DE19703367A1

DE19703367A1 - Verfahren zum Herstellen einer Warenbahn vorgegebener Breite und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19703367A1
Application number: DE1997103367
Authority: DE
Inventors: Karl Lutz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: DE19703367C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Warenbahn vorgegebener Breite sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren zum Herstellen einer Warenbahn vorgegebener Breite vollziehen sich mit entsprechenden Vorrichtungen üblicherweise nach folgenden bekannten Verfahrensschritten:

Zunächst wird eine Halbzeug-Warenbahn mit schwankender Breite z. B. durch an sich bekannte Vliesbildungsverfahren erzeugt und weiteren Behandlungsstationen zugeführt, in denen üblicherweise eine Feucht- und/oder Wärmebehandlung, z. B. mit einem Foulard, einem IR-Kanal und/oder Fixiertrockner, durchgeführt wird. Die so behandelte Bahn wird dann meist in einem Warenspeicher zwischengespeichert, von wo aus sie zu den Wicklern gelangt und danach rollenweise abgeführt wird.

Bei dem Stand der Technik wird die Warenbahn erst am Ende des Prozesses nach dem Warenspeicher auf die vorgegebene Breite geschnitten. Die Randstreifenabfälle müssen dabei, je nachdem mit welchem Zusätzen die Bahn behandelt, z. B. mit einem Binder imprägniert worden war, speziell entsorgt werden, was mit erheblichen Kosten verbunden ist.

Diese Entsorgungskosten ließen sich vermeiden wenn die Warenbahn bereits vor der weiteren Behandlungsstation auf die vorgegebene Breite geschnitten werden könnte. Die Randstreifenabfälle könnten dann als normaler Abfall entsorgt und ggf. sogar direkt recycelt werden.

Die thermische Behandlung der Warenbahn in der weiteren Behandlungsstation führt jedoch zum Schrumpfen der Warenbahn. Die endgültige Breite der Warenbahn ist somit vom Schrumpf abhängig. Dieser Schrumpf ist jedoch keine feste Größe. Er hängt von vielen sowohl mathematisch als auch meßtechnisch nicht ohne weiteres erfaßbaren Größen ab und kann daher nicht einfach als Vorhalt bei dem Schneiden der Warenbahn vor der weiteren Behandlungsstation berücksichtigt werden.

Durch die DE 40 08 282 ist es zwar zur Erfassung der örtlichen Schrumpfungen von Warenbahnen bekannt, zu den Bahnkanten parallele Markierungsstreifen auf der Bahn aufzubringen und die Abweichungen dieser Markierungsstreifen nach einer Behandlungsstation von Sensoren zu erfassen und in einen Rechner einzugeben, der daraus ein Schrumpfungsprofil als Korrekturfaktor für eine Querprofilregelung ableitet. Dieses Prinzip erfordert jedoch einen relativ hohen Aufwand für die Korrekturmaßnahme und verschärft das Entsorgungsproblem, insb. dann, wenn ein Farbstreifen als Markierungsstreifen aufgebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so durch zuführen bzw. die zugehörige Vorrichtung so auszugestalten, daß keine Randstreifenabfälle auftreten, die speziell entsorgt werden müssen und daß die Schrumpfung der Breite der Warenbahn auf einfache Weise berücksichtigt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt für das Verfahren mit den Verfahrensschritten:

a) Zuführen einer Halbzeug-Warenbahn mit schwankender Breite zu einer Kantenschneidstation;
b) Schneiden der Warenbahn auf eine bestimmte Breite und Abführen der Randstreifenabfälle zu einer Verwertung;
c) Feucht- und/oder Wärmebehandeln der geschnittenen Warenbahn in einer Behandlungsstation;
d) Erfassen der Breite der behandelten Warenbahn unabhängig von ihrer Querlage und Einstellen der Kantenschneider in der Kantenschneidstation entsprechend der Abweichung von der vorgegebenen Bahnbreite;
e) Abführen der Warenbahn.

