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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einstellung und Konstanthaltung eines definierten Abstandes zwischen einer drehbar gelagerten Trommel und mindestens einem weiteren Bauteil einer Textilmaschine, wobei die Trommel und das mindestens eine weitere Bauteil eine Garnitur oder ein Ausscheidemesser aufweisen, wobei die Trommel und das zumindest eine weitere Bauteil mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, aber elektrisch voneinander isoliert sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Textilmaschine.
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Nach der heute gängigen Praxis erfolgt die erste Kalibrierung des Kardierspaltes an einer kalten stillstehenden Karde oder Krempel per Hand. Hierzu wird an einzelnen Deckelstäben eine Fühlerlehre per Hand zwischen die Garniturspitzen des Deckels und der Trommel geschoben, um so den vorliegenden Kardierspalt zu ermitteln. Dieser Vorgang erfolgt für die Festdeckel, die dann auf einen vorbestimmten Abstand eingestellt werden, wie auch für die umlaufenden Wanderdeckel. Der ermittelte Kardierspalt hängt dann von einer Vielzahl von Faktoren ab, unter anderem nicht unwesentlich von der Erfahrung der Person, die die Einstellung vornimmt. Damit ist eine große Messunsicherheit gegeben, welche sich in der weiteren kontinuierlichen Ermittlung des Kardierspaltes durch die Maschinensteuerung fortsetzt. Ist die erste Kalibrierung ungenau, kann die nachfolgende automatische Einstellung durch die Maschinensteuerung nicht genauer werden, da die Messungenauigkeiten sich fortsetzen. Damit ist ein für eine hohe Kardierqualität verantwortlich kleiner Kardierspalt nicht sicher einstellbar. Erfolgt die Einstellung zu ungenau und der Kardierspalt ist zu klein, kann es bei einer Temperaturänderung im laufenden Betrieb zu einer Kollision zwischen der Trommel und den Kardierelementen kommen. Ist der Kardierspalt zu groß eingestellt, erfolgt beispielsweise die Ausreinigung und Kardierung von Baumwollfasern nur unzureichend, was sich unmittelbar auf die Garnqualität auswirkt. Die gleiche Situation liegt bei der Kalibrierung des Abstandes zwischen der Trommel einer Karde oder Krempel und den damit zusammenwirkenden Bauteilen vor, beispielsweise dem Festkardierelement, dem Abnehmer, den Arbeiter- und Wenderwalzen, den Vorreißern und den Absaughauben.
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Für den möglichen Fall der Kollision zwischen der Trommel und mindestens einem Bauteil, beispielsweise den umlaufenden Deckelstäben einer Karde, sieht die Kontakt- und Temperatursteuerung T-CON-System (
DE 102006002812 A1 ) eine automatische Abschaltung vor. Hierzu werden gegenüberliegende Bauteile, die miteinander kollidieren können, elektrisch isoliert und an beide Bauteile eine Spannung angelegt. Erfolgt ein Kontakt zwischen den Bauteilen, entsteht ein Kurzschluss, wobei in der Maschinensteuerung ein digitaler Filter die Anzahl der Kontakte selektiert und auswertet, um eine sofortige Abschaltung der Karde zu verhindern. Bisher ist dieses System verwendet worden, um einen Garnitur- und Maschinenschaden zu verhindern, wobei im laufenden Betrieb der Kardierspalt zwischen der Kardentrommel und den Wanderdeckeln, insbesondere bei Temperaturänderungen an der Karde, nachgestellt werden kann.
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Die
EP 2743385 B1 variiert das vorliegende Verfahren dahingehend, dass mit der festgestellten Anzahl der Kontakte auch die Intensität bzw. Kontaktdauer jedes Kurzschlusses ermittelt und ausgewertet wird.
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In beiden Schriften ist die Einstellung bzw. Veränderung des bestehenden Kardierspaltes offenbart, sobald ein Kontakt zwischen der Trommelgarnitur und einer Deckelgarnitur vorliegt. Die erste Nullpunkteinstellung oder Kalibrierung ist mit diesen Systemen aber nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung der bestehenden Textilmaschine, beispielsweise einer Karde oder Krempel, mit einer automatischen Kalibrierung und Einstellung eines definierten Abstandes zwischen einem Bauteil und der Trommel.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren und einer Textilmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und 12 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Verfahren zur automatischen Einstellung und Konstanthaltung eines definierten Abstandes zwischen einer drehbar gelagerten Trommel und mindestens einem weiteren Bauteil einer Textilmaschine, wobei die Trommel und das mindestens eine weitere Bauteil eine Garnitur oder ein Ausscheidemesser aufweisen, setzt voraus, dass die Trommel und das zumindest eine weitere Bauteil mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, aber elektrisch voneinander isoliert sind. Weiterhin wird vorausgesetzt, dass das mindestens eine Bauteil im Abstand zur Trommel einstellbar und automatisch verfahrbar ist.
