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Vorrichtung für die selbsttätige Steuerung der von den Kanten laufender
Warenbahnen abhängigen Maschinenteile Die Lrfindung betrifft eine Vorrichtung, die
eine Kante einer laufenden Warenbahn aus Textilgewebe, Papier, Kunststoff od. dgl.
abtastet, deren Stellung zu abhängigen Maschinenteilen ermittelt und je nach der
Abweichung van einer Sollstellung die für die Maschinenteile notwendige Steuerung
durchführt, die zur WiedererreichungderSollstellungnotwendig ist.
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Diese Aufgabe tritt insbesondere bei denEinlaßkettenführungen von
Gewebespann-und Trockenmaschinen auf.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, die die Stellung der Warenkante mechanisch,optisch(fotoelektrisch)
oder pneumatisch abtasten und damit die elektrische, magnetische, pneumatische oder
hydraulische Steuerung veranlassen. Obwohl schon sehr viele Kombinationen zwischen
den angeführten Tastern und Steuerungen ausgeführt oder vorgeschlagen worden sind,
handelt es sich bei allen um sogenannte »Schwarz-Weiß«-Regelungen ; die Impulse
in beiden Richtungen werden mit gleicher Verstellgeschwindigkeit veranlaßt, so dlaß
die Regelung hart ist und zum Pendeln neigt. Man hat wohl durch zahlreiche Hilfsmittel
der Regelung die Härte genommen, wodurch man aber den steigenden Forderungen noch
nicht nachkommen kann.
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Eine wirkliche Verbesserung der Regelung als erfindungsgemäße Aufgabe
macht es notwendig, die Verstellgeschwindigkeit der Steuerung in Abhängigkeit von
der Größe der Abweichung der Warenkante verschieden schnell vorzunehmen. Dem Regel-Fachmann
ist es naheliegend, hierfür die pneumatische Abtastung und hydraulische Steuerung
zu wählen.
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Die Kombination pneumatischer Taster mit hydraulischen Steuerungen
ist zwar bekannt, aber ablagenabhängige Verstellgeschwindigkeiten werden dabei noch
nicht angewendet.
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Eine Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mit bekannten Bauteilen
ist nicht möglich, da selbst die besten von ihnen iiberhaupt oder in der heute üblichen
Gestaltung dafür nicht geeignet sind, wie aus folgender Betrachtung hervorgeht.
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Ein neuerer pneumatischer Taster arbeitet mit it sich gegenüberliegenden
Blasstrahlen verschiedenen Druckes und Größe. Der Luftstrom größeren Druckes kann
dabei denjenigen niederen Druckes an seinem Austritt hindern, sobald nicht zwischen
den Austrittsdüsen eine Warenkante geführt wird. Die Düse niedrigeren Druckes ist
über eine Drossel mit der Düse höheren Druckes verbunden und an eine Membran angeschlossen.
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Dieser Taster hat für die Ausführung der Regelung folgende Nachteile
: Damit bei porösem Gewebe der stärkere Luftstrahl nicht durchschlägt, muß der Blasstrahl
durch ein Druckminderventil für verschiedene
Gewebe verschieden stark reduziert werden.
Die Behinderung des Luftaustritts aus der unteren Düse ist nur dann gleichmäßig,
wenn die Warenkante auch in gleichmäßigem Abstand zwischen beiden Düsen bleibt.
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Dies kann in der Praxis jedoch nicht eingehalten werden, da die Warenkante
leichter Gewebe nicht steif und genau geführt werden kann, so daß undefinierte Störungen
durch Flattern der Gewebekante eintreten. Die Stärke des Blasstrahls und damit die
Regelkraft ist durch die gleiche Erscheinung sehr begrenzt ; starke Blasstrahlen
können den Eintritt leichter Webkanten zwischen dzese überhaupt verhindern, So ist
der zur Membran geführte Druck in bezug auf die Lage nicht definiert.
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Nach einem anderen neueren Vorschlag arbeitet ein pneumatischer Taster
mit Saugdüsen nach einem Differenzdruckverfahren, welches eine Analogie zur elektrischen
Wheatstoneschen Brückenschaltung ist.