Da die abgeschnittenen Randstreifen vor der weiteren Behandlungsstation von der Halbzeug-Warenbahn als Abfall anfallen, enthält dieser keine nach dem Abfallgesetz kritische Substanzen und braucht daher nicht als Sonderabfall entsorgt zu werden. Er kann sogar, je nach Material der Warenbahn unmittelbar recycelt werden. Dies ist beispielsweise bei einer Vliesbahn aus Kunststoff möglich, indem der Randstreifen unmittelbar dem Extruder zugeführt wird, aus dem die Vliesbahn gezogen wird.

Da die Breitenmessung erst nach der Behandlung der Warenbahn erfolgt, erfaßt sie direkt und auf einfache Weise die durch Schrumpfung veränderte Bahnbreite. Die Verzögerung zwischen dem Meßort und dem Schneidort kann auf einfache Weise elektronisch berücksichtigt werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung gelingt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung bestehend aus:

a) einer Einrichtung zum Zuführen einer Halbzeug-Warenbahn mit schwankender Breite zu einer Kantenschneidstation;
b) Kantenschneidern zum Schneiden der Warenbahn auf eine bestimmte Breite, von denen mindestens einer quer zur Bahnrichtung einstellbar ist;
c) einer den Kantenschneidern nachgeschalteten Behandlungsstation zum Feucht- und Wärmebehandeln der geschnittenen Warenbahn;
d) einer Meßeinrichtung zum Erfassen der Breite der behandelten Warenbahn unabhängig von ihrer Querlage und einer elektronischen Einrichtung zum Einstellen der Kantenschneider entsprechend der Abweichung von der vorgegebenen Bahnbreite
e) Einrichtungen zum Abführen der Warenbahn.

Vorrichtungen der vorgenannten Art weisen üblicherweise zur Zwischenspeicherung der Warenbahn zwischen der Behandlungsstation und den Wicklern zum Abführen der Warenbahn einen Warenspeicher auf. Die Meßeinrichtung zum Erfassen der Breite der behandelten Bahn kann dann entweder vor oder hinter dem Warenspeicher angeordnet sein.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erhält man auf einfache Weise einen besonders exakten Wert für die Bahnbreite, wenn die Meßeinrichtung zum Erfassen der Breite der behandelten Warenbahn zwei, je einer Bahnkante zugeordnete Bildaufnahme-Kameras, deren Aufnahmebereich jeweils durch eine Lampe ausleuchtbar ist, aufweist, die einen digitalen Meßwert für die absolute Lage der Bahnkante relativ zu einem Bezugspunkt erzeugen und denen eine Auswerteelektronik zur Erfassung der IST-Breite der Warenbahn zugeordnet ist, der eine Steuerung/Regelung zum Einstellen der Kantenschneider entsprechend der Abweichung der IST-Breite von der vorgegebenen Bahnbreite nachgeschaltet ist.

Um die Verzögerungszeit zwischen Meßort und Verstellort zu berücksichtigen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Vorrichtung so ausgebildet, daß in der Auswerteelektronik ein Register vorgesehen ist, in das im Moment der Verstellung der Kantenschneider die Gesamtmateriallänge zwischen Meßort und Stellort als digitaler Wert hinterlegt ist, und dessen Zählstand pro Bewegungsinkrement der Bahn verminderbar ist, und das so mit der Steuerung/Regelung verschaltet ist, daß erst bei dem Stand NULL innerhalb einer vorgegebenen Toleranz ein neuer Soll-Istwertvergleich durchführbar ist.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Vlies warenbahn durchgeführt wird;

Fig. 2 eine Prinzipskizze zum Darstellen der räumlichen Beziehung zwischen Meßort und Stellort in der Vorrichtung;

Fig. 3 ein vierteiliges Diagramm zur Darstellung der Maßnahme zur Berücksichtigung der Verzögerungszeit zwischen Meßort und Stellort.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen einer Warenbahn 1 mit vorgegebener Breite, mit der beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird dargestellt. Die Warenbahn 1 kann eine Folie, ein textiles Flächengebilde, eine Papierbahn, ein Vlies oder dergleichen sein. Im Ausführungsbeispiel liegt eine Vliesbahn vor, die aus einer nicht dargestellten Anlage zur Vliesbildung gezogen wird.

Die Vliesbahn 1 wird danach einer Vorverfestigung (Nadelmaschine/Kalander etc.) 2 zugeführt.

