用于给设备供应纤维的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于给设备供应纤维的方法和装置，所述设备被喂入以纤维絮，所述纤维絮至少部分地开松并且借助于喂入装置输送给气动的供料机，所述供料机将纤维引导到至少一个处理纤维的机器、特别是梳理机、粗梳机、开棉机或者清棉机的储存处中。

背景技术：

在清棉设备或者纺纱准备设备内部的物料流通过机械的、电动的和气动的装置来确保的。在气动地填装机器时，可以通过所选择的目标压力确定填装的密度和高度。填装的均匀性、亦即目标压力的维持决定了材料外观的均匀性。由此对维持产品的产量和质量产生影响。

传统的解决方案基于对运输材料的机器的控制装置或者调节器的手动调整，以实现充分且恒定地填装后续机器。了解期望的产量、基本的材料特性和预期的驱动值是调整操作的前提。所述步骤和了解在每次改变产量或者原材料时是必需的。此外，基于在材料特性方面的波动需要实施对生产时间的持续修正。填装的均匀性主要通过适当地、手动地选择工作点、亦即控制参数和调节参数来确定。

材料和/或材料特性(开松度、密度、湿度、温度)的变化、在清棉机器的排出方面的不确定的波动、以及在产量方面的改变本身导致在运输材料的机器的工作点方面的波动、且进而导致在后续的机器的填装方面的波动。在填装方面的波动可能导致产品的质量波动或者产量亏损。基于现有的解决方案，在一个机器或者一系列机器的工作点方面的波动仅能通过在调节值方面的持续手动干预来修正。

在文献de10064655b4中，在连接在梳理机上游的气动的输送和分配管路中安装测压仪表，该测压仪表将压力差作为电信号传导给调节器。通过控制装置使用关于时间的压力差，以便生成经修正的压力实际值，利用该压力实际值调节纤维絮运输机的驱动器。由此，能借助于压力相对于时间的曲线的斜率预见到随时间增加的、保持不变的或者减少的压力值，并且由此相应地调节纤维絮的加料。

不利于所述方法的是，对运输材料的机器的控制装置或者调节装置的调整必须手动地进行，以实现后续机器、例如梳理机的充分且恒定的填装。

技术实现要素：

本发明的任务在于，排除先前提到的缺点并且自动化地且更精确地调节物料流。

本发明通过根据权利要求1和10所述的教导解决所提出的任务；本发明的其它有利的构造特征通过从属权利要求表明。

按照根据权利要求1所述的教导，用于给设备供应纤维的方法包括调节回路，向所述设备输送纤维絮，所述纤维絮至少部分地开松并且借助于喂入装置输送给气动的供料机，所述供料机将纤维引导到至少一个处理纤维的机器的储存处中、特别是梳理机、梳毛机、开棉机或者清棉机的储存处中，在气动的供料机中测量并且进一步处理的压力实际值带入到所述调节回路中，并且在至少一个处理纤维的机器上测量并且进一步处理的、经再处理的纤维的物料流量带入到所述调节回路中，其中，调节回路借助于调节算法确定纺纱准备设备的最优的工作点并且将信号传导给喂入装置的调节元件以用于调节纤维絮的量。

利用所述值或者所属的信号，调节回路根据处理纤维的机器的额定产量和实际产量连续地确定供应纤维絮的机器的排出量。材料或者材料特性的变化、产量波动、以及其它干扰因素(例如各个机器的断开过程)自动地通过调节回路补偿。

在有利的实施方式中规定，用于调节喂入装置的信号导回到调节回路中并且在那里再次经历调节算法。在这种情况下，调节回路基于至少一个用于调节参量的信号的反馈连续地匹配于最优的工作点并且“学到”产量以及基于在材料特性方面的变化而产生的改变的效果。此外，运输材料的机器的不确定的线性误差在调节回路中处理并且补偿。在这种情况下，这总是无手动干预地进行并且独立地引起设立目标和后续机器的恒定填装的保持。