Bei stillstehender oder drehender Trommel wird mindestens ein Bauteil mit seiner Garnitur oder Ausscheidemesser auf Kontakt an die Garnitur der Trommel angefahren und mindestens ein elektrischer Kontakt hergestellt. Das setzt voraus, dass eine zumindest kleine Spannung an die elektrisch isoliert gelagerte Trommel angelegt wird, wobei ein Kontakt dann mit einem Kurzschluss gleichzusetzen ist, deren Anzahl, Dauer und Intensität festgestellt wird. Dabei muss ein Kontakt nicht unbedingt durch das Berühren von zwei Bauteilen ausgelöst werden, sondern kann auch durch leitende Partikel im Fasermaterial oder durch einen Überschlag bei sehr geringem Abstand durch die Luft erfolgen. Erfolgt der Kontakt durch einen elektrisch leitenden Partikel oder durch einen Überschlag durch die Luft, ist der Abstand deutlich unterhalb der Einstellwerte für den Kard ierspalt.
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Dieser Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel wird als erster Referenzwert in der Maschinensteuerung abgespeichert.
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Die Maschinensteuerung gibt einem Regler einen Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als Führungsgröße vor. Der Abstand kann so groß vorgegeben sein, dass eine Kollision der Bauteile mit hoher Sicherheit vermieden wird, um beispielsweise die Unwucht einer rotierenden Trommel nach dem Hochfahren zu berücksichtigen. Der Abstand kann aber auch ein vorzugebender Kardierspalt sein, der von einer Steuerung im Hinblick auf die Betriebsbedingungen wie beispielsweise Faserqualität, Produktionsmenge, Umgebungstemperatur, vorgegeben wird. Dabei steuert der Regler mittels einer Stellgröße einen Aktor zur Erzeugung des Abstandes an.
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Das Verfahren kann bei stillstehender Trommel erfolgen, wobei dann alle Bauteile auf Kontakt an die Trommel angefahren werden können. Hiermit kann eine Kontrolle der verwendeten Garnituren und deren Montage erfolgen.
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In einem weiteren Schritt kann die Trommel auf Betriebsdrehzahl hochgefahren werden und erneut mindestens ein Bauteil mit seiner Garnitur oder Ausscheidemesser auf Kontakt an die Garnitur der Trommel angefahren und mindestens ein elektrischer Kontakt hergestellt werden, so dass dieser Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als zweiter Referenzwert in der Maschinensteuerung abgespeichert wird.
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Danach gibt die Maschinensteuerung einem Regler einen Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als Führungsgröße vor, wobei der Regler mittels einer Stellgröße einen Aktor zur Erzeugung eines vorbestimmten Abstandes ansteuert.
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Dabei kann eine Kalibrierung des Systems bei stillstehender oder rotierender Trommel erfolgen, indem ein Referenzwert oder Nullwert zwischen der stillstehenden oder rotierenden Trommel und dem mindestens einen Bauteil ermittelt wird. Ausgehend von diesem Referenzwert kann das mindestens eine Bauteil in einem so großen Sicherheitsabstand von der Trommel verfahren werden, dass eine Kollision des Bauteils mit der anlaufenden Trommel ausgeschlossen ist. Alternativ kann der einzustellende Abstand zwischen dem Bauteil und der Trommel einem aktuellen Kardierspalt entsprechen. Mit dem Anlaufen der Trommel verringert sich der Abstand zwischen der Trommel und dem mindestens einen Bauteil durch Unwucht, Zentrifugalkraft und durch das Spiel in den Lagern.
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Jetzt kann das mindestens eine Bauteil erneut auf Kontakt an die Trommel angefahren werden, so dass ein neuer elektrischer Kontakt entsteht, so dass dieser Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als zweiter Referenzwert in der Maschinensteuerung abgespeichert wird. Danach gibt die Maschinensteuerung einem Regler einen Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als Führungsgröße vor, wobei der Regler mittels einer Stellgröße einen Aktor zur Erzeugung eines vorbestimmten Abstandes ansteuert. Dieser vorbestimmte Abstand kann dem Abstand entsprechen, mit dem am besten die Faserflocken aufgelöst und gereinigt, die Fasern kardiert oder die Fasern an eine weitere Walze übergeben werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die für den Betrieb notwendigen Abstände zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel automatisch kalibriert und angefahren werden. Eine Kollision der Bauteile mit der Trommel ist dabei ausgeschlossen. Je nach Bauteil gibt die Maschinensteuerung beispielsweise in Abhängigkeit der Faserqualität den notwendigen Abstand bei unterschiedlichen Betriebszuständen vor. Diese Abstände sind in einem Speicher der Maschinensteuerung hinterlegt.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Bauteil als Festkardierelement, als Deckelstab, als Abnehmer, als Absaughaube, als Arbeiterwalze, als Wenderwalze oder als Vorreißer einer Krempel oder Karde ausgebildet. Damit kann eine vollautomatische Einstellung aller Komponenten einer Karde oder Krempel zur Trommel erfolgen.
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Dabei können in dem ersten Schritt alle Garnituren oder Ausscheidemesser der Bauteile auf Kontakt mit der Garnitur der Trommel angefahren werden. Es erfolgt ein Kontakt zwischen den Zahnspitzen der Garnituren oder zwischen dem Ausscheidemesser mit der Garnitur der Trommel, so dass der Referenz- oder Nullwert der Kalibrierung mit jedem einzelnen Bauteil erfolgt. Auf diese Weise können eine fachgerechte Montage und die richtige Auswahl der Garnitur kontrolliert werden.
