MESSUNG DER SCHÜTZENGESCHWINDIGKEIT AN EINER WEBMASCHINE STB

MESSUNG DER SCHÜTZENGESCHWINDIGKEIT AN EINER WEBMASCHINE STB

Von

M. JEDER.4.N, NI. TAK_4.CS, G. VALO und L. VAS

Lehrstuhl für Textiltechnik und Leichtindustrie, Technische Universität, Budapest Eingegangen am 21. September, 197B

Einer der v"ichtigsten Vorgänge des W ebens ist der Schußeintrag.

Durch seinen Ablauf können die Lebensdauer des Schlagmechanismus und die der zugeordneten Vorrichtungen sowie die Qualität der Ware, ferner die Produktivität des Webens wesentlich beeinflußt werden. Die Untersuchun- gen des Schußeintragvorgangs und der Aus"\Virkungen der Einstellparameter, die denselben beeinflussen, ermöglichen die Optimierung der Webbedingungen.

1. Verfahren zur Messung der Schützengeschwindigkeit

Die Messung der Schützengeschwindigkeit während des freien Laufes des Schützens läßt sich nur unter Verwendung kontaktlose Methoden durch- führen. Diese Methoden sind die folgenden:

1.1 Photographische Verfahren: die im Schützen angebrachte Lichtquelle oder Reflexionsfläche erfaßt die Schützenbahnkurve. Schnellphoto- graphieren: die Schützengesch'vindigkeit wird aus den aufgenommenen Schützenpositionen ermittelt [1], [2], [4].

1.2 Photoelektrische Verfahren: der Schützenbahn entlang angeordnete Photo-Meßfühler tasten den gesteuerten Lichts:trahl einer in dem Schützen angebrachten Lichtquelle ah [1]; oder das Licht der sich an der Schützenbahn hefindlichen Lichtquelle "wird durch einen auf den Schützen aufgeklehten Reflexionsstreifen auf photoelektrische Meß- fühler projiziert [2], [4], [6].

1.3 Unter Anwendung induktiver Meßfühler regt der im Schützen ange- hrachte Permanentmagnet in den an mehreren Punkten der Schützen- bahn eingesetzten Spulen ein elektrisches Signal, Impulse an [3], und aus dem zeitlichen Abstand derselben kann die Schützellgesch,dndigkeit bestimmt werden.

5*

220 _11. JEDER.4.Y und Mitarb.

Von den beschriebenen Verfahren ist das Verfahren mit Reflexions- prinzip modern, das sich besonders bei den Schützen großer Abmessung der klassischen Web maschinen weitgehend verwenden läßt.

Abb. 1 zeigt das auf dem Reflexionsprinzip beruhende Szosland-Ver- fahren. Hier wird das Licht durch die auf den Schützen geklebten Reflexions- streifen auf Photodioden projiziert.

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Abb. 1. Szosland-Yerfahrell zur Messung der Schützellgeschwilldigkeit

N ach Verstärkung und Differenzierung werden die Spannungsimpulse der Photodiode in Form von einpolaren Signalenteils unmittelbar dem verti- kalen Verstärker des Oszilloskops 7 zugeleitet, teils lösen sie nach weiterer Verstärkung das selbsttragende Relais 4 aus. Das Relais führt dem horizon- talen Verstärker 5 Spannung zu, wodurch der in Grundstellung befindliche Lichtpunkt nach links verschoben wird. Nach ungefähr 10 ms kehrt das Relais in die ursprüngliche Lage zurück. Zunächst verschiebt sich der Licht- punkt mit einer exponentiellen Entladungskurve gemäß veränderlicher

SCHCTZE.YGESCHrn.YDIGKEIT A,Y ELYER WEB.llASCHliVE STB 221

Geschwindigkeit nach links. Gelangt während dieser Bewegung von dem zweiten Reflexionsstreifen zum Schützen ein Signal, so spricht das Relais nicht an, sondern das z",reite Signal ruft eine vertikale, der Zeit zwischen den heiden Impulsen proportionale Verschiebung des Lichtpunktes hervor (Abb. 1a).

