit einer Spule entspricht. Muß der Bediener auch den Fadenbruch beheben, dann beträgt der zusätzliche Ar­ beitsaufwand 18 sec (Einführen der Lunte, warten bis aus dem Streckwerk ausgetreten, Fadenansetzen) und somit 73% der Spulenwechselzeit.

Somit dauert ein Blockwechsel bei leergelaufenen Vorgarn­ spulen bei einem Wechsel aus dem Flyerspulenzufuhrzug und einer Fadenbruchbehebung durch den ROBOfil 33%, bei einer manuellen Bedienung mit Wechsel aus den Handwagen sogar 70% länger als ein rechtzeitiger Wechsel. Ein guter Ringspinn­ maschinenbediener versucht nun, durch ein vorzeitiges Wech­ seln eines Blockes eine Kumulation zu verhindern, wobei der vorzeitige Wechsel den Abgang auf den Hülsen erhöht. Beson­ ders bei der in automatisierten Betrieben notwendigen hohen Spindelzuteilungen (z. B. 8′000 Spindeln/Bediener) ist es für den Bediener zunehmend schwieriger, den Überblick über die 200 oder mehr Blöcke in seinem Bedienbereich zu behalten. Somit ist die Unterstützung des Blockwechsels durch die Ringspinnmaschine resp. durch ein Prozeßleitsystem von zu­ künftigem Interesse.

Die Untersuchung des Störungsverhaltens der Ringspinnma­ schinen ergab eine eindeutig stabilisierende Wirkung einer günstig abgestuften Vorlage. Damit kann der Absturz verzö­ gert oder sogar verhindert werden. Dies ist insbesondere bei einer manuellen Bedienung wichtig, da in diesem Fall die Absturzschwelle deutlich tiefer liegt.

Die Erfindung

Ein Verfahren nach dieser Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß für jede Maschine Wechselzeitpunkte vorgegeben sind und daß ein Wechsel an einem dieser vorgegebenen Wech­ selzeitpunkte ausgelöst wird. Die Wechselzeitpunkte sind vorzugsweise zeitlich regelmäßig verteilt (periodisch).

Die Maschine nach dieser Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß sie mit einer Steuerung versehen ist, worin für die Maschine vorgegebene Wechselzeitpunkte einprogrammiert sind, so daß an einem Wechselzeitpunkt ein Wechsel für einen Block der Maschine ausgelöst werden kann.

Die Anlage nach dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Steuerungsmitteln versehen ist, worin Wechsel­ zeitpunkte einprogrammiert sind, so daß an einem Wechsel­ zeitpunkt ein Wechsel ausgelöst werden kann, wobei die Wech­ selzeitpunkte zeitlich gestaffelt sind.

Die Erfindung eignet sich offensichtlich zur Realisierung in einer Anlage, die mit einer maschinenübergeordneten Steue­ rung ausgerüstet ist. Diese Steuerung könnte in der Form eines Prozeßleitrechners vorgesehen werden, wobei dies nicht wesentlich ist. Im Gegensatz, zum Beispiel zum Prinzip nach EP-392 482 (Obj. 907) könnte zur Realisierung dieser Erfindung die Gatterbeschickung der Transportanlagensteue­ rung (und nicht mehr der Maschinensteuerung) unterstellt werden.

Ein Verfahren nach der Erfindung wäre demnach dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer Maschinengruppe (einer Mehrzahl von Spinnmaschinen) Blöcke von Vorlagestellen festgehalten werden, daß für die Wechsel der Vorlagen in jeder Maschine der Gruppe ein Zeitprogramm vorgegeben wird, und daß die Gatterbeschickungseinrichtung derart gesteuert wird, daß das Zeitprogramm eingehalten wird.

Die Anlage nach dieser Ausführung der Erfindung umfaßt eine maschinenübergeordnete Steuerung, die mit einem Zeitprogramm für das Wechseln der Vorlagen in den einzelnen Blöcken pro­ grammiert und dazu ausgelegt ist, Steuerbefehle an eine Transportanlage zu leiten, um die Gatterbeschickung nach dem vorgegebenen Zeitprogramm auszuführen.

Eine maschinenübergeordnete Steuerung ist aber eigentlich zur Realisierung der Erfindung nicht wesentlich. Das Wech­ seln in jedem Block kann nach wie vor von der Maschine aus­ gelöst werden, wobei das Zeitprogramm für die Maschine in der Maschinensteuerung einprogrammiert werden muß. Die Ma­ schine sendet dementsprechend einen Wechselauftrag an das Bedienungspersonal bzw. die Bedienungseinrichtungen, um das Wechseln auszuführen. Die auszuwechselnden Spulen können vorzugsweise vorher am Gatter bereitgestellt werden. Die Zeitprogramme der einzelnen Maschinen können dann durch das Bedienungspersonal oder Leitsystem aneinander angepaßt werden.

Die Realisierung mittels einer maschinenübergeordneten Steuerung stellt eigentlich aus verschiedenen Gründen nicht die bevorzugte Lösung dar. Eine solche Anordnung erfordert erhebliche Rechen- und Datenspeicherkapazität an eine zen­ trale Stelle und dazu eine dieser Stelle zugeordnete dezentrale Sensorik. Dies ist im Prinzip möglich aber heutzutage wohl nicht praktisch durchführbar, ist wegen der Verkabelung aufwendig und birgt außerdem erhebliche Be­ triebsrisiken beim Ausfall in sich. Andererseits verstößt ein solches Konzept gegen die Prinzipien die in unserer PCT- Patentanmeldung WO 92/13121 (Obj. 2212) aufgestellt wurden, wonach keiner übergeordneten Steuerung der direkte Zugriff auf die Maschinenaktorik gewährt wird. Ein übergeordnetes System kann die Wechselzeitpunkte zuteilen. Dabei können die Wechselzeitpunkte z. B. von folgenden Kriterien abgeleitet werden, wie z. B. Spuleninhalt (Länge der Lunte), Periode der Taktgenerierung, Startzeitpunkt der Taktgenerierung oder Schichtplan in bezug auf bedienerlose Schichten. Das Ar­ beiten anhand dieser Zeitpunkte wird dann vorzugsweise von den Maschinen ausgeführt.

Die Vorteile der Erfindung sind in der gleichmäßigen Aus­ lastung der Anlage zu sehen. Dies trifft nicht nur für die Transportanlage zu, sondern auch für die vorlagebildenden Maschinen, für das Bedienungspersonal und für Automatisie­ rungsgeräte, wie zum Beispiel Ansetzroboter. Außerdem wird die Produktion stabilisiert, und man erhält eine günstige Bedienungsstrategie sowie kein Leerlaufen der Blöcke in den bedienerlosen Schichten.

Ausführungen der Erfindung werden nun als Beispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erklärt werden.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Plan einer Spinnereianlage, wie sie schon in unserer PCT-Patentanmeldung WO 92/00409 (Obj. 2136) gezeigt wurde,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine teilautomatisierte Ringspinnmaschine, wie sie schon in unserer PCT-Pa­ tentanmeldung WO 92/13121 (Obj. 2212) gezeigt wurde,

Fig. 3 einen schematischen Plan einer automatisierten Transportanlage zum Fördern von Flyerspulen zwischen Flyern und Ringspinnmaschinen nach Fig. 2,

Fig. 4A+B einen schematischen Plan eines Bereiches vom Ringspinngatter mit einem bereitgestellten Zug von Flyerspulen zur Gatterbeschickung mittels eines Blockwechsels,

Fig. 5A bis E Diagramme zur Erklärung des zeitlichen Ablaufes vom bekannten Blockwechselprinzip,

Fig. 6 ein Diagramm zur Erklärung des Grundprinzipes der Erfindung,

Fig. 7 ein weiteres Diagramm zur Erklärung des gleichen Prinzipes,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Realisierung des Prinzipes nach Fig. 6 verwendet werden kann,

Fig. 9 weitere Diagramme zur Erklärung verschiedener Aspek­ te dieser Erfindung in ihrer Anwendung in Kombina­ tionen mit Anlagen nach einer oder mehreren der Fig. 1, 2 oder 3,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Ergänzung der Maschinensteuerung zur Verwirklichung dieser Erfin­ dung, und

Fig. 11 ein weiteres Diagramm zur Erklärung von Einzelhei­ ten.

