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Verfahren und Vorrichtung zum Längenmessen
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dehnbarer Warenbahnen aus textilen Stoffen Verfahren und Vorrichtungen
zum Längenmessen dehnbahrer Warenbahnen aus textilen Stoffen sind in zahlreichen
Ausführungsformen bekannt. Grundsätzlich werden dabei Vorkehrungen getroffen, um
die Warenbahn innerhalb eines Warenbahnabschnitts im Meßbereich zu entspannen, was
vor und gegebenenfalls zusätzlich hinter der Meßvorrichtung vermittels einer Entspannungseinrichtung
geschehen kann, deren Förderwalzen in ihrem Antrieb regelbar sind. Die Bildung eines
im Meßbereich entspannten Warenbahnabschnitts gewinnt mit zunehmender Dehnbarkeit
des zu messenden Stoffes an Bedeutung. Um reproduzierbare Werte zu erhalten, muß
die Messung im spannungs- bzw. dehnungsfreien Zustand durchgeführt werden.
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Ein Verfahren zum Längenmessen von Stoffbahnen in dehnungsfreiem
Zustand ist beispielsweise aus der DT-PS 15 60 095 bekannt. Dabei ist dem Längenmeßwerk
eine zur
Aufnahme der geringen Zulieferspannung dienende Einlaufumfangsstrecke
vorgeordnet und zur Aufnahme der hohen, insbesondere wechselnden Abzugsspannung
dienende, den wesentlichen Anteil des Meßwalzenumfangs einnehmende Auslauf-Umfangsstrecke
nachgeordnet. ier wird also im Meßbereich ein spannungsfreier Warenbahnabschnitt
durch dessen möglichst große Umschlingung um eine Meßzugwalze erreicht, wobei das
Meßwerk die Warenbahn im Bereich der Umschlingung dieser Walze kontaktiert.
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Ein anderes Verfahren zum Längenmessen dehnbarer Warenbahnen benutzt
sogenannte Tänzerwalzen oder auch Tastwalzen, die in der Warenbahn vor und gegebenenfalls
zusätzlich hinter dem Meßbereich einliegen. Jede dieser Tastwalzen steuert die Drehzahl
von schneller vorlaufend angetriebenen Förderwalzen, so daß die Warenbahn dem Meßbereich
entspannt zugeführt wird. Ein solches Verfahren ist mit einer entsprechenden Vorrichtung
beispielsweise in der DT-PS 16 35 448 beschrieben.
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Ferner kennt man zum Beispiel aus der DT-PS 692 726 Meßmethoden unter
Bildung einer durchhängenden Warenbahn, deren unten liegender Scheitelpunkt von
einer Fotozellenanordnung abgetastet wird. Diese Fotozellenanordnung steuert die
Geschwindigkeitsregelung des die Zuführwalzen antreibenden Motors, so daß auch hier
die Warenbahn dem Meßwerk im entspannten Zustand zugeführt wird.
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Bekannt sind ferner Verfahren, bei denen zum Zwecke
der
Entspannung zwischen einer Einzugswalze und der Meßwalze die Warenbahn frei durchhängt
und ihr Eigengewicht ohne Verwendung einer Lichtschranke die Antriebe zur Bildung
der entspannten Meßstrecke regelt. Hierbei sind zum Beispiel nach der DT-AS 21 11
834 besondere Anordnungen und Zuordnungen der Einzugswalze, der Meßwalze, des Warenbahndurchhangs,
der horizontalen Spannweite und der Auflaufwinkel etc. in besonderer Weise ausgebildet.
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Sämtliche vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind in mehr
oder weniger geeigneter Weise in der Lage, schwächer oder stärker dehnbare textile
Stoffbahnen hinsichtlich ihrer Länge zu messen, und zwar in einer reproduzierbaren
eichgenauen Weise.
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Das der Erfindung zugrundeliegende Problem geht von der Feststellung
aus, daß befriedigende maschinelle Längenmessungen von textilen Stoffen bislang
nur dann erzielt werden, wenn man Längenmessmaschinen so konstruiert, daß sie entweder
für wenig oder für stärker oder für extrem dehnbare Stoffe eichgenau arbeiten. Da
solche Meßmaschinen der gesetzlichen Eichpflicht unterliegen, sind Bestrebungen
im Gange, Kennwerte für die stoffkritischen Eigenschaften zu erfassen, damit es
gelingt, die Stoffe bezüglich ihrer die Messung beeinflussenden Kriterien gruppenweise
einzuteilen.