在一种优选的实施方式中，所存储的用于起动纺纱准备设备的调节算法由输送的纤维絮的恒定的物料流量出发。因此，得出适当的、自动的初值估计，该初值估计附加地将初始的学习阶段减少到最小限度。

用于处理纤维的机器或者设备的工作点通过匹配于工作条件的调节算法连续且自动地确定。

根据权利要求10所述的、用于给设备供应纤维的、按照本发明的装置，向所述设备输送纤维絮，所述纤维絮至少部分地开松并且借助于喂入装置输送给气动的供料机，所述供料机将纤维引导到至少一个处理纤维的机器的储存处中、特别是梳理机、梳毛机、开棉机或者清棉机的储存处中。本发明的特征在于，借助于至少一个调节器(所述调节器是调节回路的一部分)借助于调节算法确定所述设备的最优的工作点并且将信号传导给喂入装置的调节元件以用于调节纤维絮的量，在气动的供料机中测量并且进一步处理的压力实际值带入到所述调节回路中，并且在至少一个处理纤维的机器上测量并且进一步处理的、经再处理的纤维的物料流量带入到所述调节回路中。

根据按照本发明的装置，调节回路由总共三个调节器x1、x2和x3形成，这些调节器具有不同的功能。调节器x1和x3与调节器x2功能性地分开，因为不发生由调节器x2到调节器x1和x3的反馈。调节器x2由用于经再处理的纤维的物料流量的信号并且由经由气动的供料机准备的压力信号连续地确定供应纤维絮的机器的排出量并且通过信号z调节所属的调节元件，利用该调节元件调节用于输送纤维的驱动器进而调节用于所输送的物料流量的驱动器。信号z又导回到调节器x2中并且在那里再一次经历调节算法，由此，调节回路无手动干预地自主优化。

对所输送的纤维的已知且恒定的物料流量有少量波动的假定能实现设备快速达到处理纤维的机器的最优的工作点。

附图说明

借助于附图以示例的方式更详细地阐述本发明；

图中：

图1示出带有按照本发明的装置的框图的纺纱准备设备的示意性视图；

图2示出按照现有技术的纺纱准备设备的功能曲线图；

图3示出按照本发明的设备在设备加速时的功能曲线图；

图4示出按照本发明的设备在运行中的功能曲线图。

具体实施方式

在按照图1的纺纱准备设备中，纤维材料f由未示出的开包机经由未示出的混合机输送给清棉机1。经开棉并清洁的纤维或纤维絮由清棉机1的最后的辊经由管道2、除尘机3、鼓风机4气动地运输到气动的输送和分配管路5中，带有至少一个梳理机7的纤维絮喂料器6连接到所述输送和分配管路上。

纤维絮喂料器6具有上方的备用井道6a和下方的供应井道6b，在所述备用井道和供应井道之间可以设置有纤维絮运输装置，该纤维絮运输装置呈缓慢运行的喂入辊6c和快速运行的开棉辊6d的形式。喂入辊6c例如可以与在纤维絮喂料器6的宽度上的未示出的给棉板合作。所述给棉板可以配设有感应式的位移传感器，该位移传感器经由计算机连接到调节器上。由此，检测所运输的纤维材料的重量的变化并且将所述变化转换成电信号。

为了能确定所生产的纤维量，在每个梳理机7的出口处可以设置未示出的导条喇叭口或者备选的装置，在所述导条喇叭口下游例如布置两个送出辊。所述导条喇叭口或者备选的装置具有传感器14，利用该传感器能确定所生产的纤维量并且将用于物料流量的相应的信号传递给调节器x1和x2。

这例如可以通过弹簧加载的探测舌进行，所述探测舌能绕转动关节转动。所述探测舌与感应式的位移传感器合作，该位移传感器与调节器x1和x2连接。以这种方式可以通过与条速度相关的条粗细确定所生产的纤维量、亦即物料流量

