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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstrecken von mindestens
einem Faserband mittels einer regulierten Spinnereivorbereitungsmaschine, insbesondere
Karde oder Strecke, welche hintereinander angeordnete Verzugswalzenpaare
aufweist, wobei der Querschnitt oder die Masse oder die Dichte des
mindestens einen Faserbandes oder die Schwankungen einer dieser
Meßgrößen stromaufwärts der
Walzenpaare gemessen wird und auf Grundlage der entsprechenden Meßsignale
die Drehgeschwindigkeit mindestens einer Walze eines ersten Walzenpaares über einen
ersten Regelkreis und die Drehgeschwindigkeit mindestens einer Walze
eines zweiten Walzenpaares über
einen zweiten Regelkreis geregelt werden. Des weiteren betrifft
die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff
von Anspruch 13.
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Spinnereivorbereitungsmaschinen
wie Karden oder Strecken dienen dem Zweck, aus dem vorgelegten Textilmaterial
(beispielsweise Baumwolle, Polyester, Mischungen hiervon) ein möglichst
gleichmäßiges Textilmaterial
zu bilden. Hierzu weisen die Maschinen oftmals ein reguliertes Streckwerk
auf, um anhand von vor dem Streckwerk gemessenen Bandschwankungen
(im Querschnitt, in der Masse, in der Dichte) in Bandlaufrichtung
hintereinander angeordnete Verzugsorgane entsprechend den ermittelten
Schwankungen anzusteuern. Bei Strecken werden diese Verzugsorgane üblicherweise
von mehreren hintereinander angeordneten Walzenpaaren gebildet,
zwischen denen das oder die Faserbänder entlang der jeweiligen
sog. Klemmlinie in Bandquerrichtung geklemmt werden. Da die Walzenpaare unterschiedliche, in
Bandlaufrichtung zunehmende Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen,
wird der aus einem oder mehreren Faserbändern bestehende Faserverbund
verstreckt und vergleichmäßigt. Zur
Bildung einer Rückmeldung
im geschlossenen Regelkreis oder zur Kontrolle der Vergleichmäßigung und ggf.
zur Auslösung
eines Maschinenstopps bei zu großen Bandnummernschwankungen
ist zudem in den meisten Fällen
eine zweite Meßeinrichtung
am Ausgang des Streckwerks vorgesehen.
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Zumeist
werden mechanische Abtastvorrichtungen zur Bandquerschnittsmessung
eingesetzt. Beispielsweise weist die Rieter-Strecke RSB D35 vor dem
Streckwerk ein Paar von Abtastscheiben mit zueinander parallelen
Achsen auf, wobei eine erste Abtastscheibe ortsfest angeordnet und
die zweite Abtastscheibe ortsbeweglich und gegen die erste vorgespannt
ausgebildet ist. Das oder die Faserbänder werden in einem Spalt
zwischen einer Umfangsnut der ersten Abtastscheibe und einem umfangseitigen Ring
der zweiten Abtastscheibe hindurchgeführt, wobei die ortsbewegliche
Abtastscheibe entsprechend den Masseschwankungen des oder der Faserbänder ausgelenkt
wird. Die Auslenkbewegungen werden von einem Signalwandler in elektrische
Spannungswerte umgewandelt und an einen Regulierprozessor zur Ansteuerung
der Walzenpaare des Streckwerks weitergegeben. Die Ansteuerung erfolgt
im sog. Regeleinsatzpunkt, der die Wegstrecke zwischen der Meßeinrichtung
und dem fiktiven Verzugspunkt im Streckwerk bezeichnet. Oftmals
wird auch der Regeleinsatzpunkt mit diesem Verzugspunkt gleichgesetzt.
Der Regeleinsatzpunkt läßt sich
bekanntermaßen
empirisch und/oder rechnerisch ermitteln, worauf hier nicht näher eingegangen
werden muß.
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Zur
Ermittlung der Bandschwankungen kann die Meßeinrichtung die Masse, die
Dichte und/oder den Querschnitt des Faserbandes ermitteln. Bei mechanischen
Bandabtastungen wird üblicherweise
der Querschnitt des Bandes in regelmäßigen Abständen ermittelt, beispielsweise
jeden halben Zentimeter.
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Bei
Mikrowellensensoren hingegen wird die Dichte bzw. die Masse pro
Längeneinheit
gemessen.
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Nachteilig
bei den bekannten Verzugseinrichtungen von Spinnereivorbereitungsmaschinen ist,
daß die
Ausregulierung von Bandschwankungen aufgrund der Masseträgheiten
der beteiligten Maschinenelemente nicht optimal ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren bzw.
die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden,
daß ein präziserer
Verzug eines oder mehrerer Faserbänder erhalten wird.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung der eingangs
genannten Art durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 13
gelöst.