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Mit weiterem Vorteil werden nach oder mit dem Hochfahren der Trommel auf Betriebsdrehzahl Faserflocken in die Karde oder Krempel geleitet werden. Damit wird die Betriebstemperatur der Textilmaschine hochgefahren, womit eine Veränderung der Abstände zwischen den Bauteilen erfolgen kann. Erfolgt die Einleitung der Faserflocken gleichzeitig mit dem Hochfahren der Trommel, wird die Betriebstemperatur schneller erreicht, so dass sich verschiedene Faktoren zur Veränderung der Abstände zwischen den Bauteilen und der Trommel ausgleichen oder auch aufaddieren können. Der Betriebszustand kann so schneller erreicht werden.
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Erfolgt die Einleitung der Faserflocken nach dem Hochfahren der Trommel auf Betriebsdrehzahl in die Textilmaschine, wird eine höhere Sicherheit gegen Kollision der Trommel mit dem mindestens einen Bauteil erreicht. Dabei können außerdem einzelne Faktoren (Unwucht, Spiel im Lager, Temperaturänderung im Seitenschild, Durchbiegung und thermische Verformung der Bauteile) leichter voneinander unterschieden und deren Einflüsse über die Maschinensteuerung kompensiert werden.
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Vorzugsweise wird mittels einer Kontakt-/Temperatursteuerung der Abstand zwischen den Garnituren konstant gehalten, wobei die Kontakt-/Temperatursteuerung ausgebildet ist, das thermische Verhalten der Bauteile der Karde bei Temperaturänderung zu bestimmen.
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Alternativ kann in einer vorteilhaften Ausführungsform bei einer Temperatursteigerung der Karde oder Krempel erneut das mindestens eine Bauteil auf Kontakt an die Trommel angefahren und mindestens ein elektrischer Kontakt hergestellt werden. Beispielsweise kann bei einer Temperatursteigerung um jeweils 5° C dieser Vorgang wiederholt werden, bis die Betriebstemperatur von beispielsweise 60° C erreicht ist. Dieser Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel wird als neuer Referenzwert in der Maschinensteuerung abgespeichert. Die Maschinensteuerung gibt einem Regler einen Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als Führungsgröße vor, wobei der Regler mittels einer Stellgröße einen Aktor zur Erzeugung des Abstandes ansteuert. Da sich bei einer Temperaturänderung in der Spinnerei oder während des Betriebes der Textilmaschine die Abstände zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel signifikant ändern können, kann bei jeder relevanten Temperaturänderung der Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel neu kalibriert und eingestellt werden. Hierzu kann ein elektrischer Kontakt bei beispielsweise einem von 84 Deckelstäben ausreichen, wenn die Maschinensteuerung die geringe Differenz zwischen allen Deckelstäben abgespeichert hat.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann in regelmäßigen Zeitabständen erneut mindestens ein Bauteil auf Kontakt an die Trommel angefahren und mindestens ein elektrischer Kontakt hergestellt werden, so dass dieser Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als neuer Referenzwert in der Maschinensteuerung abgespeichert wird. Der Zeitabstand kann beispielsweise nach Erreichen der Betriebstemperatur von beispielsweise 60° C alle zwei Stunden erfolgen. Auch hier gibt die Maschinensteuerung einem Regler einen konstanten Abstand zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel als Führungsgröße vor, wobei der Regler mittels einer Stellgröße einen Aktor zur Erzeugung des Abstandes ansteuert.
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Ergibt sich eine Abweichung des neuen Referenzwertes von einem bisherigen Referenzwert, dann kann die Maschinensteuerung ausgebildet sein, ein Signal auszugeben oder eine Anzeige darzustellen, das dem Bediener einen Hinweis auf einen Verschleiß des mindestens einen Bauteiles und/oder auf eine geänderte Fasermischung und/oder eine Fehlfunktion hinweist. Die Textilmaschine kann sich anhand der veränderten Abstände zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel zumindest teilweise selbst überwachen und eine Diagnose bei einer Abweichung stellen.
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Vorzugsweise sind die Aktoren als Antriebe ausgebildet, mit denen der Abstand zwischen den Bauteilen zur Trommel einstellbar ist. Es ergibt sich eine Textilmaschine, die sich in ihren Abständen zwischen mindestens einem Bauteil und der Trommel selbst einstellen kann.
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Die erfindungsgemäße Textilmaschine weist eine drehbare und garnierte Trommel und mindestens ein weiteres Bauteil auf, das der drehbaren Trommel zugeordnet ist, wobei mindestens ein Bauteil im Abstand zur Trommel mittels mindestens eines Antriebes einstellbar ist.
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Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Textilmaschine ein System zur Ermittlung von elektrischen Kontakten, wobei die Trommel und zumindest ein weiteres Bauteil mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, aber elektrisch voneinander isoliert sind.
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Im Falle des elektrischen Kontaktes der Bauteile mit der Trommel detektiert das System zur Ermittlung der Kontakte den elektrischen Kontakt und kommuniziert mit einer Maschinensteuerung, die ausgebildet ist, einen Referenzwert zu bestimmen und ausgehend von diesem Referenzwert mittels eines Reglers mindestens einen Antrieb zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Trommel anzusteuern.
Damit wird eine automatische selbsteinstellende Textilmaschine geschaffen, die in der Lage ist, die Abstände zwischen mindestens einem Bauteil und der Trommel einzustellen.