在付诸实践时，用于物料流量的信号输入到梳理机控制装置中，该梳理机控制装置将所述值或者所属的信号传递给调节器x1和x2。

在输送和分配管路5的壁中安装有压力传感器8，该压力传感器与测量值转换器9连接。在此，所测量的压力实际值p1转换成电信号x并且输入到控制装置10、例如计算机中。在控制装置10中通过对压力差关于时间求微分产生用于经修正的压力实际值的电信号y。带有经修正的压力实际值的信号y又输送给电子的调节器x3。经由输入设备12可以将压力额定值作为基准参量输入到控制装置10和调节器x3中。在基准参量和调节参量之间的差作为信号v向调节器x2提供。

通过测量在输送和分配管路5中的压力实际值p1和在梳理机7处导出的纤维条的物料流量以及与基准参量的比较，调节回路确定纤维到清棉机中的输送速度并且进而确定输送的物料流量

为了所述调节回路在不再手动调整纤维材质或者材料波动的情况下，在对纤维球进行除料时总是找到用于纺纱准备设备的最优的工作点，本发明设置至少两个调节器x1和x2，其中，调节器x1与调节器x2功能性地分开，因为不发生由调节器x2到调节器x1的反馈。调节器x1通过梳理机控制装置请求力求达到的额定产量并且将该额定产量与当前的实际产量相比较。在额定产量和实际产量之间的调节误差作为信号u输入到调节器x2中。

调节器x2可以构造成pi(比例积分)调节器，该pi调节器在假定少量波动的情况下由已知的纤维f的物料流量出发，并且通过计算机根据当前的梳理机产量确定用于梳理机产量的最优值。因此，为了利用物料流量确定用于当前的梳理机产量的最优的工作点，调节器x2由(初值估计)恒定的纤维输送出发，其实际上可能经受宽泛的波动。利用通过调节器x2进行的初值估计可以使设备加速开动达到实际最优的工作点。将设备的上一次运行的最优的(经存储的)工作点用作用于恒定的纤维输送的原始值。通过假定调节器x2的恒定的纤维输送所述调节回路在最短的时间内实现对梳理机7的最优的工作点的接近。

除了处理来自信号u的值之外，调节器x2还处理来自调节器x3的用于基准参量和调节参量的差的信号v。当前的梳理机产量在扣除用于可变清洁度的干扰量s1的情况下作为其它值在调节器x2中处理。

调节器x2由所述三个信号u、v和连续地确定具有物料流量的供应纤维的机器的排出量。从属于其的信号z调节用于输送带和喂入辊1a、1b的调节元件驱动器20，由此可以增加或者减少纤维f的量。通过输入装置13可以限制调节元件驱动器20的转速，以便限制由于技术原因导致的最大的冲击式生产。同时，用于调节调节元件驱动器20的信号z导回到调节器x2中并且在那里间接地与信号u比较并且在考虑其它信号v和的情况下优化。在调节器x2内部，信号z与当前的纤维流量或物料流量的信号相互处理，并且将由此生成的结果与由相互处理信号u和v所得的结果处理成新的值或信号z。在调节器x2中相互处理的信号的顺序是用于调节算法的主要根据。已经估算的信号z的导回负责以信号z的新值再一次经历调节算法，由此生成微分特性。

通过导回信号z和与信号u间接校准，纺纱准备设备可以相当连续地无波动地工作。信号z的导回负责快速适应于当前的最优的工作点，由此，调节回路可以自主优化并且因此被称为“自主学习的”。

由此，可以实现另一种改进，其方式为，由梳理机的一个或多个控制装置将下一次条筒更换或者梳理机停止或者梳理机的再一次加速作为信号w输入到调节器x2中，以便考虑下一次产量波动，该产量波动能通过在输送和分配管路5中纤维多少，伴随可能有的压力改变而察觉到。

由于梳理机7的数量，输送和分配管路5更长，由此材料运行时间增加，并且因此在输送和分配管路5中的压力经受更大的波动。为了考虑这一点，在控制装置10中可以将材料运行时间确定为信号t并且输入到调节器x2中。因此，可能的是，基于压力分布关于材料运行时间的斜率预见压力波动，并且通过一个或多个鼓风机4和/或调节元件驱动器20补偿所述压力波动。