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Die
Meßwerte
zur Masse oder zur Dichte oder zum Querschnitt des mindestens einen
Faserbandes können
entweder absolut oder bezogen auf einen konstanten Wert verarbeitet
werden, wobei im letzteren Fall die Bandschwankungen sich als Verdickungen
bzw. Dickstellen (unterschiedlichster Länge) oder als Verschmälerungen
bzw. Dünnstellen
(unterschiedlichster Länge)
darstellen.
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Die
Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die vor
dem Streckwerk erhaltenen Abtastsignale hinsichtlich ihrer Amplituden
in mindestens zwei Regelkreisen verarbeitet werden, um somit die
Flexibilität
und die Genauigkeit bei der Ansteuerung der Verzugsorgane bzw. Walzen
zu erhöhen.
Somit kann eine Teilamplitude der Bandschwankungen in einem Regelkreis,
eine andere Teilamplitude in mindestens einem anderen Regelkreis ausreguliert
werden. Die gesamte Regulierarbeit wird nicht von einem einzigen
Walzenpaar geleistet.
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Dementsprechend
zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
dadurch aus, daß jedem
Regelkreis eine eigene Verzögerungseinheit
(insbesondere FIFO-Speicher – First-In-First-Out) zugeordnet ist, in
welchen den Meßsignalen
entsprechende Spannungswerte bis zum Abruf zur Ausregelung der Teilamplitude
im jeweiligen Regeleinsatzpunkt zwischengespeichert werden. Die
beiden Regeleinsatzpunkte sind hierbei in verschiedenen Verzugsfeldern des
Streckwerks vorgesehen.
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In
einer vorteilhaften und besonders einfachen Ausführungsvariante ist eine feste
Quote hinsichtlich der Aufteilung der Teilamplituden vorgebbar bzw.
vorgegeben. In einem Regelkreis werden beispielsweise stets 30%
der Bandschwankungen und in einem anderen Regelkreis stets die restlichen
70% ausreguliert. Falls ein dritter Regelkreis hinzutritt, wird
die Aufteilung derart vorgenommen, daß die Summe der Teilamplituden
ebenfalls 100% beträgt. Die
Quotenverteilung kann vorzugsweise an der Maschine eingestellt und/oder
von der Maschine automatisch vorgenommen werden, falls bekannte
Parameter eingegeben werden, beispielsweise Art und/oder bekannte
Eigenschaften des vorgelegten Textilmaterials. Auch können besonders
bevorzugt die Maschinendynamik bzw. Massenträgheitsmomente explizit berücksichtigt
werden (s.u.).
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Alternativ
wird eine dynamische Verteilung der Teilamplituden vorgenommen,
die sich nach verschiedensten Kriterien richten kann, beispielsweise nach
Größe und Verteilung
der Bandschwankungen. Auch kann eine rechnerische Simulation auf
Grundlage der vor dem Streckwerk erhaltenen Meßsignale von einer Rechnereinheit
der Maschine durchgeführt werden,
um die jeweilige optimale Amplitudenverteilung zu berechnen.
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Vorteilhaft
ist, wenn größere Teilamplituden mit
Hilfe eines Antriebsstranges, von dem die jeweiligen Walzen einen
Teil darstellen, ausreguliert werden, der eine relativ geringe Massenträgheit aufweist.
Kleinere Teilamplituden können
in einem Antriebsstrang mit größerer Massenträgheit ausreguliert
werden.
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Die
Amplitudenverteilung wird vorteilhafterweise vorgenommen, bevor
die Spannungswerte zu den Meßsignalen
in den Verzögerungseinheiten
zwischengespeichert werden. Hierzu kann ein der Meßeinrichtung
nachgeschalteter Amplitudenverteiler vorgesehen sein, der auf statischer
oder dynamischer Basis die Gesamtamplitude hinsichtlich der Bandschwankungen
in Teilamplituden aufteilt und diese an die entsprechenden Verzögerungseinheiten weiterleitet.
Vorteilhafterweise berücksichtigt
der Amplitudenverteiler hierbei, daß die Regeleinsatzpunkte unterschiedlich
sind, so daß die
Spannungswerte zu den Teilamplituden für den stromabwärtigen Regeleinsatzpunkt
später
in der entsprechenden Verzögerungseinheit
abgespeichert werden als diejenigen für den vorgelagerten, stromaufwärtigen Regeleinsatzpunkt
in der zugehörigen
Verzögerungseinheit.
