CH681465A5

CH681465A5 -

Info

Publication number: CH681465A5
Application number: CH259589A
Authority: CH
Inventors: Martin Plaschy
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1993-03-31
Also published as: EP0407824A3; EP0407824A2

Description

1

CH 681 465 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Kettspannung an Webmaschinen, mit einem über die Webbreite reichenden und von den Kettfäden teilweise umschlungenen Fühlorgan für die Kettspannung oder eine dazu proportionale Grösse.

Bekanntlich ist für einen einwandfreien Ausfall des auf einer Webmaschine hergestellten Gewebes eine ausreichend konstante Kettspannung von ausschlaggebender Bedeutung. Dazu werden sogenannte Kettspannungsregler verwendet, für deren einwandfreies Arbeiten die Messung der Kettspannung einen wesentlichen Faktor bildet. Aus der gemessenen Kettspannung werden Regeigrössen abgeleitet, mit denen Organe zur Beeinflussung der Kettspannung entsprechend angesteuert werden können.

Obwohl bisher eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Messung der Kettspannung vorgeschlagen worden ist, sind immer noch die am längsten bekannten Vorrichtungen am weitesten verbreitet, bei denen die von der ganzen Kette auf ein Umlenkorgan, beispielsweise einen Streichbaum, ausgeübte Kraft ausgenützt wird (siehe zum Beispiel DE-A 2 206 781). Diese Messung der Spannung der gesamten Kette hat vor allem den Nachteil der grossen zu bewegenden Massen, die einerseits eine gewisse Trägheit des Systems und andererseits nur relativ geringe Auslenkungen des federnd gelagerten Streichbaums zur Folge haben. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass wegen der Heranziehung aller Kettfäden zur Kraftmessung Kettspannungsunter-schiede über die Webbreite nicht erfasst werden können.

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung angegeben werden, welche einerseits auf Kettspan-nungsschwankungen möglichst trägheitslos reagiert und welche andererseits die Erkennung von Kettspannungsunterschieden über die Webbreite ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das genannte Fühlorgan nebeneinander angeordnete Sensoren zur Messung der Spannung der am jeweiligen Sensor anliegenden Kettfäden aufweist und dass eine Auswertung der gemessenen Spannungen erfolgt.

Das Fühlorgan wird also gemäss der Erfindung in eine Reihe von Einzelsensoren aufgeteilt, wodurch die Trägheit des Systems entsprechend reduziert und eine rasche Reaktion auf geringe und örtlich begrenzte Spannungsschwankungen ermöglicht wird. Jeder der Einzelsensoren ist nur noch von einer geringen Anzahl von Kettfäden umschlungen, so dass auch geringe Kettspannungsschwankungen gemessen werden können und ausserdem der Verlauf der Kettspannung über die Webbreite ersichtlich ist.

Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung der genannten Vorrichtung zur Detektion von Kettfadenbrüchen.

Zur Überwachung von Kettfadenbrüchen werden heute Lamellen verwendet, und zwar eine Lamelle pro Kettfaden. Bei Bruch eines Kettfadens fällt die betreffende Lamelle nach unten auf eine schienen-

förmige Lamellenführung und stellt dadurch einen Kontakt her, durch den die Webmaschine gestoppt wird.

Diese Lamellen weisen eine ganze Reihe von Nachteilen auf:

- Aus Gewichtsgründen müssen für verschiedene Kettmaterialien Lamellen von unterschiedlicher Dicke und Länge verwendet werden.

- Wegen der Dicke der Lamellen müssen diese auf mehrere, und zwar in der Regel auf insgesamt sechs Lamellenreihen verteilt werden, um sicherzustellen, dass sich die Lamellen beim Herunterfallen nicht gegenseitig behindern.

- Bei sehr dichten Webketten, beispielsweise bei Kettfäden von 15 den, sind sechs Lamellenreihen nicht ausreichend, und es müssen acht oder sogar zwölf Lamellenreihen verwendet werden.

- Bei der Fachöffnung können die ersten beiden Lamellenreihen an der Blattseite an der Unterseite der Lamellenstäbe anschlagen, wodurch an den Lamellen ein scharfer Grat entsteht, der zu zusätzlichen Kettfadenbrüchen führen kann. Auf diese Art beschädigte Lamellen können auch bei späteren Einziehprozessen Probleme bereiten.