Die in Fig. 1 dargestellte Spinnerei umfaßt einen Ballen­ öffner 120, eine Grobreinigungsmaschine 122, eine Mischma­ schine 124, zwei Feinreinigungsmaschinen 126, zwölf Karden 128, zwei Strecken 130 (erste Streckenpassage), zwei Kämme­ reivorbereitungs-Maschinen 132, zehn Kämmaschinen 136, vier Strecken 138 (zweite Streckenpassage), fünf Flyer 140, und vierzig Ringspinnmaschinen 142. Dies ist eine heute konven­ tionelle Anordnung zur Herstellung von einem sogenannten gekämmten Ringgarn. Das Ringspinnverfahren kann durch ein neueres Spinnverfahren (zum Beispiel das Rotorspinnen) er­ setzt werden, wobei die Flyer dann überflüssig werden. Da aber diese Erfindung insbesondere für das Ringspinnen kon­ zipiert ist, wird sie ausschließlich anhand dieses Verfah­ rens erklärt werden. Die Erklärung im Zusammenhang mit dem konventionellen Ringspinnen reicht auch für die Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit neuen Spinnverfahren.

Eine solche Anlage bietet die Betriebsführung, eine äußerst komplexe Organisations, - bzw. Dispositionsaufgabe, was durch ständig steigende Anforderungen bezüglich Durchfluß, Qualität und Wirtschaftlichkeit (Optimierung) verkompliziert wird.

Die Ringspinnmaschine (und ihre Hilfsgeräte)

Die Ringspinnmaschine dient in dieser Anmeldung als Beispiel einer "Längsteilmaschine". Andere Längsteilmaschinen sind Flyer, die Spinnmaschinen für die neuen Spinnverfahren (Ro­ torspinnmaschinen, Düsenspinnmaschinen), Zwirnmaschinen (zum Beispiel Doppeldrahtzwirnmaschinen) und Falschdrahttextu­ riermaschinen zur Verarbeitung von Endlosfilamenten. Die allgemeinen Prinzipien einer modernen Ringspinnanlage sind im Artikel "Die automatisierte Ringspinnmaschine" von F. Dinkelmann enthalten, das am Reutlinger Spinnereikolloquium 2./3. Dezember 1986 vorgetragen wurde.

Die Maschine nach Fig. 2 umfaßt ein doppelseitiges Gestell 210 mit zwei Spinnstellenreihen 212 bzw. 214, die spiegel­ bildlich zu einer Mittelebene ME der Maschine angeordnet sind. In einer modernen Maschine enthält jede solche Spinn­ stellenreihe 212, 214 zwischen 500 und 600 dicht aneinander­ gereihte Spinnstellen. Jede Spinnstelle umfaßt ein Streck­ werk 216, Fadenführungselemente 218 und eine kopsbildende Einheit 220. Die Einheit 220 enthält einzelne Arbeitsele­ mente, wie zum Beispiel Spindel, Ring und Läufer, die aber für diese Erfindung keine Rolle spielen und nicht einzeln gezeigt sind. Diese Elemente sind dem Fachmann bekannt und sind zum Beispiel aus EP-A 382 943 ersichtlich. Für jede Spinnstellenreihe 212 bzw. 214 ist ein Doffautomat 222, 224 vorgesehen, welcher alle Spinnstellen der ihm zugeordneten Spinnstellenreihe gleichzeitig bedient. Dieser Automat wird hier auch nicht näher beschrieben, wobei Einzelheiten aus EP-A 303 877 gefunden werden können.

Jede Spinnstellenreihe 212 bzw. 214 ist auch mindestens ei­ nem Bedienungsgerät 226 bzw. 228 zugeordnet, welches der jeweiligen Reihe entlang fahrbar ist und Bedienungsoperati­ onen an den einzelnen Spinnstellen ausführen kann. Einzel­ heiten eines solchen Bedienungsgerätes sind zum Beispiel aus EP-A 388 938 zu entnehmen.

Das Gestell 210 trägt ein Gatter 230, das aus senkrechten Stangen 232 und Querträgern 234 gebildet ist. Schienen 236 sind an den äußeren Enden der Querträger 234 montiert und erstrecken sich in Längsrichtung der Maschine. Jede Schiene 236 dient als eine Führungsbahn für einen Trolleyzug 238, der neue Spulen 240 an das Gatter 230 heranführt.

Einzelheiten eines solchen Trolleyzuges sind aus EP-431268 zu entnehmen.

Das Gatter 230 umfaßt auch Träger 242 für Vorlagespulen 244, 246, welche die einzelnen Spinnstellen mit Vorgarn be­ liefern. Die Träger 242 sind als Querschienen gezeichnet, wobei aber diese Anordnung für diese Erfindung ohne Bedeu­ tung ist. Im Beispiel nach Fig. 2 sind die Vorlagespulen für jede Spinnstellenreihe 212 bzw. 214 in zwei Reihen angeord­ net, und zwar in einer inneren Reihe 244 in der Nähe der Mittelebene ME und einer äußeren Reihe 246, welche von der Mittelebene ME entfernt ist. Die Querträger 234 tragen auch auf jeder Maschinenseite eine Schienenanordnung 248 bzw. 250, welche als Führungsbahn für einen jeweiligen fahrbaren Roboter 252 bzw. 254 dient. Der Roboter 252 bzw. 254 läuft daher zwischen der äußeren Vorlagespulenreihe 246 und den vom Trolleyzug 238 getragenen neuen Spulen 240 und oberhalb des jeweiligen Bedienungsgerätes 226 bzw. 228. Der Roboter 252 ist zur Bedienung der beiden Vorlagespulenreihen des Gatters ausgelegt, wie in unserer PCT Patentanmeldung Nr. PCT/CH91/00225 erklärt wurde. Dieser Roboter ist für das Luntenhandling derart ausgelegt, daß nach einem Spulen­ wechsel im Gatter die Lunte der neuen Spule durch den Robo­ ter ins Streckwerk eingefädelt wird.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für das Layout von einem Teil des Spinnsaales einer Ringspinnanlage, die durch einen Roboter nach PCT Patentanmeldung PCT/CH/91/00225 bedient wird. Das Diagramm der Fig. 3 soll insbesondere zur Erklärung der au­ tomatisierten Belieferung der Spinnmaschinen mit zu verar­ beitendem Vorlagematerial dienen. Ein Flyer 500 liefert über ein Schienennetz 502 (mit Puffer 505) für Trolleys (nicht gezeigt) Spulen an vier Ringspinnmaschinen 504, 506, 508 und 510. Mit AK bzw. EK ist für jede Maschine der Antriebskopf bzw. der Endkopf (vom Antriebskopf entfernt) angedeutet.

Über Weichenstellen 512 kann ein Trolley auf einer belie­ bigen Maschinenseite geführt werden. Jeder Maschine ist dementsprechend ein U-förmiger Abschnitt des Netzes zuge­ teilt. Die Transporteinrichtung ist von einem Zentralrechner 514 des Transportsystems gesteuert. Ein Beispiel für den Aufbau eines Transportnetzes zwischen Flyern und Ringspinn­ maschinen ist in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 431 268 zu finden. Ein Beispiel für die Steuerung eines solchen Sy­ stems ist in unserer neuen schweizerischen Patentanmeldung Nr. CH-2988/92 vom 24.09.1992 (Titel: Transportanlage einer Spinnerei, Obj. 2352) gezeigt.