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Hierbei lassen sich die Druckdifferenzen bei gleicher Luftdurchlässigkeit
der Warenbahn als Größe der Abweichung aus der Sollage darstellen. Würde man mit
auf die Durchlässigkeit des Gewebes einstellbarem Unterdruck in die Saugleitung
arbeiten, so wäre mit diesem Umstand der theoretisch nötige Taster vorhanden. Für
die Praxis ergäbe sich aber folgender Nachteil : der maximale Unterdruck ist für
das luftdurchlässigste Gewebe bestimmt, und bei festem, kaum luftdurchlässigem Gewebe
müßte er so schwach eingestellt werden, daß einzelne Fäden mit klebriger Appretur
nicht mehr abgesaugt würden und allmählich zur Verstopfung der Saugleitungen führen
müßten.
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Darüber hinaus ist ein System bekannt, bei dem Luft die Webkante
zweimal durchströmt. Hierfür dehnt sich die Vorrichtung oberhalb und unterhalb der
Ware aus. Für die Webkante bleibt ein kleiner
Spalt in Warenstärke,
der keine Nähte durchläßt, oder ein größerer Spalt, der zwar Nähte durchläßt, aber
wegen Undichtigkeit zu Fehlmessungen führt.
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Von der Siebbandregelung an Papierherstellungsmaschinen ist eine Vorrichtung
bekannt, bei der ein Metalltuch mit seine ? Webkante an einer Düse vorbeigeführt
wird, aus der Wasser strömt. Hierbei erfordert die Regelung ein schweres Steuermittel.
Dieses Tastprinzip läßt sich auf pneumatischem Gebiet für leichte Papier- und Textibahnen
nicht anwenden, da hierbei die Warenkante von dem aus der Düse tretenden Blasstrahl
angehoben und zu Fehlmessungen führen würde, auch besteht keine Möglichkeit, die
verschiedene LuftdurcMässigkeit-der Ware auszugleichen.
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Das am leichtesten anzusprechende, pneumatisch betätigte, hydraulische
Steuergerät ist der sogenanute Strahlrohrapparat ; er wird"bereits in seiner üblichen
Bauart für Vorrichtungen.-gleichen-Zweckes benutzt.
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Durch das schwenkbar gelagerte Strahlrohr schießt 01 in eine von
zwei dicht nebeneinander und dicht vor der düsenförmigen Austrrittsspitze des Strahlrohres
liegenden Löchern, welcheS} it den beiden Seiten eines Arbeitskolbens verbundensind.
Das Strahlrohr ist mit einer Membran und"einer einstellbaren Feder verbunden, welche
beige uf belieXige Ober-, Unter-oder Differenzdrucke eingestellt werden können.
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Weicht der Druck nur-etwas ab, so schwenkt das Strahlrohr nach Überwindung
der Reibung in der Strahlrohrlagerung und -dichtung voll aus.
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Ein solcher Strahlrohrapparat läßt praktisch keine Zwischenstellungen
zu. DYe Federspännung ist infolge des kleinen Hebelarms, an den die Feder angreift,
des überaus kleinen Schwenkbereiches des Strahlrohres 'und der verhältnismäßig großen
Einspannlänge der Feder für beide Außenstellungen des Strahlrohres gleich. Hierdurch
führt je ; de Abweichung zum vollen Ausschlag und zur vollen Verstellgeschwindigkeit.