Durch die Erfindung soll die Möglichkeit eröffnet werden, die konventionellen Kettwächterlamellen durch ein System zu ersetzen, welches die aufgezählten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Signal jedes Sensors auf das Auftreten einer sprunghaften Abnahme untersucht und jede derartige Abnahme als Bruch eines am jeweiligen Sensor anliegenden Kettfadens interpretiert wird.

Der Hauptgedanke der erfindungsgemässen Lösung besteht also darin, in einem definierten Bereich der Kette jeweils für eine bestimmte Kettfadenschar deren Spannung zu messen und eine sprunghafte Abnahme der gemessenen Kettspannung als Bruch eines Kettfadens der jeweiligen Kettfadenschar zu interpretieren. Dabei wird die Anzahl der Fäden einer an einem Sensor anliegenden Kettfadenschar so gewählt, dass die durch den Bruch eines Kettfadens verursachte Änderung der Gesamtspannung der Fadenschar noch gut erkennbar und damit sicher detektierbar ist. Die Detektion eines Kettfadenbruchs durch einen Sensor dient gleichzeitig zur Lokalisierung des gebrochenen Kettfadens und erleichtert dessen Reparatur.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile einer Webmaschine,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in einem grösseren Massstab,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2,

Fig. 4 ein Detail von Fig. 3 in zwei Ansichten,

Fig. 5 ein Diagramm zur Funktionserläuterung; und

Fig. 6 ein Blockschema des Schaltungsteils der erfindungsgemässen Vorrichtung.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 681 465 A5

4

Gemäss Fig. 1 besteht eine Webmaschine in bekannter Weise aus einem Kettbaum 1, von welchem die Kettfäden 2 durch eine Kettablassvorrichtung 3 über einen Streichbaum 4 und eine Fachbildevorrichtung 5 der Gewebeanschlagkante 6 zugeführt werden. Die in das durch die Fachbildevorrichtung 5 gebildete Webfach 7 eingetragenen Schussfäden werden von einer oszillierend angetriebenen Weblade 8 an die Gewebeanschlagkante 6 angeschlagen. Das auf diese Weise gebildete und mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnete Gewebe wird in bekannter Weise durch eine Abzugswalze über einen Brustbaum abgezogen und auf einem Warenbaum aufgewickelt (Gewebabzug und -aufwicklung sind nicht dargestellt).

Der Streichbaum 4 ist mit einem Fühlorgan F zur Messung der Kettspannung und/oder zur Detektion von Kettfadenbrüchen ausgerüstet; dem Fühlorgan F ist eine in Laufrichtung der Kettfäden 2 unmittelbar vor dem Streichbaum 4 angeordnete Spannwalze 10 zugeordnet. Diese dient dazu, den das Fühlorgan F umschlingenden Kettfäden 2 eine möglichst gleichmässige Grundspannung zu geben. Die Spannwalze 10 kann als statischer und mit einem Bremsbelag versehener Spannbaum oder als angetriebene Bürstenwalze ausgebildet sein, welche vorzugsweise entgegengesetzt zur Abrollrichtung des Kettbaums 1 und damit in Gegenrichtung zur Transportrichtung der Kettfäden 2 rotiert. Die Bürstenwalze bietet den zusätzlichen Vorteil, dass eventuell verschlichtete Kettfäden von ihr getrennt werden.

Das Fühlorgan F bildet entweder Teil des Streichbaums 4 und ist beispielsweise in dessen Mantel eingebaut, oder es ist mittels geeigneter Haltemittel auf dem Streichbaum abgestützt und von diesem getragen. Wenn a den Winkel zwischen der Ebene der auf den Streichbaum 4 zulaufenden und der Mittelebene der von diesem ablaufenden Kettfäden 2 bezeichnet, dann ist das Fühlorgan F vorzugsweise entlang einer Erzeugenden des Mantels des Streichbaums 4 in der Winkelhalbierenden a/2 positioniert. Während des Webprozesses wird die Position des Fühlorgans F in der Regel nicht geändert; beim Kettwechsel ist es vorteilhaft, das Fühlorgan F mit oder ohne Streichbaum 4 um 180° zu verdrehen, so dass es von Kettfäden 2 frei ist.