Es ist auch ein Schienennetz 516 für einen Spulenwechsel- bzw. Luntenhandling-Roboter 518 vorgesehen. Das Netz 516 umfaßt für jede Maschine einen jeweiligen U-förmigen Ab­ schnitt, der aber dem entsprechenden U-förmigen Abschnitt des Transportnetzes 502 entgegengerichtet ist. Über Ver­ bindungsstücke 520, kann der Roboter 518 von einer Maschine zu einer anderen geführt werden.

Spulenwechseloperationen werden vorzugsweise nach einer vorbestimmten "Wechselstrategie" ausgeführt, wovon ein Bei­ spiel in Zusammenhang mit den Fig. 16 und 17 der vorer­ wähnten PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/CH/91/00225 beschrieben ist. Nach dieser Strategie werden die Wechseloperationen abwechselnd auf der einen bzw. der anderen Seite der Ma­ schine durchgeführt, um die Arbeitsbelastung der Bedie­ nungsgeräte 26, 28 (Fig. 2) zu verringern. Es ist nämlich notwendig, beim Neueinfädeln des Streckwerkes jedesmal eine Spulenwechseloperation mit einer Fadenbruchbehebung zu ko­ ordinieren, so daß beim Spulenwechsel das Bedienungsgerät 26 bzw. 28 stets bei den betroffenen Spinnstellen vorhanden sein sollte. Dies bedeutet natürlich, daß das Bedienungs­ gerät zur Bedienung von anderen Spinnstellen nicht zur Ver­ fügung steht, obwohl allenfalls andere Störungen (die eine Fadenbruchbehebung erfordern) an diesen anderen Spinnstellen vorkommen. Die bevorzugte Maschinenanordnung umfaßt daher mindestens zwei Bedienungsgeräte (Fig. 2), die je einer Ma­ schinenseite zugeordnet sind. Während ein Bedienungsgerät daher zur Mitarbeit bei einer Spulenwechseloperation auf der einen Maschinenseite abgeordnet werden kann, ist das Bedie­ nungsgerät auf der anderen Maschinenseite freigestellt, die Spinnstellen zu bedienen, die keine Spulenwechseloperation erfordern.

Die Anforderung (in der Form eines Signals) zum Heranführen eines voll beladenen Trolleyzuges aus der Transporteinrich­ tung an eine bestimmte Ringspinnmaschine wird vorzugsweise von dieser Maschine selbst (z. B. gemäß EP-392482) erzeugt. Das Positionieren dieses Trolleyzuges gegenüber der Rings­ pinnmaschine hängt aber dann von der Gesamtanordnung ab. Es könnte zum Beispiel vorgesehen werden, daß eine gesamte Maschinenseite jedesmal mit Trolleyzügen besetzt wird, wo­ nach Spulenwechseloperationen durch den Roboter durchgeführt werden. Die Informationen bezüglich der Gatterstellen, welche aus diesen Trolleys zu besetzen sind, sollten in der Ringspinnmaschine bzw. Roboter (eher als in der Zentral­ steuerung 514 der Transporteinrichtung) vorhan­ den sein.

Im wahrscheinlicheren Fall, daß der Trolleyzug kürzer als die Gesamtlänge der Maschine ist, und, daß die Spulenwech­ seloperationen sektionsweise ("blockweise") erfolgen, muß jeder Trolleyzug in einer geeigneten Position gegenüber der Ringspinnmaschine gestellt und verriegelt werden. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Schnittstelle zwischen der Steuerung 514 der Transporteinrichtung und der Steuerung der Ringspinnmaschine zu definieren, so daß die Bewegungen des Trolleyzuges ab dieser Schnittstelle von der Ringspinnma­ schinensteuerung übernommen werden (z. B. nach EP 392482).

Die geeigneten Positionsinformationen können entweder vom Roboter an die Ringspinnmaschine abgegeben werden oder sie können in der Ringspinnmaschinensteuerung vorhanden sein und an den Roboter übertragen werden.

Das Auslösen einer Spulenwechseloperation kann gemäß PCT/CH/91/00225 von der Ringspinnmaschine entweder nach Zeit oder der abgelieferten Luntenmenge (d. h. in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit) gerechnet werden. Die Einzel­ heiten eines dazu geeigneten Systems sind aber in PCT/CH/91/00225 nicht erwähnt.

Fig. 4 umfaßt zwei schematische Pläne 4A und 4B in ver­ schiedenen Maßstäben. Die Maschine RSM hat ein Gatter, das in Blöcke B1 bis B30, je zu vierzig Spulen organisiert ist (Fig. 4A). Die Hängezapfen der Blöcke B8 und B23 sind voll­ ständig durch Punkte in Fig. 4B nochmals gezeigt und die Zapfen der Nachbarblöcke B7, B9, B24 und B25 sind zum Teil ebenfalls mit Punkten dargestellt worden.

Die Hängezapfen eines Zuges Z sind neben dem Block B8 dar­ gestellt worden, wo demnächst ein Blockwechsel stattfinden sollte. Da die Zapfen des Gatters zweireihig, diejenigen des Zuges Z hingegen einreihig angeordnet sind, muß die Länge der Hängezapfenreihe des Zuges doppelt so hoch sein wie die Länge des Blockes in der Längsrichtung der Maschine.

Gemäß dem Prinzip des Blockwechsels werden dann die leeren Hülsen auf den Gatterzapfen für volle Spulen des Zuges aus­ getauscht, entweder manuell oder automatisch.

Typische Beispiele für Anlagen, die nach dem Blockwechsel­ prinzip arbeiten, sind die folgenden:
Bei einer teil-automatisierten Anlage, wo ein Fadenansetz­ roboter für jede Maschinenseite vorhanden ist und die Spu­ lenzufuhr an die Maschine automatisch erfolgt:

Maschinenzuteilung = Maschinen pro Bediener:
8 Maschinen 1000 Spindeln pro Maschine ("Bedienbereich")
Anzahl Spulen pro Block:	40, ergibt 25 Blöcke pro Maschine, d. h. 200 Blöcke pro Bedienbereich
Laufzeit einer Spule:	typisch 80 bis 90 Stunden

Bei einer manuell bedienten Anlage (ohne Ansetzroboter und ohne Automatisierung der Spulenzufuhr):

Maschinenzuteilung:
3 Maschinen 50 Blöcken
Anzahl Spulen pro Block:	20

Fig. 5A zeigt schematisch den "idealen" Ablauf für die Be­ dienungsperson bzw. den Bedienungsautomaten. Jeder Block­ wechsel wird gerade dann eingeleitet, wenn die Spulen aus­ zulaufen beginnen, wobei jeder Wechsel Ba, Bb und Bc den gleichen Zeitaufwand erfordert und die Wechsel zeitlich gleichmäßig verteilt sind. Ein solch gutmütiges System kann einfach nach Zeit gesteuert werden. Normalerweise kommen die Maschinen eine nach der anderen an die Reihe für einen Blockwechsel, so daß Wechsel Ba an einer ersten Maschine, Wechsel Bb an einer zweiten Maschine, Wechsel Bc an einer dritten Maschine (und so fort) stattfindet.

Der Zeitaufwand für ein Blockwechsel in der obenerwähnten teil-automatisierten Anlage ist typischerweise 12 bis 14 Minuten und es wird ca. 25 Minuten zwischen einander nach­ folgenden Wechseln geplant. Nach einem Wechsel an einer ge­ gebenen Maschine kommt der Bediener dementsprechend nach ca. 3,3 Stunden an die gleiche Maschine zurück, um den nächst­ fälligen Block zu wechseln. Innerhalb der Laufdauer einer Spule, müssen alle anderen Blöcke der gleichen Maschine ge­ wechselt werden.