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Vorzugsweise sind die Bauteile als Festkardierelement, als Deckelstab, als Abnehmer, als Absaughaube, als Arbeiterwalze, als Wenderwalze oder als Vorreißer einer Krempel oder Karde ausgebildet. Insbesondere die für die Verarbeitung von Fasern wichtigen Abstände zwischen den Bauteilen und der Trommel können damit automatisch eingestellt werden.
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Vorzugsweise weisen die Bauteile eine Garnitur oder ein Ausscheidemesser auf.
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Dadurch, dass der Abstand zwischen den Ausscheidemessern der Absaughauben und/oder der Garnituren der Festkardierelemente und/oder den Garnituren der Deckelstäbe zu der Garnitur der Trommel mittels verstellbarer Gleitleisten einstellbar ist, können die Kardierspalte automatisch kalibriert und den Produktionsbedingungen entsprechend eingestellt werden. Eine aufwändige Einstellung bei der Inbetriebnahme mittels Fühlerlehren entfällt.
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Auch der Abstand zwischen der Garnitur der Trommel und den Garnituren des Abnehmers, der Arbeiter- und Wenderwalze oder der Vorreißer ist mittels einer Spindel einstellbar.
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Im Hinblick auf die gewünschte Genauigkeit der Einstellung und der geringen Abmessungen wird vorzugsweise als Antrieb eine Motor-Getriebe-Kombination verwendet, die eine integrierte Bremse aufweist. Mittels der integrierten Bremse erfolgt eine sehr genaue Einstellung der Bauteile zur Trommel, die deutlich unter 0,1 mm beträgt.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Auch wenn sich das Ausführungsbeispiel auf eine Karde bezieht, können die hier beschriebenen Bauteile auch Teile einer Krempel sein.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Karde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2a-2f eine vergrößerte Darstellung auf einen Deckelstab bzw. Kardierelement mit der Trommel;
- 3 eine perspektivische Darstellung der Gleitleiste;
- 4 eine schematische Darstellung auf den Abnehmer mit der Trommel;
- 5 eine schematische Darstellung des Regelkreislaufes zur Einstellung des Abstandes zwischen den Garnituren.
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1 zeigt eine Karde 100 nach dem Stand der Technik, bei der Faserflocken über einen Schacht zu einer Speisewalze 1, einem Speisetisch 2, über mehrere Vorreißer 3a, 3b, 3c, zu der Trommel 4 oder dem Tambour geleitet werden. Auf der Trommel 4 werden die Fasern der Faserflocken mittels feststehender Kardierelemente 20, Absaughauben und Ausscheidemesser und mittels an einem Wanderdeckelsystem 17 angeordneter umlaufender Kardierelemente, die als Deckelstäbe 14 ausgebildet sind, parallelisiert und gereinigt. Der entstehende Faserflor wird nachfolgend über einen Abnehmer 5, eine Abnehmerwalze 6 und mehrere Quetschwalzen 7, 8, zu einem Vliesleitelement 9 gefördert, der den Faserflor mit einem Trichter 10 zu einem Faserband umformt, das über Abzugswalzen 11, 12 an eine nachfolgende Verarbeitungsmaschine oder eine Kanne 15 übergeben wird. Die Einstellung der Deckelstäbe 14 und der Festkardierelemente 20 zur Trommel 4 (Kardierspalt) erfolgt über hier nicht dargestellte Gleitleisten (18), die keilförmig gegeneinander ausgerichtete Elemente aufweisen. Die Einstellung des Abnehmers 5 im Abstand zur Trommel 4 erfolgt mittels eines Stellsystems, bei dem der Abnehmer 5 um ein drehbar angeordnetes Lager verschwenkt wird.
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Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Einstellung des Abstandes zwischen der Garnitur der Trommel 4 und einer weiteren Garnitur, die an den Festkardierelementen 20 und/oder an den Deckelstäben 14 des Wanderdeckelsystems 17, und/oder am Abnehmer 5 angeordnet sein kann.
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Das setzt voraus, dass die Garnitur 5a, 14a, 20a mit dem zugehörigen Bauteil elektrisch leitend ausgebildet ist, aber elektrisch isoliert innerhalb der Karde 100 angeordnet ist. Bei den Deckelstäben 14 des Wanderdeckelsystems 17 ist die Garnitur 14a in einer elektrisch leitenden Fundation angeordnet. Die Deckelstäbe 14 werden elektrisch isoliert auf der Gleitleiste 18 geführt, wobei der elektrische Kontakt für das Detektionssystem über die Garnitur 14a in die Fundation über die äußeren Gleitelemente (Stifte 14b - 2a) in die Steuerung geleitet und übertragen wird.
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Die Garnituren 20a der Festkardierelemente 20 sind ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet und direkt oder indirekt mit dem Detektionssystem verbunden, wobei die Festkardierelemente 20 elektrisch isoliert an der Karde 100 angeordnet sind.
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Auch der Abnehmer 5 ist elektrisch isoliert gelagert, wobei die Garnitur 5a des Abnehmers 5 elektrisch leitend mit dem Detektionssystem verbunden ist.