Mit 5 ist symbolisch die Kantenschneidstation bezeichnet, in der die zugeführte Halbzeug-Vliesbahn 1, die mittels bekannter einstellbarer Schneideeinrichtungen, sogenannten Kantenschneidern 6, 7, auf die vorgegebene Breite geschnitten wird. Solche Kantenschneider können je nach Bahnmaterial beispielsweise sein: stehende Messer/Klingen, Messerräder, ein Glühdraht, ein Laser- oder Wasserstrahl.

Die Einstellbarkeit der Kantenschneider wird durch zwei Positionierantriebe 3, 4 symbolisiert, wobei auch eine Anordnung möglich ist, bei der nur einer der Kantenschneider 6, 7 einstellbar ist und der andere sich in einer festen Position befindet.

Beim Schneiden der Bahn auf die vorgegebene Breite fallen Randstreifen 8, 9 ab, die, weil sie die gleiche Konsistenz wie das Ausgangsmaterial haben, unmittelbar zum Extruder rückgeführt werden können. Es fällt daher mit großem Vorteil kein Abfall an, der entsorgt werden müßte. Die Vliesbahn 1 gelangt dann in eine Naßbehandlungsstation 10 und dann zum Trockner 11. In der Vorrichtung 10 erfolgt, je nach Zweck, ein Färben, Appretieren und Imprägnieren der Vliesbahn. Die Vliesbahn wird anschließend einer thermischen Behandlung im Trockner 11 unterzogen.

Diese Anlagenteile bzw. Verfahrensschritte sind bekannt und brauchen daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden.

Zur Naßbehandlung können Foulard, eine Rakel (Streichmesser), Besprühvorrichtungen oder dergleichen verwendet werden, um die notwendige chemische Behandlung der Bahn durchzuführen. Für die thermische Behandlung können ein IR-Kanal, Heißlufteinrichtungen, Heizbäder, Heizstrahler oder dergleichen verwendet werden. Hier stehen dem Fachmann, je nach Bahnmaterial, die geeigneten Maßnahmen zur Verfügung.

Nach der thermischen Behandlung hat die Vliesbahn ihre endgültige Breite. Sie ist durch den Schrumpfungsprozeß kleiner als die Bahnbreite am Eingang der Behandlungsstation. Auf die Behandlungsstationen 10-12 folgt daher eine Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen der Breite der behandelten Vliesbahn 1 bzw. der Breitenabweichungen von ihrer Sollbreite, und zwar unabhängig von der Querlage der Vliesbahn. Diese Vorrichtung beruht auf einer optischen Messung und weist zwei Bildaufnahmekameras 14, 15 auf, deren Aufnahmebereich von zwei Lampen 16, 17 ausgeleuchtet wird. Dabei werden beide Bahnkanten von je einer Kamera abgetastet, um die absolute Lage der Bahnkante relativ zu einem Bezugspunkt zu ermitteln. Anwendung findet vorzugsweise das Durchlichtverfahren, d. h. die Leuchtstofflampen 16, 17 befinden sich unter der Materialbahn. Der von den Kameras ermittelte Wert wird über eine Auswerteelektronik 18 digital einer zentralen Steuerung 19 mit Bedienkonsole 20 zugeführt. In der Steuerung wird aus folgenden Werten die Bahnbreite errechnet:

- Meßwert Kamera 14
- Meßwert Kamera 15
- Abstand Kamera 14 zu Kamera 15.

Der Auswerteelektronik 18 wird außerdem ein von der Bahngeschwindigkeit abgeleitetes Signal 21 zur Totzeitermittlung zugeführt.

Außer der Bahnbreite kann die Lageabweichung der Materialbahn zur Anlagemittenposition angezeigt und, wenn gewünscht, auf bekannte Weise geregelt werden.

Der Aufbau der Auswerteelektronik 18, die die Meßsignale der Kameras 14, 15 digital auswertet sowie der zentralen Steuerung 19 mit der Bedienkonsole 20, erfolgt mit bekannten Mitteln, die dem Fachmann ohne erfinderische Bemühungen zur Verfügung stehen.

Die zentrale Steuerung 19 verstellt entsprechend der Abweichung der Breite der Warenbahn 1 von ihrer Sollbreite die Kantenschneider 6, 7 in der Schneidestation 5 über die Positionierantriebe 3 und 4.