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Alternativ
zu einem den Verzögerungseinheiten
vorgeschaltetem Amplitudenverteiler kann die Amplitudenverteilung
sowie der Weg- bzw. Zeitversatz hinsichtlich der unterschiedlichen
Regeleinsatzpunkte in den verschiedenen Verzugsfeldern auch in einer
nachgeschalteten Rechnereinheit berechnet werden. Hierbei sind verschiedene
Ausführungen möglich. Bei
einer Ausführungsform
ist lediglich eine Verzögerungseinheit
zwischen Meßeinrichtung
und Recheneinheit vorgesehen, welche in bekannter Weise die Spannungswerte
zur Gesamtamplitude gemäß dem First-In-First-Out-Prinzip
zwischenspeichert. Die Recheneinheit verarbeitet diese Werte dann
auf zweierlei Art, einerseits zur Berechnung der Sollwerte für den ersten
Regelkreis, um diese dann zur Ausgabe an diesen Regelkreis abzurufen,
und andererseits zur Zwischenspeicherung in einer zweiten Verzögerungseinheit
nach Berechnung der zugehörigen
Soll-Teilamplitude für
den zweiten Regelkreis und zum nachfolgenden Abruf, wenn das zu
verstreckende Bandstück
den Regeleinsatzpunkt im Verzugsfeld des zweiten Regelkreises erreicht.
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Die
Verzögerungseinheiten,
in denen die Spannungswerte zu den verschiedenen Teilamplituden
abgespeichert sind, können
in einer Ausführungsform
unabhängig
voneinander sein. Alternativ können
die Werte in der einen Verzögerungseinheit auf
die Werte in der anderen Verzögerungseinheit bezogen
sein (hierbei vorzugsweise den Abstand der beiden zugehörigen Regeleinsatzpunkte
berücksichtigend).
Beispielsweise werden die Spannungswerte in der einen Verzögerungseinheit
mit einem Faktor multipliziert, so daß die Summe der Spannungswerte in
den beiden Verzögerungseinheiten
die Gesamtamplitude der Bandschwankungen ergibt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
bieten sich insbesondere dann an, wenn bei drei aufeinander folgenden Walzenpaaren
ein Eingangswalzenpaar und ein Mittelwalzenpaar ein Vorverzugsfeld
und das Mittelwalzenpaar und ein Ausgangswalzenpaar ein sich stromabwärtig anschließendes Hauptverzugsfeld
bilden, und wenn sowohl der Vorverzug als auch der Hauptverzug durch
Regelung der Antriebe von mindestens zwei der drei Walzenpaare variabel
sind.
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Es
bietet sich bei der vorgenannten Vorrichtung an, daß in dem
ersten Regelkreis die Drehgeschwindigkeit mindestens einer Eingangswalze
und in dem zweiten Regelkreis die Drehgeschwindigkeit mindestens
einer Mittelwalze geregelt wird. Mittels des Eingangswalzenpaares
wird hierbei ein Verzug im Vorverzugsfeld erreicht (solange nicht
das Mittelwalzenpaar dieselbe Umfangsgeschwindigkeit aufweist),
während
die Ansteuerung des Antriebs für
das Mittelwalzenpaar Auswirkungen sowohl auf den Vorverzug als auch
auf den Hauptverzug haben kann. In einem Ausführungsbeispiel wird das Mittelwalzenpaar
derart angetrieben, daß es
lediglich den Hauptverzug betrifft. Hierbei muß das Eingangswalzenpaar gleichfalls
entsprechend angesteuert werden, um im Moment der Ausregulierung
von Bandschwankungen im Hauptverzugsfeld nicht einen weiteren Verzug
im Vorverzugsfeld zu bewirken. Während
des Hauptverzugs muß dann
in diesem Ausführungsbeispiel
das Eingangswalzenpaar dem Mittelwalzenpaar nachfolgen.
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Allgemein
ausgedrückt
bedeutet dies, daß das
stromaufwärtige
Walzenpaar zweier benachbarter Walzenpaare, die verschiedenen Regelkreisen zugehören, eine
mit dem stromabwärtigen
Walzenpaar synchronisierte und gleich große Bewegungskomponente ausführt, welche
mit der Bewegungskomponente hinsichtlich der Ausregulierung der
entsprechenden Teilamplitude im zugehörigen Verzugsfeld zu einer
Gesamtbewegung summiert wird. Das stromaufwärtige Walzenpaar wird also
auf Grundlage mehrerer überlagerter
Drehzahlverläufe
angesteuert, die sich aus der Synchronisation der zwei aufeinanderfolgenden
Walzenpaare einerseits und den für den
Verzug des nachfolgenden Bandstücks
im stromaufwärtigen
Verzugsfeld notwendigen Drehzahländerungen
andererseits ergeben.