Fig. 5B zeigt nun die Wirkung einer Störung in der ersten Maschine, bevor der Wechsel Ba fällig wurde. Die Maschine stand wegen dieser Störung zum Beispiel ca. 20 Minuten still. Wenn nach dem Auslauf der Spulen gearbeitet wird, entsteht eine "Überlappung" der Blockwechsel Ba und Bb, was unmöglich ist, da der Bediener nur an einem Ort arbeiten kann.

Normalerweise zieht der Bediener dann den Wechsel Ba etwas vor (was eine Erhöhung der Abfallmenge wegen Restlunten an den "leeren" Hülsen bedeutet) und eilt dann zum fälligen Wechsel Bb (Fig. 5c). Wenn die ersten und zweiten Maschinen jetzt ungestört weiterarbeiten, wiederholt sich dieses Mu­ ster ca. 80 bis 90 Stunden später, wenn die neu aufge­ steckten Spulen auslaufen (Fig. 5D). Bei wiederholten Stö­ rungen in verschiedenen Maschinen des gleichen Bedienbe­ reiches tritt allenfalls ein Zustand ähnlich dem in Fig. 5E gezeigten Muster ein, wo einige Blöcke "aneinander ge­ rutscht" sind und ein Block (Bc) völlig aus der Reihenfolge ausgetreten ist.

Verwaltung der Leerlaufzeitpunkte

Ein System nach Fig. 5 kann mittels eines Prozeßleitrechners gesteuert werden. Alle Blockleerlaufzeitpunkte eines Bedienbereiches werden zum Beispiel durch ein Prozeßleitsystem verwaltet, welches bei überlappenden Blockwechsel­ intervallen den Block resp. die Maschine bestimmt, der vor­ zeitig gewechselt werden muß. Zusätzlich kann nun von einer rundenorientierten Kontrollstrategie der Maschinen abgewi­ chen werden, indem mittels eines Kommunikationssystems (Pager, Maschinenbedienpanel) dem Bediener Zeitpunkt und Ort des nächsten Blockwechsels mitgeteilt wird. Der Idealzustand ist wieder durch konstante Blockwechselabstände gekenn­ zeichnet.

Dieses Vorgehen ist bei gleichen Spulenlaufzeiten innerhalb eines Bedienbereiches jedoch nicht empfehlenswert, da eine Abweichung von Idealzustand nicht korrigiert wird und auf­ grund der Periodizität (gleiche Spulenlaufzeiten) sich repe­ titiv wiederholt. Die sonstigen Störungen der Ringspinnpro­ duktion die zu einer Verschiebung der Blockwechselzeitpunkte führen, wie zum Beispiel ein Maschinenstillstand während eines Läuferwechsels resp. eine Drehzahlreduktion während dem Läufereinlauf, müssen aufgrund der geforderten Maschi­ nenauslastung minimiert werden, so daß dadurch kein Aus­ brechen aus dem periodischen Verhalten erfolgt.

Dabei ist es möglich, zum Beispiel durch ein stärkeres Vor­ ziehen (Fig. 5c), den Zustand gemäß Fig. 5E zu vermeiden, oder auf die Kumulation von beispielsweise zwei Blöcken zu beschränken. Dies entspricht schlußendlich dem zweiten, weiter unten behandelten Vorgehen (nach dieser Erfindung), wobei dieses jedoch einen deutlich geringeren Aufwand er­ fordert. Insbesondere ist dazu kein Prozeßleitsystem und keine Vernetzung der Ringspinnmaschinen erforderlich.

Bei unterschiedlichen Spulenlaufzeiten und vielen Artikel­ wechseln (Standzeiten) kann dieses Verfahren vorteilhaft sein, sofern nicht eine wilde Aufsteckung günstiger ist. Diese führt jedoch bei einem Artikelwechsel mit Vorgarn­ wechsel zum Ausbrechen der Spulen, die entweder entsorgt oder gepuffert und wiederverwertet werden müssen.

Taktfahrplan

Die Prinzipien dieser Erfindung können nach verschiedenen Kriterien angewendet werden. Beispiele verschiedener Anwen­ dungen werden nachfolgend gegeben werden. Das erste Beispiel nimmt einen niedrigen Automatisierungsgrad an, es zeigt die Anwendung der Erfindung, zum Beispiel zum Nachrüsten einer bestehenden Anlage nach Fig. 1, wo die Transport- und Wech­ selfunktionen grundsätzlich manuell ausgeführt werden.

In einer solchen Anlage können zum Beispiel "Ringspinnma­ schinengruppen" gebildet werden, wobei eine Gruppe einem bestimmten Bedienungsteam oder sogar einer bestimmten Person zugeordnet werden kann. Die Fig. 6 beruht auf der Annahme, daß acht Ringspinnmaschinen RSM1, RSM2, RSM3, RSM4, RSM5, RSM6, RSM7 und RSM8 einem Team bzw. einer Person zugeordnet sind.

Fig. 6 zeigt einen "Zeitplan" für die Maschinen dieser Gruppe. Für jede Maschine der Gruppe enthält der Plan eine entsprechende Zeitachse. Die Zeitachsen müssen miteinander synchronisiert werden, was in dem einfachen Beispiel durch das Bedienungspersonal erfolgt. Die Querstriche W11, W12, W21, W22, W31, W32, W41, W42, usw. - stellen Wechselzeit­ punkte dar. Die Wechselzeitpunkte der Maschinen dieser Gruppe sind gegeneinander derart gestaffelt, daß

• - die Wechselzeitpunkte einer einzigen Maschine je durch ein vorbestimmtes Intervall getrennt sind (s. Fig. 7, welche den Zeitplan der Maschine RSM1 zu einem gegenüber Fig. 6 komprimierten Zeitmaßstab zeigt).
• - die Wechselzeitpunkte aller anderen Maschinen der Gruppe innerhalb des Intervalls einer einzigen Maschine gleichmäßig verteilt sind.

Dementsprechend gilt n. KA = I, wo "I" der Intervall zwi­ schen zwei Wechselzeitpunkten einer Maschine, "n" die Anzahl Maschinen der Gruppe und "KA" der Kontrollabstand zwischen einander folgenden Wechselzeitpunkten der Gruppe vertreten.

An jedem Wechselzeitpunkt dieses Zeitplanes kann ein Block­ wechsel ausgelöst werden. Kein Blockwechsel darf normaler­ weise zu einem anderen Zeitpunkt ausgelöst werden. Mit an­ deren Worten, die Anlage wird anhand eines vorbestimmten "Fahrplanes" betrieben. Ausnahmen zum "Verbot" des Wechsels außerhalb des Fahrplanes können vorbestimmt werden, zum Beispiel im Fall eines Fehlers, so daß ein fälliger Wechsel nicht ausgeführt wurde, kann dies nach einem Alarm sofort gutgemacht werden. Unter speziellen Betriebszuständen, zum Beispiel während eines Artikelwechsels, mag es auch notwen­ dig sein, außerhalb des Fahrplanes "zu fahren".

Die Überlegungen, die zum Festlegen des Fahrplanes verwen­ det werden können, sollen nachfolgend anhand komplizierterer Beispiele erklärt werden. Vorderhand wird das Prinzip wei­ terhin anhand des einfachen Beispieles erläutert werden.

Ein "Fahrplan" nach Fig. 6 ist ein Arbeitsorganisations- Prinzip und erfordert in der dargestellten Form keine Maßnahmen in den Maschinen bzw. in der Anlage. Der Plan könnte auf Papier im Arbeitsbüro des Bedienungspersonals aufgestellt und mittels eines "Weckers" im gleichen Büro verwirklicht werden. Das Personal holt dann die notwendigen Flyerspulen (z. B. aus einem Puffer), führt den Wechsel am zutreffenden Block durch und bringt die "leeren" Hülsen zu­ rück zum Puffer. Ein solches Organisationsprinzip fällt na­ türlich nicht innerhalb des Schutzbereiches dieser Anmel­ dung, dient aber trotzdem als Basis der Maßnahmen, die nach dieser Erfindung in den Maschinen realisiert werden sollten.