Da der Abstand der Reflexionsstrcifen konstant ist, kann die mittlere Geschwindigkeit Yci dm' zwischen den Schützenladen VSZ 1 und VSZ 2 aus- gewählten Meßpunkte (Abb. 1h) von dem kalibrierten Bildschirm ahgelesen werden.

Aufgrund der Szosland-l\Iethode wurde im Industrieinstitut für Automa- tisierung und Meßtechnik MERA-PIAP Lodz das Schützengesch'windigkeits- Meßgerät Typ M 32 Centwickelt [6], das den Zeitunterschied digital mißt und die Schützengeschwindigkcit an einem 3-Dekaden-Anzeiger angibt.

PERNER und HINEL haben das Reflexionsprinzip zur Messung der Schützengeschwindigkeit an einer Greiferschiitzenwehmaschine TEXTIMA 4405/1 verwendct. Zur Abtastung dicnte eine der Schützenhahn entlang angeordnete photoelektrische Meßfiihrreihe. [2] Auf den Schützen wurden zwei voneinander um 120 mm entfernte Reflexionsstreifcn mit den Ahmessungen 8 X 3 mm geklebt.

Abb. 2 zeigt das Schema des Meßprinzips und den zeitlichen Yerlauf der Signale. Zur Messung wurden 15 photoelektrische Meßfühler verwendet.

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Abb. 2. Perner-Hänelsche Anordnung für die Anwendung des Reflexionsprinzips an Greifer- schützenwebmaschinen

Die Erfahrungen der Verfasser mit photoelektrischen Meßfühlern an Mikroschützenwebmaschinen haben sich als ungünstig erwiesen. Als Reflexions- fläche diente bei den Untersuchungen die Spiegelfläche des Greiferschützens (Abb. 3). Das System bewehrte sich bei der Schützenbewegung ohne Faden, bei normalem Arbeitsgang der Webmaschine wurde jedoch die Abtastung unsicher.

222

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Schützen

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Oszillograph BL 51

A.bb. 3. Anordnung zur Messung der Schützengeschwindigkeit und Fadenspannung nach dem Reflexionsprinzip an Webmaschinen STB

2. Ein tür die Wehmaschine STB ent"",ickeltes Verfahren zur Messung der Schützengeschwindigkeit

Der Nachteil des Reflexionsprinzips hesteht darin, daß es zur Messung der Schützengeschwindigkeit nur an außerhalh der Kette liegenden oder an kettenlosen Schützenhahnahschnitten verwendet 'werden kann. Seine Anwendung an Wehmaschinen STB wird auch dadurch gehindert, daß an den Schützen - ohne ihre Funktionen zu störf!n - keine Reflexionsflächen entwickelt werden können. Deshalb haben 'wir zur Messung der Schützen- geschwindigkeit eine am Lehrstuhl für TextiItechnologie und Leichtindustrie der Technischen Universität Budapest entwickeltes spezielles induktives Meßverfahren verwendet. Die Meßanordnung ist in Abh. 4 dargestellt. Es wurden in vier voneinander in beliebigen Abständen gewählten Punkten der Lamellenreihe, die den Greiferschützen während des Schußeintrages führt, kontaktlose induktive Meßköpfe eingebaut. Abb. 5 zeigt die in dieser Weise entwickelte Meßlamelle. Die Meßfühler 1 und 4 wurden an den beiden Seiten des Faches, die Meßfühler 3 und 2 bei der Hälfte nzw. beim Viertel des Ahstands 1-4· eingesetzt. Die Meßfühler wurden an einen handbetätigten Meßpunktwechslel· angeschlossen, der die Auswahl eines beliebigen J\-Ieß- fühlerpaares ermöglichte. Das gegebene Paar arbeitete in Differenzialkopp- lung, die eine entsprechende Empfindlichkeit bot. Der Differentialkopplung entsprechend gaben die einzelnen Meßfühler Signale entgegengesetzter Pola- rität, die nach Verstärkung teils einem Oszilloskop, teils einem digitalen ZeitintervaH-Meßgerät zugeleitet '\'luden. Stellt man am Eingang des Zeit- intervall-Meßgerätes die geeigneten Komparienmgspegel ein, so mißt es die Zeit zwischen den zwei nacheinander ausgelösten Impulsen Tij (i