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Die
vorgenannte Ausregulierung von Bandschwankungen mittels Eingangs- und Mittelwalzenpaar
bedingt, daß sowohl
im Vorverzugsfeld als auch im Hauptverzugsfeld jeweils ein Regeleinsatzpunkt existiert;
der den fiktiven bzw. idealen Verzugsort für das mindestens eine Faserband
im jeweiligen Verzugsfeld markiert. Dementsprechend ist es bei einer Ausführungsform
von Vorteil, wenn in jedem Verzugsfeld mindestens ein Druckstab
vorgesehen ist, der in oder nahe dem jeweiligen Regeleinsatzpunkt angeordnet
ist. Hierbei entspricht der Abstand der beiden Druckstäbe der Differenz
der beiden Regeleinsatzpunkte. Jedoch ist es nicht zwingend, in
jedem Verzugsfeld mindestens einen Druckstab vorzusehen.
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Werden
Eingangs- und Mittelwalzenpaar zur Regulierung angesteuert, kann
das Ausgangswalzenpaar – während des
normalen Produktionsbetriebs, d.h. nicht während des Herauf- und Herunterfahrens
der Maschine – entweder
mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben oder ebenfalls – in einem
dritten Regelkreis – geregelt
angetrieben werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
werden nur das Eingangs- und das Ausgangswalzenpaar mittels voneinander
getrennter Regelkreise angetrie ben, während die Mittelwalze im normalen
Produktionsbetrieb mit konstanter Geschwindigkeit umläuft. In
diesem Fall ist der erste Regelkreis für das Eingangswalzenpaar zuständig und
der zweite Regelkreis für
das Ausgangswalzenpaar. Gleichfalls ist der geregelte Antrieb des
Mittelwalzenpaares mittels eines ersten Regelkreises und der geregelte
Antrieb des Ausgangswalzenpaares mittels eines zweiten Regelkreises
möglich,
während
das Eingangswalzenpaar mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben
wird.
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Bei
allen genannten Ausführungsformen
ist es bevorzugt, wenn für
die Walzenpaare jeweils ein separater Antrieb vorgesehen ist, vorzugsweise
jeweils ein Elektromotor, der vorteilhafterweise Teil eines Servoantriebs
ist. Die jeweiligen Elektromotoren können hierbei weitere Maschinenelemente
antreiben, zweckmäßigerweise über Treibriemen
o.ä.. Beispielsweise
kann der Elektromotor für
das Eingangswalzenpaar zugleich ein dem Streckwerk vorgelagertes
Meßwalzenpaar
antreiben. Auch kann der Elektromotor für das Ausgangswalzenpaar ein
dem Streckwerk nachgelagertes Kalanderwalzenpaar antreiben und ggf.
zusätzlich
einen Drehteller zur Ablage des verstreckten Faserbandes in eine
Spinnkanne.
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Zusätzlich zur
erfindungsgemäßen amplitudenbezogenen
Ausregulierung, d.h. der Ausregulierung nach Teilamplituden in verschiedenen
Regelkreisen, können
vorteilhafterweise auch weitere Parameter bzw. Meßgrößen bei
der Ausregulierung berücksichtigt
werden, beispielsweise hinsichtlich der Zugehörigkeit von Meßsignalanteilen
zu verschiedenen Frequenzbereichen. Es ist somit beispielsweise möglich, den
in einem Regelkreis auszuregulierenden Anteil an der Gesamtamplitude
zu erhöhen
(dynamische Aufteilung, s.o.), wenn eine hochfrequente Bandstörung vorhanden
ist. Wenn beispielsweise eine kurze Dickstelle auszuregulieren ist,
kann ein Antriebsstrang mit einer relativ geringen Masseträgheit, der
somit die betreffenden Walzen schnell auf die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit
antreiben und auch wieder abbremsen kann, zusätzliche Amplitudenanteile ausregulieren.
Mit anderen Worten können
nach dem Vorgesagten niederfrequente Meßsignalanteile zur Steuerung
von Maschinenelementen (einschließlich Walzen) mit höherem Massenträgheitsmoment
und höherfrequente
Meßsignalanteile
zur Steuerung von Maschinenelementen (einschließlich Walzen) mit niedrigerem
Massenträgheitsmoment
herangezogen werden.