In einer ersten Ausführung nach dieser Erfindung wird jede Maschine mit dem eigenen Zeitmeßsystem versehen, so daß an jedem Wechselzeitpunkt dieser Maschine ein Signal vom Zeitmeßsystem der Maschine erzeugt wird. Es liegt dann an dem Bedienungspersonal für dieses Zeitmeßsystem sowohl den Anfangspunkt (Synchronisierungs-Signal) wie auch die zu­ treffenden Intervalle zu bestimmen. Die Staffelung der Wechselpunkte wird dementsprechend durch geeignete Einstel­ lungen der Zeitmeßsysteme, resp. Synchronisationssignale der einzelnen Maschinen gewährleistet.

Fig. 8 zeigt eine einfache Vorrichtung, die in einer Steue­ rung vorgesehen werden kann, um einen Zeitplan nach Fig. 6 in der Praxis zu realisieren. Diese Vorrichtung umfaßt ei­ nen Taktgeber 60, die Impulse nach einem vorgegebenen Takt erzeugt (zum Beispiel eine "Quarzuhr"). Diese Impulse werden an einen Zähler 62 geliefert, welcher zum Messen von vorbe­ stimmten Intervallen nach Fig. 6 geeignet ist.

Der Zähler 62 ist vorzugsweise eines einstellbaren Typs, um die Länge eines Intervalls einstellbar zu machen, zum Bei­ spiel vom Bedienungspersonal mittels einer Tastatur 64 oder von einer maschinenübergeordneten Steuerung (in Fig. 8 nicht gezeigt). Über das gleiche Einstellungsmittel kann der Anfangspunkt jeder Zeitmessung bestimmt werden, was die Synchronisierung des Zeitmeßsystems sowohl mit den Zeitmeßsystemen der anderen Maschinen wie auch mit dem Arbeitsab­ lauf der Maschine selbst ermöglicht. Die Ausgangssignale des Zählers können an einem Anzeigemittel (zum Beispiel an einem Bildschirm 66) und/oder an anderen Geräten (zum Beispiel über eine Leitung 68) gesendet werden. Ein Resetgerät 63 kann dazu verwendet werden, den Zählerinhalt am Schluß je­ des Intervalls wieder auf Null zurückzustellen und das Gerät 63 kann auch über die Tastatur 64 betätigt werden.

Höhere Automatisierung

Es wird zunächst die Anwendung der Erfindung in Anlagen mit verschiedenen Automatisierungsgraden kurz erklärt. Der Zweck dieses Abschnittes liegt aber darin, darzustellen, daß sich die Erfindung an allen diesen verschiedenen Automatisie­ rungsstufen anpassen läßt und nicht darin, die höchstmög­ liche Automatisierung als vorteilhaft vorzuschlagen.

In diesem Abschnitt werden Kombinationen dieser Erfindung mit anderen, in unseren Patentanmeldungen festgehaltenen Erfindungen dargelegt. Der Inhalt der einzelnen Patentan­ meldungen ist durch den Hinweis auch in dieser Anmeldung eingeschlossen. Um die Länge dieser Beschreibung zu begren­ zen, werden aber nur Auszüge aus einzelnen Anmeldungen hier wiederholt.

In einer ersten Variante wird ein Prozeßleitrechner zur Bedienungsunterstützung nach unserer PCT Patentanmeldung Nr. WO-91/16481 (Obj. 2093) der Anlage nach Fig. 6 überlagert. Die von den Maschinen erzeugten Signale können dann an den Prozeßleitrechner gesandt werden, wo sie in Hinweise an das Bedienungspersonal umgewandelt werden können, zum Beispiel in Rufsignale bzw. Instruktionen bezüglich der nächsten Ma­ schine, die einen Blockwechsel braucht, und des Zeitpunktes des Wechsels. Dabei kann das Rufsignal durch Aufruf durch eine Lampe oder ein Horn direkt durch Maschine erfolgen.

In einer zweiten Variante kann die Erstellung bzw. die Auf­ rechterhaltung des Zeitplanes auf den Prozeßleitrechner selbst verlegt werden, so daß die Vorrichtung nach Fig. 8 nur einmal in diesem Rechner (statt in den Maschinensteue­ rungen) realisiert werden muß. Die Maschinen selber brau­ chen dann keine steuerungsmäßigen Anpassungen - der Prozeßleitrechner erzeugt zu den gegebenen Zeitpunkten In­ struktionen an das Bedienungspersonal.

In einer weiteren Automatisierungsstufe kann eine automa­ tische Transportanlage zum Fördern der Flyerspulen zwischen den Flyern und den Ringspinnmaschinen, zum Beispiel nach Fig. 3, vorgesehen werden. Eine dazu geeignete Anordnung ist auch in unserer Europäischen Patentanmeldung Nr. 431268 (Obj. 2012) gezeigt worden. Gemäß unserer Europäischen Pa­ tentanmeldung Nr. 392 482 (Obj. 907) kann dann ein Rufsignal an die Transportanlage von der Ringspinnmaschine gesendet werden.

Das Rufsignal (welches das Heranführen eines neuen Zuges auslösen sollte), könnte selbst am Wechselzeitpunkt ausge­ löst werden. Dies würde aber eine fast unplanbare Verzöge­ rung gegenüber dem Wechselsignal bedeuten, was die Bedie­ nungsunterstützung erschweren würde. Statt dessen kann, wie bis anhin (z. B. in einem System nach EP-392 482) ein Rufsi­ gnal nach einem neuen Zug an die Transportanlage gleichzei­ tig mit bzw. anschließend an der Rücksendung eines Zuges mit Leerhülsen gesendet werden. Der neue Zug sollte dann schon beim nächsten Wechselzeitpunkt an der zutreffenden Maschine zur Verfügung bereit stehen.

Das Fördern der Flyerspulen an die Ringspinnmaschine läßt an und für sich das Umtauschen der vollen und leeren Spulen noch offen. Dies kann zum Beispiel noch vom Personal ausge­ führt werden. In diesem Fall ist eine Kombination dieser Erfindung mit einem System nach unserer PCT Patentanmeldung Nr. PCT/CH92/00139 (Obj. 2247) vorteilhaft, wonach die Ringspinnmaschine einen Zug aus der Transportanlage ruft und diesen Zug dann gegenüber dem Gatter positioniert, so daß das Personal nur das Umtauschen aus dem vorpositionierten Zug auszuführen hat.

Die Gatterbeschickung kann aber automatisch nach unserer Europäischen Patentanmeldung Nr. 394708 (Obj. 2083) oder Nr. 419968 (Obj. 2054) ausgeführt werden. In diesem Fall kann die Maschinensteuerung den Gatterbedienungsroboters an den zu­ treffenden Block führen, wo der Zug schon positioniert ist, oder den Roboter mit dem eintreffenden Zug verbinden, so daß der Roboter selbst den Zug gegenüber dem Gatter positio­ niert.

Ein solches System kann weiterhin mit einem Prozeßleitrechner zur Bedienungsunterstützung kombiniert werden, so daß das Bedienungspersonal an einen Block geführt wird, wo ein Spulenwechsel stattfindet, um Zusatzfunktionen zu übernehmen, zum Beispiel Lunten bzw. Faden wieder anzuset­ zen.