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Weiterhin wird vorausgesetzt, dass der Abstand zwischen den weiteren Garnituren (5a, 14a, 20a) und der Garnitur 4a der Trommel 4 einstellbar ist. Bei den Deckelstäben 14 wird eine keilförmige Gleitleiste 18 motorisch verschoben, so dass mit dem Ineinander- oder Auseinanderfahren der keilförmigen Gleitleiste 18 der Abstand der Deckelstäbe 14 zur Trommel 5 und damit der Abstand zwischen den zugehörigen Garnituren 4a, 14a variierbar ist.
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Die Festkardierelemente
20 sind ebenfalls im Abstand zur Trommel
20 über eine keilförmige Gleitleiste einstellbar, so dass auch der Abstand der zugehörigen Garnituren
4a,
20a variierbar zueinander ist. Zu den Details der Verstellbarkeit der Festkardierelemente
20 mittels Gleitleiste am Verlängerungsbogen wird auf die
DE 10 2018 124 878 verwiesen.
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Der Abnehmer 5 ist im Maschinengehäuse drehbar gelagert, wobei das Lager zur Trommel 4 im Abstand verschwenkbar angeordnet ist. Über einen motorischen Spindeltrieb lässt sich der Abstand des Abnehmers 5 zur Trommel 4 einstellen, und damit auch der Abstand der Garnituren 4a, 5a zueinander.
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Die nachfolgenden Figuren zeigen die Kalibrierung und Einstellung des Abstandes zwischen den Garnituren des Deckelstabes 14 und der Trommel 4. Das gleiche Prinzip wird auch für die Kalibrierung und Einstellung des Abstandes zwischen den Garnituren der Festkardierelemente 20 und der Trommel 4, sowie zwischen den Garnituren des Abnehmers 5 und der Trommel 4 verwendet. Dabei sind die einzelnen Schritte unabhängig voneinander möglich, so dass eine Kalibrierung bei stillstehender Trommel erfolgen kann, beispielsweise um die montierten Garnituren zu überprüfen. Die Kalibrierung ist aber auch bei drehender Trommel mit oder ohne laufende Produktion jederzeit möglich.
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Die nachfolgende Beschreibung beginnt mit der stillstehenden Trommel, um die Systematik der Einstellung des Kardierspaltes bei der Inbetriebnahme oder nach einer Ausstattung mit neuen Garnituren besser zu erläutern. Die Kalibrierung mit stillstehender Trommel zu starten ist für die Erfindung nicht zwingend notwendig.
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Im ersten Schritt (2a - 2c) erfolgt der erste Systemtest bei stillstehender Trommel 4, indem die umlaufenden Deckelstäbe 14 und/oder Festkardierelemente 20 und/oder der Abnehmer 5 auf Kontakt an die Trommel 4 angefahren werden. Hierzu werden die keilförmigen Gleitleisten (2b) motorisch auseinandergefahren, so dass der Abstand zwischen den Garnituren 14a, 20a der Deckelstäbe 14 und/oder der Festkardierelemente 20 zur Garnitur 4a der Trommel 4 abnimmt. Wenn sich die Garniturenspitzen berühren, wird ein Kurzschluss ausgelöst, der dem Detektionssystem und damit der Steuerung für diesen Abstand und für dieses einzelne Kardierelement (Festkardierelement 20, Deckelstab 14) den Referenzpunkt benennt. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis alle Garnituren der Deckelstäbe 14 und/oder Festkardierelemente 20 einen Kontakt mit der Trommel 4 hatten. Durch diesen Systemtest kann neben der ersten Referenzmessung auch kontrolliert werden, ob die richtigen Deckelstäbe 14 und Festkardierelemente 20 ausgewählt und richtig montiert wurden. Beim Abnehmer 5 wird das Stellsystem mit dem Antrieb 27 betätigt, so dass der Abnehmer 5 um den Drehpunkt (Lager 24) auf die Trommel 4 zu schwenkt.
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Ausgehend von dieser ersten Referenzmessung wird ein großer Abstand a1 von beispielsweise 50/1000" zwischen der Garnitur 4a der Trommel 4 und der weiteren Garnitur (5a, 14a, 20a) eingestellt, so dass jede Kollision zwischen den Bauteilen ausgeschlossen ist (2c).
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Im zweiten Schritt (2d - 2f) wird die Karde 100 kalt gestartet und die Trommel 4 wird auf ihre Drehzahl von beispielsweise 600 U/min hochgefahren. Ebenso kann der Abnehmer 5 auf eine Drehzahl von 150 U/min hochgefahren werden. Durch die Unwucht der Trommel 4 und deren Aufweitung aufgrund der Fliehkräfte reduziert sich der Abstand von a1 auf a2, ohne die weiteren Garnituren im Abstand zur Trommel 4 aktiv zu verstellen. Jetzt (2e) wird noch einmal der Abstand zwischen der Garnitur 4a der Trommel 4 und den weiteren Garnituren (5a, 14a, 20a) auf null gefahren, bis erneut ein elektrischer Kontakt vorliegt. In diesem zweiten Schritt ist es ausreichend, wenn der Kontakt bzw. eine definierte Anzahl von Kontakten mit einem Bauteil einer Gruppe von Garnituren erfolgt, also mit der Garnitur von einem einzigen oder wenigen Deckelstäben 4 der beispielsweise insgesamt 84 Deckelstäbe, oder mit einer Garnitur von einem Festkardierelement 20 der beispielsweise insgesamt acht Festkardierelemente in der Vorkardierzone. Ausgehend von diesem Kontakt wird ein neuer Referenz- oder Nullwert in der Steuerung festgelegt, der einer bestimmten Position der keilförmigen Gleitleiste 18 oder einer bestimmten Position auf dem Spindelantrieb des Abnehmers 5 zugeordnet ist. Dieser zweite Referenzwert dient dazu, den Kardierspalt für den Start der Karde 100 mit Fasern anzufahren. Die Steuerung gibt einen neuen Abstand a3 (2f) zwischen den Garnituren 4a der Trommel 4 und der weiteren Garnituren (5a, 14a, 20a) von beispielsweise 12/1000" vor, den die Antriebe 21 der Gleitleisten 18 und des Spindelantriebes anfahren.