Als Varianten zur beschriebenen Anordnung des Fühlorgans F auf dem oder im Streichbaum 4 ist eine Anordnung auf einem drehbar ausgebildeten Streichbaum oder zwischen Kettbaum und Streichbaum oder zwischen Streichbaum und Tänzerwalze möglich. Man kann auch durch künstliche Umlen-kung nach dem Streichbaum ein Kräftedreieck erzeugen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Webmaschine von Fig. 1 im Bereich des Streichbaums 4 und Fig. 3 zeigt eine als Abwicklung dargestellte Ansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2. Wie den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, ist das Fühlorgan F durch nebeneinander aufgereihte Sensoren S1 bis Sn zur Messung der von den jeweiligen Kettfäden 2 auf den Sensor ausgeübten Kraft gebildet. Die Sensoren S1 bis Sn sind piezoelektrische Sensoren, Piezo-Folien oder Dehnungsmessstreifen; es ist auch möglich, kapazitive Sensoren zu verwenden. In diesem Fall und ebenso bei der Verwendung von Dehnungsmessstreifen, müsste jeder Sensor federnd gelagert sein, so dass die Kraftmessung durch Bestimmung des Verstellweges der Sensoren stattfinden könnte.

Die einzelnen Sensoren S1 bis Sn sind durch Trennelemente T voneinander getrennt, welche sicherstellen, dass die Anzahl Kettfäden pro Sensor konstant ist. Diese Trennelemente können so wie in Fig. 3 auf einem separaten Halter 11, oder sie können auch direkt auf dem Fühlorgan F, zwischen den einzelnen Sensoren S1 bis Sn montiert sein. Der Abstand zwischen benachbarten Trennelementen T beträgt 1 bis 2 cm, die Trennelemente T sind lamellenartig ausgebildet und weisen eine Dicke von etwa 0,2 bis 0,3 mm auf. Diese Werte sind als Richtwerte zu verstehen.

Anstatt lamellenartige Trennelemente T in Form von Trennblechen kann zur Unterteilung der Kettfäden 2 auch eine Zahnstange oder eine Schneckenwelle verwendet werden. Die Sensoren S1 bis Sn können getrennte Empfindlichkeitsbereiche aufweisen oder sie können überlappend, mit rechteck-, dreieck- oder trapezförmigen Empfindlichkeitsbereichen ausgebildet sein. Bei der Auswertung wird dann mit Vorteil eine Interpolation der Sensorsignale vorgenommen.

Fig. 4 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des Fühlorgans F, und zwar zeigt Fig. 4a eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2 und Fig. 4b einen Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 4a. Man kann Fig. 4 entnehmen, dass das Fühlorgan F einen schienenförmigen Halter 12 für die Sensoren S1, S2 aufweist und dass die Sensoren S1, S2 einander leicht überlappend und gegeneinander versetzt entlang von zwei Reihen im Halter 12 angeordnet sind. Jeder Sensor S besteht aus einem Grundelement 13 und aus einem von diesem getragenen bügelartigen Kontaktelement 14, auf welchem die Kettfäden 2 aufliegen. Die Auflagefläche des Kontaktelements 14 überragt den Halter 12 geringfügig, vorzugsweise um etwa 0,3 mm. Das Kontaktelement 14 ist ein U-fö-mig ausgebildeter Bügel mit einer Wandstärke von etwa 0,2 bis 0,5 mm.

Fig. 5 zeigt den typischen Verlauf der Kettfadenspannung während eines Webzyklus von 360°. Auf der Ordinate ist die Kettzugkraft P in cN pro Kettfaden und auf der Abszisse ist die Zeit t in Tausendstelsekunde eingetragen. Der Blattanschlag, bei dem die Kettfadenspannung ein Maximum erreicht, ist jeweils mit B bezeichnet. Die Kraftmessung pro Sensor S1 bis Sn (Fig. 3) erfolgt über einen festgelegten geeigneten Bereich von kleiner oder gleich 360° jedes Webzyklus. Anstatt der Kraft kann auch die in Fig. 5 schraffierte Fläche ausgewertet werden. Die optimale Länge des Messbereichs wird vorzugsweise empirisch ermittelt, da sie von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise Webmaschinentyp, Kettfadenmaterial, Kettspannung, Drehzahl der Webmaschine, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen beeinflusst ist.