In einer vollautomatisierten Anlage ist aber der Eingriff des Bedienungspersonals unnötig, da die zutreffenden Bedie­ nungsroboter, zum Beispiel nach unserer PCT-Patentanmeldung Nr. WO-92/01098 (Obj. 2097) oder unserer Europäischen Patent­ anmeldungen Nr. 382 943 (Obj. 2151) und Nr. 377 888 (Obj. 2152) an die zutreffenden Stellen geleitet werden können. All diese Varianten beruhen auf dem in unserer PCT-Patent­ anmeldung Nr. WO-92/13l21 (Obj. 2212) dargelegten Prinzip, wonach eine maschinenübergeordnete Steuerung keinen direkten Zugriff in die Maschinenaktorik gewährt wird. Dieses Prinzip erlaubt nur insofern einen Eingriff der maschinenübergeord­ neten Steuerung, zum Beispiel zum Anpassen der Synchronisie­ rung bzw. des Wechseltaktes der einzelnen Maschinen. Die Erfindung ist aber auch dort anwendbar, wo diesem Prinzip nicht gefolgt wird, sondern statt dessen eine übergeordnete Steuerung vorgesehen ist, die bestimmt, wo und zu welchem Zeitpunkt ein Blockwechsel stattfinden sollte und die ent­ sprechenden Signale an die betroffenen Bedienungsein­ richtungen bzw. das Personal sendet.

Ausarbeitung des Konzeptes

Es ist bislang nicht zur Diskussion gestellt worden, ob bei einem "Wechselzeitpunkt" des Planes nach Fig. 6/Fig. 7 die Maschine eigentlich einen Block wechseln muß. Das System könnte so angeordnet werden, um einen zwangshaften Wechsel durchzuführen. In der bevorzugten Ausführung ist dies aber nicht so, weil ein solcher "Automatismus" gegen das Prinzip verstößt, das in Obj. 2212 aufgestellt wurde, nämlich daß die Maschine selbst "Entscheide" fällen muß, welche einen Eingriff in die eigene Aktorik bedeuten. Die Gründe dafür (in diesem Zusammenhang) sollen nachfolgend anhand der Fig. 9 näher erläutert werden. Ein Grund ist aber sofort erkenn­ bar, wenn kein neuer Zug eingetroffen ist, was von der Sensorik der Maschine feststellbar sein solle, kann kein Wechsel durchgeführt werden. Die Maschine sollte dann aber ein Alarm auslösen.

Die Überlegungen, die zur Bestimmung der Länge eines In­ tervalls (Fig. 7) herangezogen werden können, sind noch nicht in Einzelheiten vorgelegt worden. Es kann aber zuerst davon ausgegangen werden, daß der nächste Block der Maschine (d. h. jede Spule dieses Blockes) innerhalb dieses Intervalls ungefähr aufgebraucht wird, das heißt während jedes Inter­ valls laufen die Spulen eines Blockes aus. Dies kann aber nur unter Erfüllung gewisser Annahmen stimmen, nämlich daß die Maschine mit einer vorgegebenen Liefergeschwindigkeit betrieben wird, daß die Doffunterbrüche sich stochastisch aufteilen, und daß der Betrieb ungestört bleibt, so daß keine unvorhersehbare Unterbrüche vorkommen. Dies kann aber nicht in der Praxis gewährleistet werden - insbesondere müssen mit gelegentlichen "unvorhersehbaren" Unterbrüchen gerechnet werden. Die Auswirkungen sind aus Fig. 9 zu ent­ nehmen.

Fig. 9A zeigt den normalen Zustand, wonach innerhalb eines Intervalls ein Block der über mehrere Intervalle im Betrieb gestanden ist, gerade aufgebraucht wird. Dabei ist mit einer gewissen Abfallmenge auf einzelnen Spulen zu rechnen, da die Flyerspulen wohl nicht alle die genau gleiche Länge aufwei­ sen. Wenn nun gemäß Fig. 9B innerhalb dieses Intervalls (oder vorher) ein Betriebsunterbruch der Dauer T für diese Maschine vorkommt, sind keine Spulen am Wechselzeitpunkt aufgebraucht worden. Wenn aber dann trotzdem gewechselt wird, ist mit einer deutlichen Erhöhung der Abfallmenge zu rechnen, was die Entsorgungskosten erhöhen wird.

Die Maschine kann trotzdem "gezwungen" werden, den "fäl­ ligen" Block auszuwechseln, (vorausgesetzt, daß ein Zug vorhanden ist), was zumindest den Vorteil des ruhigen (ge­ steuerten) Laufs der Gesamtanlage mit sich bringt. Es ist aber möglich, diesen Vorteil beizubehalten und gleichzeitig die Nachteile des "Automatismus" zu vermeiden. Dazu aber ist es notwendig, die Maschinensteuerung mit einer Entschei­ dungsregel zu versehen, womit bei jedem Wechselzeitpunkt entschieden werden kann, ob ein Wechsel auszuführen ist oder nicht.

Eine geeignete Regel lautet:

• - an jedem Wechselzeitpunkt prüfen, ob in dem Block mit dem geringsten Spuleninhalt noch genügend Material vor­ handen ist, um die entsprechenden Spinnstellen bis zum nächsten Wechselzeitpunkt zu versorgen.

Wenn ja, wird kein Wechsel ausgeführt, d. h. es wird kein Signal erzeugt, welches einen Wechsel auslöst.

Wenn nein, wird wie schon beschrieben, gewechselt.

Dies bedeutet, daß beim Wechselzeitpunkt sowohl der Inhalt des dem Leerlaufen annähernden Blockes (normalerweise des am längsten im Einsatz stehenden Blockes), wie auch der Bedarf bis zum nächsten Wechselzeitpunkt bekannt bzw. abschätzbar sein muß. Dies kann durch eine Blockverwaltung nach Fig. 10 oder nach EP-381 934 erfolgen. Für jeden Block B1 bis B_n ist ein diesem Block zugeordneter Speicher vorgesehen, welcher Daten zur noch verbleibenden Vorgarnmenge des Blockes ent­ hält. Mittels eines Meßgerätes 80 (z. B. eines mit dem Lie­ ferzylinder drehbaren Encoders) werden Signale erzeugt, welche dem Verbrauch entsprechen. Beim Verbrauch einer Men­ geneinheit wird der Inhalt jeder Speicherzelle entsprechend abgebaut, zum Beispiel über den Datenbus 82, der mit jeder Speicherzelle verbunden ist.

Der Anfangsinhalt beim Wechsel des Blockes muß über ein geeignetes Gerät 84 in die zutreffenden Speicherzellen ein­ gelesen werden. Dieses Gerät kann zum Beispiel ein Datenübermittlungsgerät sein, welches Angaben direkt von Flyern weiterleitet. Als Alternative könnte die Information auf den Spulen angegeben werden, durch das Gerät 84 beim Laden der neuen Spulen ins Gatter abgegeben und an die Ma­ schinensteuerung weitergeleitet werden, wobei die Block­ adresse auch feststellbar sein muß.

An einem Wechselzeitpunkt können die Inhalte aller Spei­ cherzellen ausgelesen und miteinander verglichen werden, um die Zellenadresse (Blockadresse) mit dem geringsten Inhalt festzustellen. Falls dieser Inhalt andeutet, daß die Spinnstellen bis zum nächsten Wechselzeitpunkt der gleichen Maschinen nicht sicher versorgt werden können, wird ein Si­ gnal erzeugt, das die Blockadresse angibt und das Bedie­ nungspersonal an diesen Block leitet. Eine ähnliche Spei­ cheranordnung ist in EP-381 934 gezeigt worden.

Wie im System nach EP-381 934, wird angenommen, daß jede Spule eines Blockes ungefähr die gleiche Menge Vorgarn trägt.