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Für die erfindungsgemäße Regelung muß der Strahlrohrapparat dagegen
umgekehrt die Eigenschaft besitzen, je nach Höhe-der Druckabweichung verschieden
breit auszuschlagen, damit nur bei großen Abweichtunge die Verstellgeschwindigkeit
voll ausgenutzt wird und bei kleinen Abweichungenn also auch vor Erreichen der Sollstellung
die schweren Maschinenteile abgebremst werden. Hierdurch können Pendelbewegungen
der : gesteuerten Maschinenteile und bei Nadelspannrahmen außerdem Breitenschwankungen
in der erfaßten Gewebekante vermieden werden. Ein Strahlrohrapparat zur Lösung dieser
Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß durch an sich einfache Maänahmen. Die-Gegenhaltefeder
der Membran mit normalerweise einstellbarer, aber bei Bewegung der Membran nahezu
konstanter Kraft wird durch eine Feder ersetzt, die in einer Endstellung der Membran
bzw. des Strahlrohres die Kraft Null oder nahezu Null ausübt und-zur anderen Endstellung
linear in ihrer Kraft ansteigt. Durch diese Maßnahme regelt das Strahlrohr in der
Geschwindigkeit porportional der Abweichung vom Sollwert des Luftdruckes auf der
Membran.
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Um die Regelung auszunutzen ist es nötig, von der Meßstelle je nach
Abweichung von der Sollstellung proportionale Druckunterschiede zu erhalten. Hierfür
könnten bekannte Meßdüsen als Schlitz ausgebildet werden, so daß Teilabdeckungen
möglich sind. Dies gelingt jedoch nur dann, wenn die Warenkante praktisch keine
Luft durchläßt, weil sonst die völlige Abdeckung der Meßdüse mit einem Stoff von
50% Durchlässigkeit gerade die Sollstellung ergäbe. Zur
Durchführung der Proportionalregelung
ist es deshalb nötig, daß die Tastdüse für alle Warenarten unabhängig von deren
unterschiedlicher Luftdurchlässigkeit praktisch gleiche Druckunterschiede liefert.
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Während-die Luftstrahlstörung und Widerstandsmessung der eingangs
beschriebenen Systeme jeweils allein dafür nicht genügen, wird die Forderung von
dem erfindungsgemäßen pneumatischen Taster praktisch erfüllt ; dieser nutzt gleichzeitig
Luftstrahlstörung und Widerstand zur Bildung starker Druckunterschiede aus.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch
und beispielsweise dargestellt. Ein Sauggebläse 1 ist durch eine Leitung 2 mit dem
Saugraum 3 des pneumatischen Tasters verbunden. Dieser weist zwei schlitzförmige
Düsen auf, von denen sich die schmalere 4 quer zur Warenbahn 5 erstreckt und deren
Kante in Sollstellung halb abgedeckt ist. Dieser Meßdüse 4 liegt eine etwas breitere
Sperrdüse 6 in einem solchen Abstand gegenüber, daß der Blasstrahl der nicht abgedeckten
Meßdüse 4 die Breite der Sperrdüse 6 gerade ausfüllt. Die Sperrdüse 6 ist über einen
Vorraum 7 und eine Drossel 8 an die Außenluft angeschlossen. Der Unterdruck im Vorraum
7 wird durch eine Leitung 9 in den Meßraum 10 eines Strahlrohrreglers geführt, wo
eine Membran 11, deren Gegenseite mit der Außenluft in Verbindung steht, den Unterdruck
in eine mechanische Kraft umwandelt.
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Die Membran 11 ist durch eine Gelenkstange mit einem Strahlrohr 13
verbunden. Dieses Strahlrohr 13 wird von einem Ölbehälter 14 über das Saugfilter
15 durch eine Zahnradpumpe 16 laufend mit Drucköl versorgt, welches je nach Lage
des Strahlrohres 13 und der Membran 11 einer der beiden Stauöffnungen 17 und 18
zugeführt wird. Diese Stau6ffnungen sind durch die Leitungen 19 und 20 mit den beiden
Kolbenseiten 21 und 22 eines hydraulischen Zylinders verbunden, der mit seinem Gehäuse
23 fest an der nicht dargestellten Maschine und mit seiner Kolbenstange 24 an dem
zu steuernden, beweglichen, nicht dargestellten Maschinenteil befestigt ist.