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Danach startet die Karde den Produktionsbetrieb. Die Trommel 4 hat die Solldrehzahl von beispielsweise 600 U/min erreicht und die Produktion mit Faserflocken gestartet. Dabei kann die Produktionsmenge über eine Zeit von 15 Minuten langsam von beispielsweise 0 kg/h bis zu 250 kg/h hochgefahren werden. Alternativ kann aber auch sofort im zweiten Schritt mit der vollen Produktionsmenge von 250 kg/h der Start der Karde 100 erfolgen, die diese Produktionsmenge in beispielsweise 30 Sekunden erreicht. Mit der laufenden Produktion erwärmt sich die Karde 100 von beispielsweise 24° C auf 60° C, wodurch sich die Bauteile (Seitenschild, Trommel, etc.) erwärmen und der voreingestellte Abstand a3 (Führungsgröße) zwischen den Garnituren abnimmt. Die Maschinensteuerung ist ausgebildet, ausgehend von dem vorgegebenen Abstand a3 zwischen den Garnituren (5a, 14a, 20a) bei einer gemessenen Kardentemperatur von beispielsweise 24° C die Verringerung des Abstandes zwischen den Garnituren vorauszuberechnen. Da das Ziel ein konstanter Abstand a3 als Führungsgröße von beispielsweise 3/1000" zwischen der Garnitur 4a der Trommel 4 und der Garnitur 14a des Deckelstabes 14 bei einer Betriebstemperatur von 60° C ist, muss gleichzeitig eine Kollision zwischen den Bauteilen verhindert werden. Das System T-CON berechnet die Veränderung der Abstände zwischen den Garnituren aufgrund der Temperaturänderung der Bauteile und hält damit den Abstand a3 konstant.
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Alternativ können die Abstände zwischen den Garnituren regelmäßig reduziert und auf Kontakt gefahren werden, bis das Detektionssystem einen neuen Referenzpunkt oder Nullpunkt erkennt. Ausgehend von diesem Referenzpunkt kann eine neue Einstellung des Kardierspaltes und/oder des Abnehmerabstandes erfolgen, bis die Betriebstemperatur der Karde 100 erreicht und gleichzeitig der voreingestellte Abstand a3 konstant gehalten werden kann. Diese erneute Einstellung kann aufgrund empirischer Werte in bestimmten Abständen erfolgen, beispielsweise alle 30 Minuten. Alternativ kann aber eine neue Referenzmessung, die Temperaturabhängig ist, also beispielsweise mit jedem Temperaturanstieg um 5° C erfolgen.
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3 zeigt das Prinzip der Gleitleiste 18, die aus einer oberen verschiebbaren keilförmigen Gleitleiste 18a und einer unteren feststehenden keilförmigen Gleitleiste 18b besteht. In diesem Beispiel wird die Gleitleiste 18 für das Wanderdeckelsystem 17 dargestellt, was aber mit dem gleichen Prinzip ebenfalls für die Festkardierelemente verwendet wird, nur mit dem Unterschied, dass die Festkardierelemente 20 ortsfest angeordnet sind und nur im Abstand zur Trommel 4 verstellbar sind. Üblicherweise ist die Gleitleiste 18 direkt oder indirekt, beispielsweise an einem Flexibelbogen 29 montiert, einstellbar mit dem Seitenschild der Karde 100 verbunden, so dass jede Karde 100 beidseitig zur Trommel 4 jeweils eine Gleitleiste 18 aufweist. Die obere Gleitleiste 18a ist verschiebbar auf der unteren Gleitleiste 18b angeordnet, wobei ein nicht dargestelltes Zahnrad, dass die untere Gleitleiste 18b durchdringt, die obere Gleitleiste 18a auf dem Umfang verschiebt. Die untere Gleitleiste kann in einer nach oben offenen Nut des Flexibelbogens 29 angeordnet sein und ist in der Darstellung der 3 nicht sichtbar. Der Radius der Gleitleiste 18 ist konzentrisch zum Radius der Trommel 4 angeordnet, da die Deckelstäbe 14 auf ihrer Deckelreise gegen die Drehrichtung der Trommel 4 geführt werden und dabei immer den gleichen Abstand zur Trommel 4 aufweisen sollen (Kardierspalt). Auf der Oberseite der oberen Gleitleiste 18a gleiten die Wanderdeckel 14 mit ihren Stiften 14b (2a und 2b), die über einen nicht dargestellten Riementrieb im Abstand zueinander geführt und bewegt werden. Die Stifte 14b wirken dabei mit einem oder mehreren Kontaktbögen 23 eines Kontaktelementes 22 zusammen, die beispielsweise seitlich an der Gleitleiste 18 oder am Flexibelbogen 29 angeordnet sein können. Der elektrische Kontakt bei der Kalibrierung erfolgt damit über die Spitzen der Garnituren 14a und/oder 20a und 4a, über eine elektrisch leitende Fundation des Deckelstabes 14 über die Stifte 14b, die mit der Fundation elektrisch verbunden sind, bis in den Kontaktbogen 23. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die Anordnung von beispielsweise vier Kontaktelementen 22 an der Gleitleiste18, so dass der Ort des Kontaktes zwischen der Garnitur 14a eines Deckelstabes 14 und der Garnitur 20a der Trommel 20 sehr genau lokalisierbar ist. Die Kontaktelemente 22 mit ihren Kontaktbögen 23 sind wiederum elektrisch mit der Steuerung der Karde 100 verbunden. Um den Radius der Gleitleiste 18 konzentrisch an den Radius der Trommel 4 anzupassen und/oder den Grundabstand zwischen der Oberfläche der Gleitleiste 18 und der Trommel 4 einzustellen, weist die Gleitleiste 18 eine Mehrzahl von Stellspindeln 19 auf, die manuell oder motorisch einstellbar sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Stellspindeln 19 vorgesehen, mit der die Gleitleiste 18 an jeder Seite der Karde 100 verstellbar ist. Die Verstellung der oberen Gleitleiste 18a auf der unteren Gleitleiste 18b erfolgt wie bereits erwähnt mit einem Zahnrad, das mittels Elektromotor angetrieben wird. Der Antrieb 21 kann als Motor-Getriebe-Kombination ausgebildet sein, beispielsweise als Schrittmotor mit einer extern angeordneten Sensorik oder als Servomotor mit einer integrierten Sensorik. Durch die Verstellung bzw. Verschiebung der oberen Gleitleiste 18a auf der unteren Gleitleiste 18b erfolgt gleichzeitig durch die Keilform eine Übersetzung der Bewegung, in dem auf dem Umfang der unteren Gleitleiste 18b ein großer Weg zurückgelegt wird, der im Radius nur eine geringe Änderung bewirkt. Da bei einer Genauigkeit von 1/1000 Zoll der Abstand zwischen den Garnituren 5a, 14a, 20a zur Garnitur 4a der Trommel 4 einzustellen ist, muss jedes Spiel in der mechanischen Kopplung der Bauteile minimiert werden. Hierzu ist der Antrieb 21 mit einer Bremse ausgestattet, die im Antrieb 21 integriert sein kann. Durch die Bremse wird ein geringer Rücklauf beim Verfahren des Antriebes 21 vermieden, so dass bei einem Kontakt zwischen den Garnituren der Referenzpunkt mit höchster Genauigkeit feststellbar ist.
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Der zu den 2d - 2f beschriebene zweite Schritt kann sowohl mit oder ohne Faserflocken erfolgen. Erfolgt der zweite Schritt ohne Faserflocken, ergibt sich eine höhere Sicherheit bei der Kalibriergenauigkeit. Erfolgt der zweite Schritt mit Faserflocken in der Produktion, wird der Betriebszustand schneller abgebildet, da zusätzlich die den Abstand zwischen den Garnituren verkleinernden Faktoren durch ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur zum Teil kompensiert werden.
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4 zeigt schematisch die Lagerung der Trommel 4 am Gestell 13 der Karde 100. Über je eine verschwenkbare Stütze 25, die beidseitig an jeweils einem Lager 24 des Gestells 13 befestigt ist, lässt sich der Abnehmer 5 auf die Trommel 4 zu- oder wegschwenken. Beidseitig an der Karde 100 ist jeweils eine Spindel 26 angeordnet, die eine mechanische Kopplung des Abnehmers 5 zum Gestell 13 bzw. zum Seitenschild 28 der Karde 100 herstellt. An der bzw. den Spindeln 26 ist jeweils ein Antrieb 27 angeordnet, mit denen der Abstand zwischen Abnehmer 5 und Trommel 4 einstellbar ist. Der Abstand zwischen Trommel 4 und Abnehmer 5 ist hier vergrößert dargestellt. Der Stellweg ist zwischen wenigen Millimetern bis hin zum Kontakt der zugehörigen Garnituren einstellbar. Der beschriebene Vorgang zur Kalibrierung bei stehendem Abnehmer 5 und stehender Trommel 4, beim Hochfahren von Abnehmer 5 und Trommel 4 sowie bei laufender Produktion bis zum Erreichen der Betriebstemperatur ist wie bei den Garnituren gleichzeitig oder separat identisch durchführbar.