出于清楚明了的原因，在图1中仅示出一个梳理机7。通常在分配管路5上连接多个梳理机，这些梳理机全部由纤维准备设备(混合机、清棉机1、除尘机3)供应，其中，每个梳理机具有自身的纤维絮喂料器6。代替用于梳理机，所述调节回路也可以用于任意其它的处理纤维的机器或者设备、比如成网机或者用于填装纤维喂料器的纺纱准备设备。

用于调节回路的算法是这样的，使得材料或者材料特性的变化、以及产量波动和其它干扰因素(比如像各个机器的断开)通过至少一个信号的反馈(调节器x2)自动地由调节回路补偿。在这种情况下，调节回路连续地匹配于最优的工作点并且“学到”产量以及基于在材料特性方面的变化而产生的改变的效果。此外，学到并且补偿运输材料的机器的不确定的线性误差。在这种情况下，调节回路的“学习过程”总是无手动干预地进行并且独立地引起用于梳理机的最优的工作点和供应井道的恒定填装的保持。通过适当的、自动的初值估计(调节器x2)将加速阶段减少到最小限度。不再需要利用纤维数据给调节回路编程。仅必须调节由于在管道长度更长时、例如在由于其它梳理机而增加输送和分配管路5时的停机时间引起的调节回路的衰减。作为输入值，仅还需要在输入装置12中的压力额定值和在输入装置13中的最大转速。不再需要材料特定的数据，因为调节回路自动地寻找最优的工作点并且与其匹配。

即使这在该实施例中没有明确公开，调节回路也可以处理其它干扰量，比如像纤维絮的污染程度、梳理机的条子断头或者纤维絮的波动的湿度。

调节器x1、x2和x3优选安装在共同的结构组中并且不需要构造成独立的构件。

在图2至图4中的图表在横坐标上以秒示出时间。左边的纵坐标以帕斯卡表示在输送和分配管路5中的压力，同时以％(百分比)表示转速并且以kg/h(千克每小时)表示产量。右边的纵坐标表示抽象的无量纲的调节值。

图2示出按照现有技术的传统的解决方案，其中使用具有手动的工作点和固定的调节计算的调节器。运输带和喂入辊1a、1b的额定转速、额定产量和调节值计算手动地预先给定。在产量恒定时材料特性的波动可以仅通过手动地匹配工作点来补偿。

当前的产量的暂时的波动(x轴：在50-79秒期间和在90-115秒期间)同样不能可靠地补偿。这导致在压力分布中(1100pa(帕斯卡)至1450pa)的显著的波动，该压力分布严重偏离1250pa的额定压力。这又导致在供应机器的供应中(调节值0)的完全停止(用于输送带和喂入辊1a、1b的驱动器停止)并且因此导致在后续机器、例如梳理机的填装的密度中的干扰。

在图3中示出首次学习阶段，在该学习阶段中独立地优化额定产量并且逐步地加速，因为梳理机逐渐开动。同时，在输送和分配管路5中的实际压力下降并且在大约220秒之后接近于额定压力。实际产量在大约300秒之后与额定产量一致。随着梳理机的加速或者开动，用于运输带或者喂入辊1a、1b的驱动器的实际转速也逐渐提高。设备的随后的起动在更短时间内实现，因为上一次的最优的工作点存储在调节器x2中并且用作起动的起动级别。

图4示出最优的工作点的持续匹配。材料特性在产量恒定时的波动(见图表的左部)借助于“学习功能”(至少一个信号的反馈)补偿。在图表的中部和右部中示出被同样补偿的产量波动，其中，实际产量稍低于额定产量。由于至少一个信号反馈到调节回路中，所有匹配能够在填装或者产量亏损时自动地、无手动干预地并且无波动地补偿。当实际压力在短暂的波动之后接近于额定压力时，最优的工作点稍微退回并且找到其最优值。可以完全防止在供应机器的供应中的停止进而防止在填装后续机器时的显著波动并且因此可以实现在填装时、例如在装填梳理机井道时的均匀的密度和高度。