<

j) Indexzahlen der Meßfühler), die der im Schützenbahnabschnitt auftretenden Durchschnittsgesch,vindigkeit umgekehrt porportional ist (Abn. 4a):

T ·. I] -

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Vij

SCHtJTZE:YGESCHWI.YDIGKEI1' A.Y EI.YER WEBJIASCHI.YE STB 223 Die Zeit T_ij wird in ms am Gerät auch in Zahlenform angezeigt, und durch eine angeschlossene Steuereinheit einem Streifenlocher zugeleitet, der diese auf Lochstreifen registriert.

Gleichzeitig wurde auch der Verlauf der im Schußfaden entstehenden Zugkraft gemessen und mit einem Oszilloskop registriert.

,I1C-ZufiJh,"er

Datenstreifen

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tAusgleichungen Steuereinneit des Sfreifen(ochers

tAnweisungen

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Oszi/!agre:.'"'

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Abb. 4. Induktive Abtastullgsmethode zur lIIessung:der Schützengeschwindigkeit

induktiver l1eßfühler

Abb. 5. Einbau eines induktiven l\Ießkopfes in die ~IeßIamelle

224 JI. JEDER-4N und Mitarb.

3. Der Meßfehler des Verfahrens

Abmessung und Form des Signals des in die Lamelle eingebauten Meßfühlers ändern sich in Abhängigkeit von dem Schützeneinlauf und so ändern sich auch die Stellen der Schnittpunkte der gegebenen Komparierungs- pegel auf der Zeitachse. Daraus ergiht sich der für den 1\:Ießvorgang charak- teristische Fehler.

Für die Abschätzung des Fehlers wurde der Anlauf des Signals durch eine Gerade angenähert (Abh. 6). Angenommen, daß die Ühertragungseigen- schaften konstant sind, ist der Anlauf des zu messenden Signals im hohem Maße von der Form des Schützens abhängig.

Aufgrund der Abb. 6 ist das gemessene Zeitintervall

wobei

Dabei bedeuten:

die Verzögerung des Meßsystems,

die momentane Geschwindigkeit des Schützens in den Meß- punkten i bzw. j.

Der Fehler des Zeitmeßgerätes (: 1 digit) bzw. des in demselben befindlichen K warzgenerators· ,drd vernachlässigt.

Im Falle U_max ¹ = U_{max Z} beträgt der Meßfehler

_ 5 _ ( U kz _ U ^{kl )} U max Vmin V max .

Es ist zu sehen, daß durch Verringerung von U_k1 und U_k2 der Meßfehler heliebig vermindert werden kann. Die untere Grenze der Werte von U_kl und U_kZ wird jedoch durch die Störungsempfindlichkeit des Systems be- schränkt.

SCHÜTZENGESCHWINDIGKEIT AN ELYER WEBJfASCHINE STB

Für die Meßgenauigkeit ist die Bedingung

in erster Näherung kennzeichend (Abb. 6).

Da SI P8 5 mm und der Durchmesser des Meßfühlers 4 mm beträgt, ist S P8 7 mm.

Es seien V max

=

24

mjs,

V min

=

18

mjs

(für den Bahnabschnitt 1_14), Dann ergibt sich für den absoluten Fehler der :Messung:

S S

L l t P 8 - - - = 0.1 S

V_min V_max '

u

Umaxlt---+::;:==;=~====:::

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Umo,12

1,,,;, ir^2: Zeitverschiebungen (Verzöge- rungen) zu{o[ge der }{omparie;ung UAj, l'k2: Ycnoorierungspegel

"'c"imafer [·Jert der am

,:'csacna CeS Verstärkers etscheinenden Sigr,o!s

Abb. 6. Abbildung für die Erklärung der Meßfehlerabschützung

Nachdem die Durchlauzeit für den Schützellbahnabschnitt Zu etwa 90-100 ms beträgt, entspricht dies - sogar in einem ungünstigeren Fall - einem relativen Fehler von O,ll

%.