Vorteilhaft wäre auch die Berücksichtigung allfälliger planbarer Zwischenstopps wie zum Beispiel ein Doff oder Änderungen in Betriebsbedingungen, zum Beispiel Änderungen der Spindeldrehzahl während des Kopsaufbaus, Ring- bzw. Läufereinlaufperioden, Wartungsperioden usw. Solche Infor­ mationen könnten zum Beispiel gemäß einem System nach un­ serer europäischen Patentanmeldung Nr. 92 107 474.6 (Obj. 2219) bzw. unserer deutschen Patentanmeldung Nr. 41 31 247.3 (Obj. 2260) ermittelt werden.

Wahl der Zeitpunkte

Die Laufdauer (LD) einer Spule (unter den gegebenen Be­ triebsbedingungen) und die Anzahl (A) der Blöcke, die in einer Maschine bedient werden müssen, ergeben den
"Blockabstand" oder "Periode" (P)

Die Periode P wird nun zwischen den "n" Maschinen des Be­ dienbereiches gleichmäßig verteilt, was einen "Kontrollab­ stand" KA zwischen zwei Wechselzeitpunkten im Bedienbereich von KA = P/n ergibt.

Allerdings sollte eine Sicherheitsmarge (S) einkalkuliert werden, zum Beispiel um den Laufweg des Bedienungspersonals zwischen zwei Blöcken zu berücksichtigen, so daß die effek­ tiv zwischen zwei Wechselzeitpunkten für die Arbeiten zur Verfügung stehende Zeit durch KA - S bzw.

gegeben ist.

Das Resultat ist schematisch in Fig. 11 gezeigt worden. Es wird angenommen, die Maschine RSM2 erzeuge am Wechselzeit­ punkt W21 ein "Wechselsignal", welches zum Beispiel zum Aufleuchten einer Lampe an der Maschine RSM führt. Ein Zug ist schon vorher gerufen worden und ist gemäß dem Verfahren nach PCT/CH92/00139 gegenüber dem auszutauschenden Block positioniert worden, so daß der Bediener sofort weiß, welcher Block gewechselt werden muß.

Der Bediener trifft innerhalb der "Sicherheitsmarge" S am zutreffenden Block ein, und führt eine Operation aus, welche ihre Anwesenheit an die Maschinensteuerung über ein maschi­ neninternes Kommunikationssystem meldet (sie betätigt z. B. die in PCT/CH92/00139 erwähnte "Reissleine", um den Zug in Langsamfahrt in Bewegung zu setzen). Wenn die Anwesenheit der Bedienerin beim Ablauf der Sicherheitsmarge nicht an die Maschinensteuerung gemeldet worden ist, kann ein Alarm aus­ gelöst werden.

Die eigentliche Arbeitszeit für den Blockwechsel beträgt zum Beispiel BWI (Blockwechselintervall) und die vorerwähnte Zeitdauer (KA-S) ist vorzugsweise länger als BWI. Die Be­ dienerin kann sich daher mit weiteren Operationen beschäf­ tigen, bevor der nächste Wechsel fällig wird.

Solange keine Störung vorkommt und die gespeicherten Angaben zur Menge des Vorgarnes stets genau sind, soll jeder Block beginnen auszulaufen, als sich die "Sicherheitsmarge" S zu Ende kommt. Dies ergibt die minimale Abgangsmenge. Die ide­ alen Anforderungen sind allerdings praktisch unerfüllbar. Ein Stop führt gezwungenermaßen zur Erhöhung der Abfall­ menge. Diese Wirkung kann dadurch begrenzt werden, daß der Kontrollabstand KA zwischen den Wechselzeitpunkten kürzer gewählt wird. Ein Kontrollabstand "gleich Null" bedeutet die kontinuierliche Überwachung der Maschinen eines Bedienbe­ reiches mit dem Ausführen von Blockwechseln zu "beliebigen" Zeitpunkten. Dies ist nicht wünschenswert, aus Gründen die im Zusammenhang mit Fig. 5 erklärt wurden.

Vorzugsweise ist der Kontrollabstand durch die folgende Formel gegeben:

wo i eine ganzzahlige Zahl <0 ist. Keine Überlappung der Blockwechsel muß sichergestellt sein.

Zuteilung fester Leerlaufzeitpunkte an jede Ringspinnma­ schine

Nach einer Ausführung dieser Erfindung wird jeder Rings­ pinnmaschine eines Bedienbereiches ein kurzes Zeitintervall zugeteilt, in dem ein Bediener zum Wechseln eines Blockes dieser Maschine angefordert werden kann. Die Maschinen­ steuerung berechnet aus diesem Zeitpunkt und der bekannten Periode (Spulenlaufzeit/Anzahl Blöcke pro RSM) die für alle Maschinen eines Bedienbereiches gleich sein muß, die fol­ genden Zeitintervalle während denen sie einen Bediener an­ fordern kann. Dabei wird durch die Wahl der Anzahl einem Bediener zugeteilten Maschinen und der Periodendauer si­ chergestellt, daß die Blockwechsel zweier Maschinen nie überlappen.

Die Abstimmung der Blockwechselzeitpunkte der Maschinen ei­ nes Bedienbereiches kann durch die Vorgabe des ersten Blockwechselzeitpunktes jeder Maschine erreicht werden, wo­ bei das Blockwechsel-Unterstützungssystem diese Synchroni­ sation mit der Echtzeit (bzw. Betriebszeit) durch die Ver­ wendung einer fixen Periode aufrecht erhält.

Jede Ringspinnmaschine überprüft beim Beginn des ihr zuge­ teilten Intervalls während dem sie einen Bediener anfordern darf, ob die Vorgarnlänge des Blockes mit dem geringsten Inhalt bei der vorgesehenen Produktion bis zum nächsten Intervall ausreicht. Dazu verwendet sie den Spuleninhalt und die vorgesehene Drehzahlkurve - wobei eine allfällige Dreh­ zahlreduktion (Läufereinlauf) und die Doffzeiten mitberück­ sichtigt werden - sowie die Dauer bis zum nächsten Inter­ vall. Reicht der Inhalt dieses Blockes nicht aus, dann for­ dert sie einen Bediener an (Lampe) oder signalisiert den vorzunehmenden Blockwechsel dem patrouillierenden Bediener. Dabei kann zum Beispiel auf dem Bedienpanel der Ort des zu wechselnden Blockes ausgegeben, am besten graphisch darge­ stellt, (Obj.2093) oder der Spulenzug direkt vor dem zu wechselnden Block positioniert werden.

Alle Maschinen eines einem Bediener zugeteilten Bereiches (Bedienbereich) müssen die gleichen Intervalle zwischen zwei möglichen Anforderungszeitpunkten des Bedieners aufweisen. Weisen alle Maschinen die gleichen Spulenlaufzeiten auf, dann ist diese Bedingung erfüllt. Bei unterschiedlichen Spulenlaufzeiten kann durch die Wahl der Blockgrößen und der Spulenlaufzeiten jeder Maschine versucht werden, für alle Maschinen ein gemeinsames Intervall zwischen dem Leer­ laufen zweier Blöcke zu erreichen. Die Spulenlaufzeit kann durch das Spulengewicht beeinflußt werden und hängt von der durchschnittlichen Drehzahl und dem Abgang der Maschine ab. Hierzu ein Beispiel: Im betrachteten Fall beträgt die Blockgröße 40 Spulen und die Spulenlaufzeit 86 h. Wird bei einer Maschine eine Blockgröße von 48 Spulen gewählt (21 Blöcke bei 1008 Spinnstellen), dann resultiert bei gleicher Drehzahl und gleichem Spulengewicht eine Spulenlaufzeit von 72 h. Damit ein Transportzug eine ganze Anzahl Blöcke umfaßt, werden zwei Züge zu 120 Spulen gekoppelt und ge­ meinsam der Maschine zugeführt. Bei einer Blockgröße von 20 Spulen resultiert eine Spulenlaufzeit von 172 h.