Das Abführen der Vliesbahn als letzten Verfahrensschritt erfolgt über einen Zwischenspeicher, den Warenspeicher 22, dem zwei Wickler 23 und 24 nachgeschaltet sind, auf die die in vier Einzelbahnen geschnittene Vliesbahn aufgewickelt wird. Die Breitenmeßeinrichtung kann dabei auch dem Warenspeicher nachgeschaltet sein.

Auch diese Anlagenteile sind dem Fachmann wohlbekannt und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden.

Die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Breitenmeßeinrichtung hat erhebliche Vorteile und ist letztlich anlagenunabhängig einzusetzen.

Diese Vorteile sind:

- berührungslose Bahnkantenermittlung;
- genaue digitale Meßwertermittlung mit einer Auflösung von 0,5 mm;
- ein seitliches Wandern der Materialbahn beeinflußt den Meßwert "Bahnbreite" nicht, da beide Kamera-Meßwerte in der Steuerung 19 berücksichtigt werden;
- eine Bahnbreitenregelung ist möglich. Bei Regelabweichung verstellt die Steuerung 19 die Kantenschneider 6, 7. Der Kantenschneider ist dabei in den Regelkreis integriert, d. h. beim Wechseln des Kantenschneiders ist kein Positionsabgleich erforderlich. Durch den Meßwert "Bahngeschwindigkeit" kann die Totzeit berücksichtigt werden, wie noch erläutert wird;
- eine Bandmittenregelung ist durch Verstellen des Kantenschneiders rechts und links möglich;
- die Vorgabe der Sollwerte und die Registrierung der Istwerte über ein Leitsystem ist für Zwecke des Nachweises der Qualitätssicherung möglich.

Die dargestellte Breitenmessung ist zwar eine sehr vorteilhafte Ausführungsform, dennoch können grundsätzlich auch andere Meßvorrichtungen bekannter Art mit nach einem anderen Prinzip arbeitenden berührungslosen Fühlern bzw. mit anderen optischen Fühlern wie Lichtschrankensystemen, Zeilenkameras aber auch mit mechanischen Fühlern, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung Anwendung finden.

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung liegt darin, daß der Ort 13 der Breitenmessung (Meßort) von dem Ort 5 des Kantenschneiders (Stellort) räumlich verschieden ist, was eine Verzögerungszeit zwischen Messen und Verstellen und umgekehrt bedingt.

Wenn der Kantenschneider nämlich verstellt wird, ändert sich die Vliesbahnbreite. Am Meßort wird die Breitenänderung erst mit Verzögerung wahrgenommen. Es ist daher notwendig, nach jeder Verstellung des Kantenschneiders zu warten, bis die veränderte Vliesbahnbreite den Meßort erreicht hat. Erst dann soll ein erneuter Soll-/Istvergleich durchgeführt werden und bei entsprechendem Ergebnis erneut verstellt werden.

Diese Zusammenhänge sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

In der Fig. 2 ist auf der Basis einer schematischen Darstellung der Anlage nach Fig. 1 die örtliche Differenz zwischen dem Meß- und Stellort mit den Strecken A, B und C verdeutlicht. Dabei ist in diesem Fall der Meßort 13 hinter dem Warenspeicher 22 angeordnet. Die Strecke A ist die Entfernung zwischen dem Stellort 5 und dem Warenspeicher. Die Strecke B entspricht der im Warenspeicher 22 gespeicherten Bahnlänge. Die Strecke C ist die Entfernung zwischen dem Warenspeicher und dem Meßort. Die Materiallänge zwischen Meßort 13 und Stellort 5 setzt sich aus den konstanten Strecken A + C und der variablen Strecke B, dem Füllstand des Warenspeichers zusammen. Der Füllstand des Warenspeichers kann dabei z. B. mittels eines bekannten Niveau-Aufnehmers erfaßt werden.

In der Fig. 3 ist in der Reihe a) der zeitliche Verlauf des Istwertes der Bahnbreite in Relation zu dem Sollwert dargestellt.

Unter Berücksichtigung einer Regler-Totzone liegt im Abschnitt I der Istwert oberhalb des Sollwertes, während im Abschnitt II der Istwert gleich dem Sollwert ist. Im Bereich I wird der Kantenschneider 6, 7 verstellt, während im Bereich II keine Verstellung erfolgt.