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Die
mindestens eine dem Streckwerk vorgelagerte Meßeinrichtung ist beispielsweise
als mechanische Abtastvorrichtung, als Kondensatormeßeinrichtung
oder als auf Mikrowellen basierende Abtastvorrichtung für mindestens
ein Faserband (FB) ausgebildet.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung der Ausregulierung
von Dick- und Dünnstellen
im Vorverzugs- und im Hauptverzugsfeld.
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3 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
und
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4 eine
schematische Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In 1 ist
ein reguliertes Streckwerk 1 zum Verstrecken mindestens
eines Faserbandes FB gemäß der Erfindung
dargestellt. Das Streckwerk 1 weist ein Vorverzugsfeld,
das von einem Eingangswalzenpaar 5 und einem Mittelwalzenpaar 6 definiert ist,
sowie ein Hauptverzugsfeld auf, wobei letzteres von dem Mittelwalzenpaar 6 und
einem Ausgangswalzenpaar 7 aufgespannt ist. Im Vorverzugsfeld
ist hierbei ein Druckstab 8 und im Hauptverzugsfeld ein Druckstab 9 angeordnet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 werden
Bandschwankungen sowohl im Vorverzugs- als auch im Hauptverzugsfeld
ausreguliert, wobei in jedem Verzugsfeld erfindungsgemäß ein Teil
der Gesamtamplitude hinsichtlich der Bandschwankungen ausreguliert
wird.
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Dem
Streckwerk 1 sind ein Verdichtungstrichter 2 und
eine Meßeinrichtung 3 vorgeschaltet. Die
Meßeinrichtung 3 umfaßt vorliegend
zwei Abtastscheiben, wobei beide Abtastscheiben gegenläufig rotieren.
Die eine Abtastscheibe ist ortsfest angeordnet und die andere radial
beweglich auslenkbar gegen diese vorgespannt. In der Meßeinrichtung 3 ist des
weiteren ein Signalwandler integriert, der die Auslenkbewegungen
der beweglichen Abtastscheibe in elektrische Spannungswerte umwandelt.
Alternativ können
andere mechanische oder berührungslose Meßeinrichtungen,
beispielsweise basierend auf kapazitiver Meßtechnik oder mit Hilfe von
Mikrowellen, eingesetzt werden.
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Im
Anschluß an
das Streckwerk 1 lenkt eine Umlenkoberwalze 10 das
verstreckte Faserband FB''' zu einem Kalanderwalzenpaar 12,
dem ein Vliestrichter 11 vorgeschaltet ist. Im Anschluß an das
Kalanderwalzenpaar 12 wird das Faserband FB in einen Bandkanal
eines rotierenden Drehtellers 13 eingeführt, um von diesem in eine
auf einer rotierenden Plattform 15 stehenden Spinnkanne 14 abgelegt
zu werden. In den Kalanderwalzen 12 ist eine nicht näher dargestellte
zweite Meßeinrichtung
integriert, welche den Querschnitt oder die Masse oder die Dichte
des resultierenden Faserbandes FB''' an eine Recheneinheit 20 zurückmeldet
und zu dessen Überwachung
dient. Beispielsweise kann sich die Maschine bei Über- oder
Unterschreiten von Grenzwerten automatisch abschalten.
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Die
Spannungswerte von der dem Streckwerk 1 vorgelagerten Meßeinrichtung 3 werden
an einen Amplitudenverteiler 21 weitergegeben, der zudem mit
einem Taktgeber 4 verbunden ist. Der Taktgerber 4,
der mit einer der beiden Abtastscheiben der Meßeinrichtung 3 (in
der 1 die obere) gekoppelt ist, erzeugt eine bestimmte
Anzahl von Takten bzw. Impulsen pro Umdrehung dieser Abtastscheibe,
wobei diese Anzahl ein Maß für die sog.
Transportlänge des
mindestens einen durch die Meßeinrichtung 3 laufenden
Faserbandes FB darstellt.
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Im
Amplitudenverteiler 21 werden die Meßwerte (absolute Werte oder
Relativwerte bezogen auf einen konstanten Banddickenwert oder Bandquerschnittswert
oder Bandmassenwert), die eine Gesamtamplitude aufweisen, entsprechend
den Takten des Taktgebers 4 diskretisiert und in Teilamplituden aufgeteilt.