Daher ist der Meßvorgang für die genaue Bestim- mung der Durchschnittsgeschwindigkeit von Greiferschützen als geeignet zu betrachten.

4. l\'Ießmethode und Datenverarbeitung

Die Verarheitung der durch die Messung erhaltenen Daten und Regi- stratenistinAbb. 7 dargestellt. Aus den Zugkraftregistraten wurden die durch- schnittlichen und maximalen Fadenzugkraftwerte durch manuelle Berechnung ermittelt.

Es wurden bei jeder Einstellung etwa 2 bis 500 Durchlaufzeitdaten auf Lochstreifen aufgetragen und auf einer Rechenanlage ODRA-1204 aus- gewertet.

226

Datenstreifen

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taaEnzugspannungs- rBqistratum

M. JEDER . .{,Y und ~1itarh.

Rechenanlage Odra 1201;

t

[inlesejÜbersetzungs- und Verarbeitungs-Programme

manueile Datenverarbeitung

durchschnittliche Schüfzengeschwindigkeit

quadratische Streuung der Schützengesch~/indigkeif

DrucAen der ver,,,endeten Daten, Herstellung von Datenstreifen

durchschnittliche Fadenkratt

r:7CJximale Fac!enkraft

minimale FadenAr'oF:

Abb. 7. Verarbeitungsschema der naeh dem Meßverfahren ermittelten Angaben

Das Flußdiagramm der Datenkonverter-, Fehlerllachweis- und Ver- arheitungsprogramme ist in Ahh. 8 dargestellt.

Für den Nachweis der Lochfehler wurde hinare Einlesung yerwendet.

Rekorde mit ASC-Fehler-Charakter wurden durch den Rechner ausgesucht und weggelassen. Die verwendbaren Daten wurden in das Datenfeld einge- tragen. Nach Abzug der lVIeßdaten, die sich aus l\Iaschinenstehzeiten und äußeren Störungen ergaben, ermittelte die Rechenanlage das arithmetische Mittel der Durchlaufzeit für den betreffenden Bahnabschnitt, korrigierte das Streuungsquadrat desseIhen sowie die dazugehörigen Geschwindigkeitswerte.

Die geeigneten und zu verwendenden Daten wurden dann gedruckt und für den weiteren Gebrauch auf Lochstreifen gelocht.

5. Meßergebnisse

Von den Schußeinstellungsparametern wurde nach dem heschriebenen Verfahren die Aus,virkung der Vorspannung des Torsionsstabes an einer Webmaschine Typ STB-216 untersucht.

Abb. 9 reigt die bei unterschiedlicher Vorspannung des Torsionsstahes des Schlagmechanismus während des Schützenfluges erhaltene Durchschnitts- geschwindigkeit

vl4'

Die Abbildung stellt auch die Vertrauenshereiche der Schützengeschwindigkeit dar, die unter der Voraussetzung einer Normal- verteilung des Durchschnittswertes errechnet wurden.

Es ist zu sehen, daß die Vertrauensbereiche äußerst schmall sind, da die maximale Relativbreite

<

⁼ 0,4% beträgt.

SCHVTZESGESCHWINDIGKEIT A,Y EINER WEBJfASCHINE STB 227

Im praktischen Intervall der Vorspannung des Torsionsstabes steigt die Durchschnittsgeschwindigkeit

v

₁₄ streng monoton an und ihre Anderung läßt sich mit einer Geraden gut annähern.

Die Parameter der Näherungsgeraden ergeben sich aufgrund des Prinzips der kleinsten Quadrate unter Vernachlässigung der überall kleinen Vertrauens- bereiche aus folgenden Bedingungen:

( " - / .... ,- ...;; i, ... ,-,!