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Bei fehlendem Unterdruck im Meßraum 10 werden Membran und Strahlrohr
durch eine kurz, aber ohne Vorspannung eingebaute Blattfeder 25 in der Außenstellung
gehalten, bei der das Strahlrohr 13 Ol in die Stauöffnung 18 strömen läßt. Steigt
nun der Unterdruck beim Abdecken der Meßdüse 4 an, so zieht die Membran 10 das Strahlrohr
13 zur Stauöffnung 17 hin, wobei die Feder 25 so abgestimmt ist, daß bei völliger
Abdeckung der Meßdüse 4 das Strahlrohr seine Endlage vor der Stauöffnung 17 erreicht.
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Während die proportionale Regelwirkung vom Unterdruck her leicht
zu erkennen ist, kommt dieser selbst in dem Vorraum wie folgt zustande. Der Durchtrittsquerschnitt
der Meßdüse 4 und der Drossel 8 sei als gleich angenommen, dann tritt in dem Vorraum
7 ein Unterdruck auf, welcher dem zum Quadrat erhobenen Luftmengenverhältnis der
Sperrdüse 6 zur nicht abgedeckten Meßdüse 4 multipliziert mit dem Unterdruck des
Absaugraums 3 entspricht.
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Bei fehlender Abdeckung füllt der Blasstrahl aus der Tastdüse 4 mit
seinem statischen Druck der Außenluft die Sperrdüse 6 gerade aus. Da an der Drossel
8 ebenfalls der statische Druck der Außenluft liegt, besteht zwischen der Drossel
8 und der Sperrdüse kein Druckgefälle, so daß die Luft nicht durch den Vorraum strömen
kann. Der vom Vorraum 7 in dem Meßraum 10 zur Wirkung kommende Unterdruck zur Außenluft
beträgt deshalb Null. Wird nun die Tastdüse 4 abgedeckt, so ist an der Sperrdüse
der statische
Druck des Saugraums 3 wirksam, so daß infolge der
Druckdifferenz annähernd die gleiche Luftmenge durch die Drossel 8 und Sperrdüse
6 strömen kann wie vorher durch die Tastdüse 4. Im Vorraum 7 sowie Meß räum 10 ist
bei abgedeckter Tastdüse 4 annähernd der volle Unterdruck des Gebläses 1. Teilabdeckungen
der Tastdüse 4 verhalten sich proportional, so daß für die Membranbetätigung ein
Druckbereich von annähernd Null bis annähernd dem höchsten Unterdruck des Gebläses
zur Verfügung steht.
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Während bei dichten Warenbahnen der Lufteintritt in den abgedeckten
Teil der Tastdüse 4 überhaupt verhindert wird, ist der Lufteintritt bei durchlässigen
Warenbahnen je nach dem Widerstand mehr oder weniger groß. Außer dem Luftwiderstand
wirkt aber noch die diffuse Auflösung des Blasstrahles. Ein geschwächter und diffuser
aus der Tastdüse 4 kommender Blasstrahl ist nicht mehr in der Lage, in der Sperrdüse
6 einen Staudruck Null aufzubauen, so daß nun infolge des Gegendruckes aus der Sperrdüse
6 ein Luftstrom ausbricht, dessen Energie gering, aber groß genug ist, um das vollständige
Ausströmen zu ermöglichen. Da nun der Unterdruck im Vorraum 7 nicht von der Energie
des Blasstrahles aus der Sperrdüse 6, sondern von der durchströmenden Luftmenge
abhängt, wird auch bei porösen Warenbahnen praktisch der gleiche Unterdruck erzielt
wie bei dichten.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Erzielung einer
Proportionalregelung mit den Merkmalen schneller und genauer Arbeitsweise. Dabei
wurden
außerdem die Nachteile, wie Flattern oder Ausbeulen der Warenkante zwischen zwei
Blasstrahlen und hiermit verbundener ungenauer Arbeitsweise, Nachstellen der Stärke
des Blasstrahles und der Feder im Strahlrohrregler je nach Gewebeart gegenüber dem
amerikanischen und der Nachteil der Störgefahr r bei Hängenbleiben eines klebrigen
Fadens in einer zwischen Tastdüsen und Sauggebläse liegenden Düse gegenüber dem
deutschen System beseitigt.