Dabei sind auch Spulenlaufzeiten erlaubt, die ein ganzzah­ liges Vielfaches der oben berechneten sind. Diese Maschinen benötigen dann nicht jeden Taktzeitpunkt. So kann mit einer Blockgröße von 48 Spulen auch eine Spulenlaufzeit von 144 h erreicht werden und die entsprechende Maschine benötigt im Durchschnitt nur jeden 2. Taktzeitpunkt.

Durch den vorgezogenen Blockwechsel wird die Vorgarnmenge auf den Hülsen vergrößert. Diese kann entweder entsorgt werden oder besser auf einer wild aufgesteckten Ringspinn­ maschine, die das gleiche Sortiment benötigt, ausgesponnen werden. Der ungünstigste Fall ist ein Stillstand der gesam­ ten Maschine, wobei die Leerlaufzeitpunkte aller Blöcke verschoben werden. Die dabei anfallenden Vorgarnreste be­ tragen:

Als Periodendauer kann die Dauer zwischen dem Leerlaufen zweier Blöcke auf der gleichen Ringspinnmaschine oder ein ganzzahliger Bruchteil davon verwendet werden. Diese Zeit muß noch um ein fixes Sicherheitsintervall verringert wer­ den, das für das Eintreffen des Bedieners benötigt wird. Eine Reduktion der Periodendauer reduziert die maximalen Vorgarnspulenreste, wobei die Periodendauer immer noch so groß gewählt werden muß, daß keine Blockwechsel überlap­ pen.

Dieses Vorgehen weist den Vorteil auf, daß die Anforde­ rungszeitpunkte nach Vorgarnspulen gleichmäßig verteilt sind, zu deutlich geringeren Schwankungen der Transportan­ lageauslastung und der Flyerproduktion führt. Somit kann ein Transportsystem mit geringerer Kapazität gewählt und die Auslastung der Flyerarbeiter erhöht werden. Zudem ist kein Prozeßleitsystem notwendig, da die Startzeitpunkte, die Periodendauer und die Vorgarnlänge einer Spule über das Bedienpanel manuell eingegeben resp. korrigiert werden kön­ nen.

Ein durchgeführter Blockwechsel kann entweder durch den Be­ diener betätigt werden, zum Beispiel durch Quittieren eines entsprechenden Alarmes, oder der Bediener wird angewiesen, bei jeder gewechselten Spule einen Fadenbruch zu erzeugen. Dies verhindert, das der Vorgarnansetzer zu einem, vom Rei­ niger der Spulmaschine nicht erkannten, Garnfehler führt (abhängig von der Reinigereinstellung). Durch die Auswertung der ROBOfildaten kann die Bedienung aller Spulstellen des Blockes erkannt werden. Werden die Spulen aus einem Spulen­ zufuhrzug gewechselt, dann löst der Bediener bei Beginn des Blockwechsels das Signal zum Verschieben des Zuges aus (Reißleine), so daß er die Spulen bequem aus dem fahrenden Zug entnehmen kann (Obj. 2247). Somit bereitet das Erkennen des Blockwechselbeginns in diesem Fall keine Schwierigkeiten und erfordert auch keine zusätzlichen Bedienereingriffe.

Durch eine Kontrolle der leergelaufenen Spulen (ROBOfil setzt Luntenstopps für den gesamten Block) sowie der ent­ sorgten Vorgarnspulenmenge (Hülsenreinigungsstation) können Fehler wie ein nicht ausgeführten Wechsel oder eine ungenaue Vorgarnlänge erkannt werden.

Dieses Vorgehen weist den Vorteil auf, daß die Blockwech­ selabstände konstant sind. Daraus resultiert ein deutlich stabileres Verhalten im Störbetrieb. Der Bedieneraufruf vor dem bevorstehenden Blockwechsel kann ohne Mehraufwand ein­ geführt werden und erlaubt eine günstigere Bedienungsstra­ tegie.

Zudem ist kein Prozeßleitsystem notwendig, da die Start­ zeitpunkte, die Periodendauer und die Vorgarnlänge einer Spule über das Bedienpanel manuell eingegeben resp. korri­ giert werden können. Dadurch läßt sich mit diesem Block­ wechselunterstützungssystem auch ein günstiges Verhalten bei bedienerlosen Ringspinnmaschinenschichten erreichen. Insbe­ sondere kann das Leerlaufen von Spulen während den bedien­ erlosen Schichten verhindert werden.

Die gleichmäßige Verteilung der Anforderungszeitpunkte nach Vorgarnspulen führt zu deutlich geringeren Schwankungen der Transportsystemauslastung und der Flyerproduktion. Somit kann ein Transportsystem mit geringerer Kapazität gewählt und die Auslastung der Flyerarbeiter erhöht werden.

Anstelle des vorzeitigen Wechsels der Spulen ist auch eine Regelung der Ringspinnmaschinendrehzahl denkbar, mit der erreicht wird, daß der nächste Block innerhalb des er­ laubten Intervalls leerläuft. Diese Variante weist jedoch den großen Nachteil auf, daß sie die Produktionsleistung der Ringspinnmaschine reduziert. Zudem existiert für jeden Artikel eine optimale Drehzahl und durch die Variation der­ selben können die Garneigenschaften ungewollt beeinflußt werden.

Claims (12)

1. Ein Verfahren zum Betreiben einer Spinnereianlage bzw. eine Gruppe von Spinnmaschinen, wo Vorlagen gemäß dem Blockwechselprinzip gewechselt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für jede Maschine der Anlage bzw. der Gruppe Wechselzeitpunkte vorgegeben sind und daß ein Wechsel an einem dieser vorgegebenen Wechselzeitpunkte ausgelöst wird.

2. Eine Spinnmaschine mit Vorlagestellen, die blockweise angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ma­ schine mit einer Steuerung versehen ist, worin für die Maschine vorgegebene Wechselzeitpunkte einprogrammiert sind, so daß an einem Wechselzeitpunkt ein Wechsel für einen Block der Maschine ausgelöst werden kann.

3. Eine Anlage mit zumindest einer Gruppe von Spinnmaschi­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit Steue­ rungsmitteln versehen ist, worin Wechselzeitpunkte ein­ programmiert sind, so daß an einem Wechselzeitpunkt ein Wechsel ausgelöst werden kann, wobei die Wechselzeit­ punkte zeitlich gestaffelt sind.

4. Eine Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen nach Anspruch 2 gebildet sind und die Staffelung durch Einstellung der Maschinensteuerungen erfolgt.

5. Eine Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselzeitpunkte in einer maschinenübergeord­ neten Steuerung einprogrammiert sind.

6. Eine Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel anhand der vorgegebenen Wechselzeitpunkte in Verbindung mit dem ermittelten Spuleninhalt zum jeweiligen Zeitpunkt gesteuert wird.

7. Eine Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Steuerung ermittelte Wechselzeitpunkt einen Wechselauftrag an das Bedienungspersonal bzw. die Bedienungseinrichtungen gibt, um das Wechseln auszufüh­ ren.

8. Eine Anlage nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wechselzeitpunkt anhand der Steuerung vorgegebenen Prioritäten (z. B. kein Leerlaufen in einer bedienerlosen Schicht, Spulenverfügbarkeit usw.) durch­ geführt wird.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechseln in jedem Block von der Maschine aus­ gelöst werden kann, wobei ein Zeitprogramm für die Ma­ schine in der Maschinensteuerung einprogrammiert ist.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinensteuerung einen Wechselauftrag an das Bedienungspersonal bzw. die Bedienungseinrichtungen gibt, um das Wechseln auszuführen.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuwechselnden vollen Spulen vor dem Wechsel­ zeitpunkt am Gatter bereitgestellt werden.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeitprogramme der Maschinen an­ einander angepaßt sind.