In Fig. 6 ist die Auswertung und Regelung schematisch dargestellt. Man erkennt die Sensoren S1 bis Sn, deren Ausgänge mit einer Digitalisierungs-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 681 465 A5

6

stufe 15 verbunden sind, welche einen Verstärker und einen Analog/Digitalwandler enthält. Die Digita-lisierungsstufe 15 enthält pro Sensor S1 bis Sn einen Ausgang 16, der mit einer Auswertestufe 17 verbunden ist, von welcher entsprechende Ausgänge 18 zu einer Steuereinheit 19 führen. Ein weiterer Ausgang 20 der Auswertestufe 17 führt zu einem übergeordneten Datensystem zur Prozesssteuerung und Prozessüberwachung. Die Steuereinheit 19 besitzt drei Ausgänge 21 bis 23, von denen der Ausgang 21 zur Kettablassvorrichtung 3 und der Ausgang 22 zum Antrieb M der Webmaschine WM führt. Der Ausgang 23 führt zu einem Anzeigebalken 24 für Kettfadenbruch.

Dieser Anzeigebalken 24 weist vorzugsweise pro Sensor S1 bis Sn eine Anzeige, beispielsweise ein Lämpchen L1 bis Ln auf, so dass unmittelbar angezeigt wird, von welchem Sensor ein Kettfadenbruch detektiert worden ist, was die Reparatur gebrochener Kettfäden wesentlich erleichtert. Der Anzeigebalken 24 kann oberhalb der Kette an einer gut einsehbaren Stelle angeordnet, er kann aber auch in das Fühlorgan F (Fig. 3) integriert sein. Im letzteren Fall würde jeder Sensor S1 bis Sn ein Lämpchen L1 bis Ln aufweisen.

Über die Leitung 21 erfolgt eine Regelung der Kettablassvorrichtung 3 (Fig. 1) anhand eines Soll/ Istvergleichs der vorgegebenen und der gemessenen Kettspannung. Uber die Leitung 22 wird bei Kettfadenbruch die Webmaschine WM gestoppt.

Bei jedem Start der Webmaschine wird pro Sensor ein Referenzwert der Kettspannung gebildet und in der Auswertestufe 17 gespeichert. Wenn ein Kettfaden bricht, wird eine entsprechend kleinere Kraft gemessen. Unterschreitet diese den Referenzwert nur einen gewissen vorgegebenen Betrag, dann wird dies als Detektion eines Kettfadenbruchs interpretiert und die Webmaschine wird via Leitung 22 gestoppt. Wenn nach der Reparatur des Bruchs der betreffende Kettfaden versehentlich in eine benachbarte Messzone eingelegt, d.h. einem anderen Sensor zugeordnet wird, so entsteht daraus kein Problem, weil beim Neustart der Webmaschine neue Referenzwerte gebildet werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Referenzwerte jeweils pro Webzyklus zu messen und zu speichern. Dann könnte man gegebenenfalls auf die Trennelemente T (Fig. 3) verzichten, weil angenommen werden kann, dass sich die Kettfäden nicht innerhalb eines Webzykius zwischen den Sensoren verschieben. Man kann auch einen Quervergleich über jeweils drei benachbarte Sensoren S1 bis S3, S2 bis S4, und so weiter, machen, wodurch ein Wechsel eines Kettfadens von einem zum anderen Sensor erkennbar wäre. Hier genügt es, die Referenzwerte nur beim Start der Webmaschine zu speichern, und man kann trotzdem auf die Trennelemente verzichten.