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Abb. 8. Flußdiagramm der Datenkonverter-, Fehlernachweis- und Verarbeitungsprogramme

228 ^M. JEDER..iS und Mitarb.

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350

200

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25° 26° 27° 28° 2~c JOD 37° 32° i(la

o

Abb. 9. Beziehung zwischen derVorspannung des Torsionsstabes (lPo) und der Durchschnitts- geschwindigkeit Va während des Schützenfluges

(F max - maximale Fadenzugkraft;

F -

durchschnittliche Fadenzugkraft)

Für die Näherungsgerade:

Vi

=

mo/i

+

^b

k

(m, b): R(m, b) :

= .JE

(Vi - mqJi - b)2

=

min!

i=l

SR = 0; SR =

°

Sm Sb

Daraus sind (hier ist k = 7):

m

=

0,688 b

=

0,942 daher erhält man ftir die Näherungsgerade:

V 14 ~ 0,688 qJe

+

^0,942

falls

SCHOTZESGESCHTr'L"\"DIGKEIT _-i1"\" EINER WEBMASCIiISE STB 229 Die maximalen Werte der Fadenzugspannungskräfte (Spitzenwerte) steigen demnach mit zunehmender Anfangsgeschwindigkeit des Schützens tendenziell an.

6. Schlußfolgerungen

Wir haben ein Verfahren zur Messung der Schützengeschwindigkeit an Greiferschützenwebmaschinen STB entwickelt. Die für den Durchlauf des Abstands zwischen beliebigen Meßfühlerpaaren notwendigen Zeitwerte wer- den bei dem Verfahren mittels in die Schützenführungslamelle eingebauter Meßfühler auf Lochstreifen registriert. Die Auswertung der Daten kann auf einer Rechenalllage durchgeführt werden. Das Verfahren ist - ohne Aus- hehung des Kettfadens zur Untersuchung der Schützengesch,dndigkeit an einem beliebigen Ahschnitt der Schützenbahn geeignet.

N ach diesem Verfahren wurde die Einwirkung der Vorspannung des Torsionsstabes des Schlagwerkes STB auf die Durchschnittsgeschwindigkeit des Schützens während des Fluges untersucht. Nach den Ergehnissen beträgt die maximale Relativhreite der Vertrauenshereiche der Schützengeschwindig- keit 0,4%, und im praktischen Intervall der Vorspanllung des Torsionsstabs zeigt die Schützengeschwindigkeit einen linearen Zusammenhang.

Zusammenfassung

Zur ~:[essung der Schützengeschwindigkeit wurden in die Führungslamellen des Schützens induktive JIeßfühler eingebaut. Die Durchlaufzeiten zwischen gegebenen Meß- fühlerpaaren wurden auf Lochstreifen registriert und auf dem Rechner ausgewertet.

Literatur

1. ::\"AU~IOV, W. A.: Paljetsch cselnoka na tkazkom stanke, Gislegprom, 1954, Moskwa.

2. PER:'iER, H.-HXNEL, T.: Textiltechnik, 24 No. 3 (1974) pp. 171-176) 3. SCHNEIDER, J.: Melliand Textilberichte, 37 No. 10 (1956) (pp. 1161-1166;

Melliand Textilberichte, 37 No. 11 (1956) (pp. 1277-1280) :\lelliand Textilberichte, 37 No. 12 (1956) (pp. 1383-1390) 4. SZOSU.ND, J.: Deutsche Textiltechnik, 10, No .6 (1960) (pp. 303-307) 5. WIES:'iER, L.: Textiltechnik, 24, No. 3 (1974) (pp. 160-164)

6. S. N.: Gebrauchanweisung für den Meßapparat zu Bewegungsgeschwindigkeit des Schützens Typ. M. 320. Industrieinstitut für Automatisierung und Meßtechnik l\IERA-PIAP, Lodz.

Prof Dr. 1\Hk16s JEDER_iN

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Menyhert TAKACS H-1521 B d G'h a 01' V ALO '

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