Die Aufteilung in Teilamplituden kann hierbei nach einer vorgegebenen
festen Quote erfolgen oder dynamisch sein, beispielsweise unter
Mitberücksichtigung
der Frequenzverteilung der Bandschwankungen und/oder der Massenträgheiten
der jeweiligen Antriebsstränge
der verschiedenen Regelkreise. Bei der Berücksichtigung der Frequenzverteilung
sind im Amplitudenverteiler 21 noch Berechnungen bzw. Auswertungen
erforderlich.
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Vom
Amplitudenverteiler 21 werden Spannungswerte zu je einer
Teilamplitude an zwei Verzögerungseinheiten 16, 17 weitergeleitet,
die jeweils von einen elektronischen Speicher in Form eines FIFO
(First-In-First-Out) gebildet und vorliegend Teil der Recheneinheit 20 sind.
Die Recheneinheit 20 ist beispielsweise ein Mikrocomputer
mit einem Mikroprozessor. Auch der Amplitudenverteiler 21 kann
in die Recheneinheit 20 integriert sein. Entsprechend der
Takte vom Taktgeber 4 werden die Spannungswerte in den
Verzögerungseinheiten 16, 17 zurückgehalten,
wobei zudem der vom Faserband FB zurückgelegte Weg zwischen der
Meßeinrichtung 3 und dem
jeweiligen fiktiven bzw. idealen Verzugspunkt im Vorverzugsfeld
bzw. im Hauptverzugsfeld berücksichtigt
wird. Der Abstand zwischen Meßort
der Meßeinrichtung 3 und
dem jeweiligen Verzugsort wird auch Regeleinsatzpunkt genannt. Im
allgemeinen Sprachgebrauch wird der Verzugspunkt im jeweiligen Verzugsfeld
ebenfalls als Regeleinsatzpunkt bezeichnet. Möglichst in diesem Punkt wird auch
der jeweilige Druckstab 8 bzw. 9 plaziert. Wenn
das Faserband FB' bzw.
FB'' mit dem auszuregulierenden Bandstück den fiktiven
Verzugspunkt im Vorverzugs- bzw. im Hauptverzugsfeld des Streckwerks 1 erreicht,
wird der in den Verzögerungseinheiten 16 bzw. 17 gespeicherte
Wert in einer Verarbeitungseinheit 19 der Recheneinheit 20 weiterverarbeitet,
um gemäß der gewünschten
Verzugseinstellung die Drehzahl der betroffenen Streckwerkswalzen
zu berechnen.
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Der
Amplitudenverteiler 21 ist vorliegend derart ausgebildet,
daß er
die Regeleinsatzpunkte der beiden Verzugsfelder kennt (vom Bedienpersonal empirisch
ermittelt und eingegeben, voreingestellt oder automatisch berechnet)
und daher die Spannungswerte mit den Teilamplituden zeitversetzt
an die Verzögerungseinheiten 16, 17 weitergibt.
Somit erhält
die Verarbeitungseinheit 19 zu gleichen Zeiten Spannungswerte
von den Verzögerungseinheiten 16, 17,
die nicht demselben Bandstück
entsprechen, sondern die um die beiden Regeleinsatzpunkte verschoben
sind. Die Weg- bzw. die Zeitdifferenz (wobei letztere neben dem
Weg von der Zuliefergeschwindigkeit des mindestens einen Faserbandes
FB abhängt)
der beiden Regeleinsatzpunkte entspricht in 1 dem Abstand
der beiden Druckstäbe 8, 9.
Alternativ kann der Amplitudenverteiler 21 die Spannungswerte
zu gleichen Bandstücken
zeitgleich an die Verzögerungseinheiten 16, 17 weitergeben,
wobei anschließend
in der Verarbeitungseinheit 19 der Abstand der Regeleinsatzpunkte
berücksichtigt
wird.
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Zur
Ausregulierung im Vorverzugsfeld ist ein erster Regelkreis 30 vorgesehen,
dessen Regler 31 von der Verarbeitungseinheit 19 – gemäß den verzögerten Spannungswerten
in der Verzögerungseinheit 16 – einen
Sollwert hinsichtlich des Querschnitts bzw. der Masse bzw. der Dichte
für das
aus dem Vorverzugsfeld austretende Faserband FB' erhält.
Der Regler 31 gibt diesen Sollwert an einen Motor 32 weiter. Die
Regelung in dem Regelkreis 30 wird durch einen Tachogenerator 33 komplettiert,
der die Drehzahl des Motors 32 an den Regler 31 zurückmeldet.
Der Motor 32 treibt vorliegend neben der Eingangunterwalze 5a zusätzlich mindestens
eine Abtastscheibe der Meßeinrichtung 3 an.