In der Reihe b) der Fig. 3 ist die zeitliche Veränderung der Materiallänge A + B + C zwischen Meßort und Stellort aufgetragen. Dabei ist ein Füllstand im Warenspeicher angenommen, so daß sich eine Gesamtmateriallänge zwischen Meßort und Stellort ergibt. Dieser Wert wird im Moment der Kantenschneiderverstellung in einem Register X in der Auswerteelektronik 18 (Fig. 1) abgespeichert (voreingestellt), was symbolisch in der Reihe d) der Fig. 2 dargestellt ist. Der im Register gespeicherte Wert wird nun pro aufgewickeltem Meter um 1 dekrementiert (vermindert), was in Reihe c) der Fig. 2 dargestellt ist. Diese digitalen Meterimpulse können mit bekannten Mitteln von der Bahnbewegung abgeleitet werden. Hierzu stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung. Ebenso ist das Herunterzahlen eines Registers Stand der Technik, so daß diese Maßnahmen hier nicht näher konkretisiert werden müssen. Wird der Registerinhalt = 0, dann hat die geänderte Bahnbreite den Meßort passiert und es kann ein neuer Soll-/Istvergleich durchgeführt werden.

Dieses Verfahren funktioniert auch, wenn z. B. die Wickelgeschwindigkeit von der Liefergeschwindigkeit der Anlage abweicht bzw. der Wickler beim Rollenwechsel kurzzeitig still steht.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Warenbahn vorgegebener Breite mit den Verfahrensschritten:

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

a) einer Einrichtung (2) zum Zuführen einer Halbzeug-Warenbahn (1) mit schwankender Breite zu einer Kantenschneidstation (5);
b) Kantenschneidern (6, 7) zum Schneiden der Warenbahn (1) auf eine bestimmte Breite, von denen mindestens einer quer zur Bahnrichtung einstellbar ist:
c) einer den Kantenschneidern nachgeschalteten Behandlungsstation (10, 11, 12) zum Feucht- und Wärmebehandeln der geschnittenen Warenbahn (1);
d) einer Meßeinrichtung (14-17) zum Erfassen der Breite der behandelten Warenbahn (1) unabhängig von ihrer Querlage und einer elektronischen Einrichtung (18-20) zum Einstellen der Kantenschneider (6, 7) entsprechend der Abweichung von der vorgegebenen Bahnbreite
e) Einrichtungen (23, 24) zum Abführen der Warenbahn.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Behandlungsstation (10, 11, 12) und den Einrichtungen (23, 24) zum Abführen der Warenbahn (1) ein Warenspeicher (22) geschaltet ist und die Meßeinrichtung (14-17) zum Erfassen der Breite der behandelten Bahn entweder vor oder hinter dem Warenspeicher (22) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstation einen Foulard (10) und/oder einen IR-Kanal (11) und/oder einen Fixiertrockner (12) enthält.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Meßeinrichtung zum Erfassen der Breite der behandelten Warenbahn (1) zwei, je einer Bahnkante zugeordnete Bildaufnahme-Kameras (14, 15), deren Aufnahmebereich jeweils durch eine Lampe (16, 17) ausleuchtbar ist, aufweist, die einen digitalen Meßwert für die absolute Lage der Bahnkante relativ zu einem Bezugspunkt erzeugen und denen eine Auswerteelektronik (18) zur Erfassung der IST-Breite der Warenbahn (1) zugeordnet ist, der eine Steuerung/Regelung (19, 20) zum Einstellen der Kantenschneider (6, 7) entsprechend der Abweichung der IST-Breite von der vorgegebenen Bahnbreite nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß in der Auswerteelektronik (18) ein Register (X) vorgesehen ist, in das im Moment der Verstellung der Kantenschneider (6, 7) die Gesamtmateriallänge zwischen Meßort (13) und Stellort (5) als digitaler Wert einstellbar ist, und dessen Zählstand pro Bewegungsinkrement der Bahn verminderbar ist, und das so mit der Steuerung/Regelung (19, 20) verschaltet ist, daß erst bei dem Stand NULL innerhalb einer vorgegebenen Toleranz ein neuer Soll-Istwertvergleich durchführbar ist.