Anstatt das Signal jedes Sensors getrennt oder gegebenenfalls zusammen mit den Signalen seiner direkten Nachbarn auszuwerten, können die Messwerte auch addiert werden. In diesem Fall würde in der Auswertestufe 17 ein Referenzwert für den Sensor S1, dann für die Sensoren S1 + S2, und so weiter gebildet und mit den entsprechenden Messwerten verglichen. Man kann auch die Mess- und Referenzwerte über ein Zeitfenster mittein, welches mit dem Schusseintrag oder mit der Fachbildung oder mit einem anderen Teil des Webzyklus synchronisiert ist, und die Auswertung anhand einer Differenzbildung zwischen zwei oder mehr als zwei Fenstern vornehmen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Auswertung der Extremwerte (Amplituden) oder charakteristischer Wendepunkte des Signals.

Der ausserodentliche Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin, dass auf die konventionellen Kettwächterlamellen verzichtet werden kann. Das bedeutet, dass auch die Verwendung der Vorrichtung als reiner Detektor für Kettfadenbrüche sinnvoll und nützlich ist. Selbstverständlich bietet die Verwendung zur Regelung des Kettablasses ebenfalls Vorteile, vor allem, wenn man bedenkt, dass der Kettablass noch immer nicht befriedigend gelöst ist. Schliesslich eröffnet die Kraftmessung mit den einzelnen Sensoren noch die Möglichkeit der Feinregulierung jeder Kettfadenschar pro Sensor, was speziell im Bereich der Randkettfäden an der Gewebeleiste von nicht zu unterschätzender Bedeutung sein kann.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Messung der Kettspannung an Webmaschinen, mit einem über die Webbreite reichenden und von den Kettfäden teilweise umschlungenen Fühlorgan für die Kettspannung oder eine dazu proportionale Grösse, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Fühlorgan (F) nebeneinander angeordnete Sensoren (S1 bis Sn) zur Messung der Spannung der am jeweiligen Sensor anliegenden Kettfäden (2) aufweist und dass eine Auswertung der gemessenen Spannungen erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis Sn) druckempfindlich ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis Sn) durch piezoelektrische Sensoren gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jedes Sensors (S1 bis Sn) 0,5 bis 3, vorzugsweise 1 bis 2 cm beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Trennelemente (T) zur geordneten Zuführung der Kettfäden (2) zu den einzelnen Sensoren (S1 bis Sn) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis Sn) und die Trennelemente (T) von einem gemeinsamen, schienenartigen Halter (12) getragen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennelemente (T) von einem in Laufrichtung der Kettfäden (2) unmittelbar vor dem Fühlorgan (F) angeordneten Halter (11) getragen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan (F) auf dem Streichbaum (4) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan (F) in der Win-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4

7

CH 681 465 A5

kelhalbierenden des Winkels (a) zwischen der Ebene der auf den Streichbaum (4) zulaufenden und der Mittelebene der von diesem ablaufenden Kettfäden (2) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine in Laufrichtung der Kettfäden (2) vor dem Streichbaum (4) angeordnete Spannwalze für die Kettfäden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannwalze durch eine gegensinnig zur Ablassrichtung des Kettbaums (1 ) angetriebene Bürstenwalze (10) gebildet ist.

12. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Detektion von Kettfadenbrüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal jedes Sensors (S1 bis Sn) auf das Auftreten einer sprunghaften Abnahme untersucht und jede derartige Abnahme als Bruch eines am jeweiligen Sensor anliegenden Kettfadens (2) interpretiert wird.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Start der Webmaschine (WM) für jeden Sensor (S1 bis Sn) ein Referenzwert der Spannung der zugeordneten Kettfäden (2) gebildet und dass die gemessene Kettspannung mit diesem Referenzwert verglichen wird.

14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert und die gemeinsame Kettspannung über einen Bereich kleiner oder gleich der Länge eines Webzykius bestimmt werden.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettzugkraft über der Zeit aufgenommen und das betreffende Integral ausgewertet wird.

16. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettspannung über ein mit dem Webzyklus synchronisiertes Zeitfenster gemit-telt wird und dass eine Differenzbildung zwischen mindestens zwei Zeitfenstern erfolgt.

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch einen Anzeigebalken (24) mit einer Anzeige (L1 bis Ln) für Kettfadenbrüche für jeden Sensor (S1 bis Sn).

18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigebalken (24) in das Fühlorgan (F) integriert ist.

19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (S1 bis Sn) ein Anzeigemittel, vorzugsweise ein Lämpchen (L1 bis Ln) aufweist.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5