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Zur
Regelung des Mittelwalzenpaares 6 gibt die Recheneinheit 20 gemäß den verzögerten Spannungswerten
in der Verzögerungseinheit 17 einen Sollwert
an einen mit einem Tachogenerator 38 verbundenen Regler 36 eines
zweiten Regelkreises 35, dessen Motor 37 in ein
Differentialgetriebe 24 treibt, welches die untere Walze 6a des
Mittelwalzenpaares 6 antreibt. Das Differentialgetriebe 24 erhält von einem
Hauptmotor 22 eine Grunddrehzahl, die über eine zwischen dem Hauptmotor 22 und
dem Differentialgetriebe 24 zwischengeschaltete Drehzahleinstelleinheit 23 einstellbar
ist. Der Hauptmotor 22 seinerseits treibt direkt die untere
Walze 7a des Ausgangswalzenpaares 7 an, wodurch
eine konstante Bandauslaufgeschwindigkeit erhalten wird. Zudem treibt
der Motor 22 auch zumindest eine der Kalanderwalzen 12 an.
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In 2a ist
schematisch der Amplitudenverlauf ΔA eines auszuregulierenden Bandstücks dargestellt,
der um einen konstanten Massen-, Dicken- oder Querschnittswert schwankt.
Auf eine Dickstelle I folgt eine Dünnstelle I, an die sich wiederum
eine Dickstelle II anschließt.
Nach Aufteilung dieses Gesamtsignals mit einer Gesamtamplitude im Amplitudenverteiler 21 werden
Spannungswerte mit Teilamplituden ΔA1 und ΔA2 (s.a. 1), deren
Summe gleich der Gesamtamplitude ist, in den Verzögerungseinheiten 16 bzw. 17 abgespeichert.
In der 2b sind diese Verzögerungseinheiten 16, 17 als FIFO 1 und
FIFO 2 bezeichnet. Vorliegend ist eine statische Quote
von ca. 1:2 eingestellt, d.h. 33% der Gesamtschwankungsamplitude
werden in dem ersten Regelkreis 30 und 66% in dem zweiten
Regelkreis 35 ausgeregelt. Der Einfachheit halber ist in 2b nicht
der Versatz der beiden Regeleinsatzpunkte berücksichtigt.
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In 2c ist
der Amplitudenausgleich in dem ersten Regelkreis 30 (oben:
Ausregulierung im Vorverzugsfeld) und in dem zweiten Regelkreis 35 (unten:
Ausregulierung im Hauptverzugsfeld) dargestellt. Der Amplitudenausgleich
im ersten Regelkreis 30 wird durch Drehzahländerungen Δn der Eingangsunterwalze 5a realisiert,
wobei ein funktioneller Zusammenhang zu den auszugleichenden Teilamplituden
besteht. Zum Ausgleich der Dickstelle I muß die Eingangswalze 5a langsamer
drehen (negative Werte der durchgezogenen Linie in 2c oben),
während
zur Ausregulierung der Dünnstelle
I die Eingangsunterwalze 5a sich schneller drehen muß (positive
Werte der gestrichelten Linie in 2c oben). Bei
der Dickstelle II muß die
Drehzahl der Walze 5a hingegen wieder gedrosselt werden
(negative Werte der gepunkteten Linie in 2c oben).
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Die
nur teilweise ausgeregelte Dickstelle I erreicht nachfolgend das
Hauptverzugsfeld, in welchem die restliche Teilamplitude mittels
des zweiten Regelkreises 35 ausreguliert werden muß. Dementsprechend
muß die
Mittelunterwalze 6a langsamer drehen (negative Werte der
durchgezogenen Linie in 2c unten),
wenn die Ausgangsunterwalze 7a mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit
weiter rotiert. Am Ausgang des Streckwerks 1 ist somit
die Dickstelle I ausreguliert. Entsprechendes gilt für die Ausregulierung
der Dünnstelle
I und der Dickstelle II im Hauptverzugsfeld (nicht mehr dargestellt).
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Allerdings
muß berücksichtigt
werden, daß der
langsamere Lauf der Mittelunterwalze 6a auch Auswirkungen
auf das Vorverzugsfeld hat. Da hier kein zusätzlicher Verzug durch die Regulierung
im Hauptverzugsfeld erfolgen soll, muß die Eingangsunterwalze 5a der
Mittelunterwalze 6a bei der Ausregulierung der Dickstelle
I nachfolgen bzw. mit dieser synchronisiert werden (negative Werte
der lang-gestrichelten, mit „Nachfolge" bezeichneten Linie
in 2c oben). Diese Nachfolge-Komponente ist mit den
Komponenten zur Ausregulierung der nachfolgenden Dick- und Dünnstellen
im Vorverzugsfeld zu summieren. Es ergibt sich in der Summe somit
die strichpunktierte Linie (in 2c oben
mit „gesamt" bezeichnet und der
besseren Darstellung halber leicht nach unten versetzt dargestellt),
welche die Ausregulierungsamplituden bzw. die entsprechenden Drehzahländerungen
der Eingangsunterwalze 5a wiedergibt.