附图标记列表

1清棉机

1a、1b喂入辊

2管道

3除尘机

4鼓风机

5输送和分配管路

6纤维絮喂料器

6a备用井道

6b供应井道

6c喂入辊

6d开棉辊

7梳理机

8压力传感器

9测量值转换器

10控制装置

12输入装置

13输入装置

14传感器

20调节元件驱动器

f纤维材料

p1压力实际值

t信号

u信号

v信号

w信号

x信号

y信号

z信号

梳理机的物料流量

纤维絮的物料流量

s1干扰量

x1调节器

x2调节器

x3调节器

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于给设备供应纤维的方法，所述设备被喂入纤维絮，所述纤维絮至少部分地开松并且借助于喂入装置输送给气动的供料机，所述供料机将纤维引导到至少一个处理纤维的机器的储料器中、特别是梳理机、粗梳机、开棉机或者清棉机的储料器中，其中，借助于调节回路、利用调节算法确定所述设备的最优的工作点并且将信号传导给喂入装置的调节元件以用于调节纤维絮的量，其中在气动的供料机中测量的并且进一步处理的压力实际值被输入到所述调节回路中，并且在至少一个处理纤维的机器上测量的并且进一步处理的、有关进一步处理的纤维的物料流量被输入到所述调节回路中，其特征在于，进一步处理的纤维的物料流量、基准参量和调节参量之间的压力差、和进一步处理的纤维的物料流量的额定产量和实际产量之间的调节差输入到所述调节回路中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于调节所述喂入装置的信号导回到调节回路中并且在那里再次经历调节算法。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述气动的供料机中测量的压力实际值通过关于时间求微分转换成经修正的压力实际值并且由此产生的与压力额定值的差带入到调节回路中。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，用于起动纺纱准备设备的调节算法起始于一输送纤维絮的恒定的物料流量。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述调节回路中加工至少一个处理纤维的机器的按计划或者不按计划的波动的生产量。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述气动的供料机中的、在确定的纤维运行时间期间的波动输入到调节回路中。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，手动调节所述输送的纤维絮的最大量。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，手动调节在所述气动的供料机中的额定压力。

9.用于给设备供应纤维的装置，所述设备被喂入纤维絮，所述纤维絮至少部分地开松并且借助于喂入装置输送给气动的供料机，所述供料机将纤维引导到至少一个处理纤维的机器的储料器中、特别是梳理机、粗梳机、开棉机或者清棉机的储料器中，其中，借助于调节回路一部分的调节器(x2)、利用调节算法确定所述设备的最优的工作点并且将信号(z)传导给喂入装置的调节元件以用于调节纤维絮的量在所述气动的供料机中测量并且进一步处理的压力实际值(p1)被输入到所述调节回路中，并且在至少一个处理纤维的机器上测量并且进一步处理的、关于进一步处理的纤维的物料流量被输入到所述调节回路中，其特征在于，有关进一步处理的纤维的物料流量的信号、基准参量和调节参量之间的压力差的信号(v)和进一步处理的纤维的物料流量的额定产量和实际产量之间的调节差的信号(u)输入到所述调节器(x2)中。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，用于调节所述喂入装置的调节参量的信号(z)导回到调节器(x2)中并且在那里再次经历调节算法。

11.根据上述权利要求9至10之一所述的装置，其特征在于，在所述气动的供料机中测量的压力实际值(p1)通过关于时间求微分转换成经修正的压力实际值(y)，在调节器(x3)中与压力额定值相比较并且由此将产生的差作为信号(v)输入到调节回路中。

12.根据上述权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，至少一个处理纤维的机器的按计划的或者不按计划的波动的生产量作为信号(w)输入到调节器(x2)中。

13.根据上述权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，测量在所述气动的供料机中的纤维运行时间并且将其作为信号(t)输入到调节器(x2)中。

14.根据上述权利要求9至13之一所述的装置，其特征在于，所述喂入装置构造为通过可调节的驱动器驱动的输送带和/或喂入辊(1a、1b)，其中，能手动调节所述驱动器(20)的最大转速。

15.根据上述权利要求9至14之一所述的装置，其特征在于，所述气动的供料机至少构造为输送和分配管路(5)，所述输送和分配管路的额定压力能手动调节。