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Nach 5 erhält die Maschinensteuerung aus einem Speicher eine Führungsgröße F des Abstandes zwischen zwei Garnituren, die beispielsweise von der Faserqualität (Baumwolle, synthetische Fasern), der zu erwartenden Kardierleistung und anderen Faktoren abhängig sein kann. Diese Führungsgröße F wird durch einen Regler R eingestellt, der mittels einer Stellgröße S einen Aktor A ansteuert. Der Aktor A, der beispielsweise als Antrieb 21, 27 ausgebildet sein kann, erzeugt eine Regelgröße RG, die mit der Führungsgröße F abgeglichen wird. Ein weiteres Signal wird durch das T-CON-System erzeugt, das mit der Führungsgröße F verarbeitet wird. Das T-CON-System erfasst und wertet die Anzahl der Kontakte C zwischen den Garnituren aus. Das T-CON-System berechnet darüber hinaus anhand der aktuellen Temperatur T der Karde die Veränderung des Abstandes zwischen den Garnituren. Der Absolutwert des Abstandes zwischen den Garnituren wird in der Maschinensteuerung hinterlegt, da T-CON nur die Kontakte detektiert und die Veränderung des Abstandes zwischen den Garnituren anhand der Temperaturänderung ermittelt. Alternativ kann mit der Steigerung der Temperatur und/oder der Erhöhung der Kontakte T-CON ein Signal erzeugen, das in der Maschinensteuerung mit der Führungsgröße F verarbeitet wird. Eine Temperatursteigerung der Karde um beispielsweise 5° oder 10° C kann den beschriebenen Ablauf zur neuen Kalibrierung in Gang setzen, bei der T-CON eine bestimmte Anzahl von Kontakten zwischen den Garnituren als neuen Referenzwert bzw. Nullpunkt ermittelt, von dem ausgehend eine neue Führungsgröße F als neuer Abstand zwischen den Garnituren angefahren wird.
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Steigt die Temperatur weiter an oder wird eine vorbestimmte Produktionsmenge erreicht, mit der ein Verschleiß der Garnituren einhergeht, kann eine erneute Kalibrierung erfolgen, um den Kardierspalt und/oder den Abnehmerabstand zu überprüfen und an die veränderten Bedingungen einzustellen. Hierzu wird der Abstand zwischen den Garnituren durch einen oder mehrere Aktoren 21, 27 reduziert, bis das Detektorsystem T-CON eine voreingestellte Anzahl von Kontakten zwischen den Bauteilen ermittelt und als den neuen Referenzabstand Null in der Maschinensteuerung hinterlegt. Der Regler R steuert wieder einen oder mehrere Aktoren A an, mit denen der Abstand zwischen den Garnituren auf eine aktuelle Führungsgröße F eingestellt wird.
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Während des Hoch- und Warmfahren der Karde kann sich dieser Vorgang beispielsweise alle 30 Minuten wiederholen, bis ein Temperatursensor die aktuelle Maschinentemperatur für die aktuellen Betriebsbedingungen festgestellt hat. Hat die Karde die Solltemperatur erreicht, kann sich dieser Vorgang beispielsweise alle zwei Stunden wiederholen, um einerseits eine Kontrolle über den aktuellen Abstand der Garnituren zueinander zu bekommen, andererseits um Verschleiß an den Garnituren oder Qualitätsunterschiede bei den zugeführten Fasern zu kompensieren.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung kann der Abstand der Garnituren zueinander in jedem Betriebszustand vom Start der Maschine an automatisch kalibriert und auf einem optimalen Wert konstant gehalten werden.
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Vorzugsweise kann dies vom Start mit stillstehender Trommel erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt dies bei drehender Trommel, mit oder ohne laufender Produktion.
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Mit Hilfe des Verfahrens ist es möglich, die bereits bestehende Berechnung des Garniturenabstandes während des Betriebes regelmäßig zu kalibrieren. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der aktuell vorliegende Garniturenabstand jederzeit bestimmt werden und mit der Führungsgröße abgeglichen werden. Dadurch kann eine höhere Genauigkeit und eine bessere Anpassung an veränderte Rand- und Umgebungsbedingungen erzielt werden. Zudem kann hiermit der Verschleiß der Garnituren erfasst und bei der nachfolgenden Einstellung berücksichtigt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Karde
- 1
- Speisewalze
- 2
- Speisetisch
- 3a, 3b, 3c
- Vorreißer
- 4
- Trommel
- 4a
- Garnitur
- 4b
- Lager
- 5
- Abnehmer
- 5a
- Garnitur
- 5b
- Lager
- 6
- Abnehmerwalze
- 7
- Quetschwalze
- 8
- Quetschwalze
- 9
- Vliesleitelement
- 10
- Trichter
- 11
- Abzugswalzen
- 12
- Abzugswalzen
- 13
- Gestell
- 14
- Deckelstab
- 14a
- Garnitur
- 14b
- Stift
- 15
- Kanne
- 17
- Wanderdeckelsystem
- 18
- Gleitleisten
- 18a
- obere Gleitleiste
- 18b
- untere Gleitleiste
- 19
- Stellspindel
- 20
- Festkardierelement
- 20a
- Garnitur
- 21
- Antrieb
- 22
- Kontaktelement
- 23
- Kontaktbogen
- 24
- Lager
- 25
- Stütze
- 26
- Spindel
- 27
- Antrieb
- 28
- Seitenschild
- 29
- Flexibelbogen
- A
- Aktor
- C
- Kontakt
- F
- Führungsgröße
- R
- Regler
- RG
- Regelgröße
- S
- Stellgröße
- T
- Temperatur
- T-CON
- Kontakt-/Temperatursteuerung
- a
- Abstand
- a1
- Abstand
- a2
- Abstand
- a3
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006002812 A1 [0003]
- EP 2743385 B1 [0004]
- DE 102018124878 [0042]