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In 1 ist
die Berücksichtigung
dieser Nachfolge- bzw. Synchronisierungsbedingung durch die gestrichelten
Linien in der Verarbeitungseinheit 19 symbolisiert. Es
ist hierbei angedeutet, daß der erste
Regelkreis 30 die Informationen aus der zweiten Verzögerungseinheit 17 benötigt, um
die entsprechende Bewegungskomponente berücksichtigen zu können. Bei
einer statischen Quote (s.o.) kann diese Bewegungskomponente auch
aus den Spannungswerten der ersten Verzögerungseinheit 16 selbst
berechnet werden (immer unter Berücksichtigung der verschiedenen
Regeleinsatzpunkte). Alternativ wird die Drehzahl der Mittelunterwalze 6a gemessen,
in die Verarbeitungseinheit 19 zurückgeführt und dort zur Berechnung
der für
die Synchronisation benötigten
Bewegungskomponente der Eingangsunterwalze 5a verwendet.
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In
der 3 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, bei der voneinander getrennte Antriebe für das Eingangswalzenpaar 5,
das Mittelwalzenpaar 6 und das Ausgangswalzenpaar 7 vorgesehen
sind. Der Antriebsstrang und der Regelkreis 30 für die Eingangsunterwalze 5a sind
identisch zur Ausführungsform gemäß der 1.
Jedoch ist für
die Mittelunterwalze 6a ein eigener zweiter Regelkreis 40 mit
Regler 41, Motor 42 und Tachogenerator 43 vorgesehen.
Der entsprechende Antriebsstrang weist eine nur sehr geringe Massenträgheit auf
und kann somit besonders vorteilhaft einen hohen Anteil an der Gesamtamplitude
der auszuregulierenden Bandschwankungen übernehmen.
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Auch
die Ausgangsunterwalze 7a wird in einem eigenen Regelkreis 50 mit
Regler 51, Motor 52 und Tachogenerator 53 angetrieben,
wobei der Motor 52 zusätzlich
mindestens eine Kalanderwalze 12 antreibt. Bei der Ausführungs form
gemäß der 3 ist ein
eigener Regelkreis 50 prinzipiell nicht notwendig, wenn
die Maschine mit konstanter Auslauf- bzw. Liefergeschwindigkeit
betrieben werden soll. Hier würde auch
ein ungeregelter Motor entsprechend der 1 genügen (s.
dort Motor 22).
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Gemäß den Ausführungsbeispielen
der 1 und 3 werden lediglich das Eingangswalzenpaar 5 und
das Mittelwalzenpaar 6 für die Regulierung herangezogen,
wobei die Aufteilung der Gesamtamplitude zu den Bandschwankungen
nach einem festen Prozentsatz oder dynamisch eingestellt sein kann.
Für letzteres
ist es beispielsweise möglich, die
Bandschwankungen zusätzlich
nach ihren Frequenzen auszuwerten, um z.B. höherfrequente Fehleranteile
in einem Antriebsstrang mit niedrigerer Massenträgheit auszuregeln und niederfrequente Fehleranteile
in einem Antriebsstrang mit höherer Massenträgheit. Im
Ausführungsbeispiel
gemäß der 3 weist
beispielsweise der Antriebsstrang für das Mittelwalzenpaar 6 eine
relativ geringe Massenträgheit
auf, während
der Antriebsstrang für
das Ausgangswalzenpaar 7 demgegenüber eine größere Massenträgheit aufweist.
-
Die
Ausführungsform
gemäß der 4 unterscheidet
sich von derjenigen gemäß der 3 dahingehend,
daß ein
dritter Regelkreis 50 vorgesehen ist, mittels dem ebenfalls
ein Teil der Schwankungsamplituden ausgeglichen werden kann. Die
Gesamtamplitude wird daher in dem Amplitudenverteiler 21 in
drei Teilamplituden aufgeteilt, weshalb auch drei Verzögerungseinheiten 16, 17, 18 vorgesehen
sind. Die in 2 wiedergegebenen Amplitudendiagramme
bzw. Drehzahlansteuerungen sind dementsprechend kompliziert, aber
analog darstellbar.