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Der Spielraum der Dehnbarkeit handels-üblicher Stoffe ist in den
letzten Jahren sehr groß geworden, insbesondere durch weite Verbreitung extrem dehnbarer
Stoffe. Man hat sich daher bemüht, die Gesamtheit der marktgängigen Stoffe hinsichtlich
ihrer Verarbeitbarkeit auf Längenmeßmaschinen in Gruppen einzuteilen. Zur Gewinnung
klarer Gruppenkriterien hat man die stoffspezifischen Größen der Dehnung, (£ in
g) sowie der Flächengewichtskraft (GA in Nie 2) herangezogen. Zur Ermittlung dieser
Größen dient eine Probe des zu charakterisierenden Stoffes. Dabei wird eine rechteckige
Textilprobe vorgeschriebener Kantenlängen in ein Dehnungsmeßgerät eingespannt und
die Längung dieser Stoffprobe unter einem definierten Gewicht gemessen.
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Die Flächengewichtskraft GA des Stoffes wird durch Wägung einer Probe
vorgegebener geometrischer Abmessungen bestimmt.
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Aus diesen beiden stoffspezifischen Kriterien läßt sich
eine
Kenngröße K ableiten, die der Formel K = # (GA + GAm) gehorcht, wobei Al mit X 2,2
N/m2 eine konstante Größe ist, die anhand der Gesamtheit von der maschinellen Längenmessung
unterworfenen Stoffen aus Versuch abgeleitet ist und den Einfluß berücksichtigt,
den die durch die Maschinenführung verursache Zugkraft ausübt.
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Handelsübliche Stoffe weisen entsprechend steigender Dehnbarkeit
Werte auf, die etwa zwischen K = O x 10-2 N/m2 bis K = 50 x 10-2 N/m2 liegen.
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Um praxisgerechte Zuordnungen zu erzielen, sind diese K-Werte in
drei Gruppen eingeteilt worden; ihre Grenzwerte liegen bei KI= 2 x 10-2 N/m2 KII
= 7 x 10-2 N/m2 KIII = 23 x 10-2 N/s Maschinen, die den Eichvorschriften genügen,
können für einzelne oder mehrere dieser K-Werte zugelassen werden.
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Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Längenmessen dehnbarer Warenbahnen aus textilen Stoffen
vorzuschlagen, mit Hilfe derer es möglich ist, an ein und derselben Maschine, ohne
an dieser manuelle Umstellungen oder Schaltungen durchzuführen, Stoffe sämtlicher
gängigen K-Werte der Gruppen KI bis KIII eichgenau messen zu können.
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Die Lösung des verfahrensmäßigen Teiles der Aufgabe besteht darin,
daß die Antriebsregelung der Förder-Walzen der Entspannungseinrichtung(en) in unmittelbarer
Abhängigkeit von aus einer Probe der zu messenden Ware gewonnenen spezifischen Größe
der Dehnung "e" und der Fläcbengewichtskraft "GA" selbsttätig eingepegelt wird.
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Das Verfahren sieht demgemäß konkret vor, einer Warenbahn, die gemessen
werden soll, eine definierte Probe zu entnehmen, anhand derer die Größen "f" und
"GA" ermittelt werden. Mit hilfe der so durch Messung gewonnenen spezifischen Werte
sollen die Förderwalzen der Entspannungseinrichtung(en) eingepegelt werden, wobei
unter dieser Einpegelung zu verstehen ist, daß eine Solleinstellung der Entspannungseinrichtung(en)
durch die Proben-Meßwerte autostatisch vorgegeben und fixiert wird, wonach die Entspannungseinrichtung(en)
in üblicher Weise in zugelassenen Toleranzen leicht um diesen Sollwert herum arbeiten.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß aus
den an der Warenprobe gemessenen Größen
eine stoffspezifische Kenngröße
"K" gebildet wird, die durch Umsetzung in ein elektrisches, pneumatisches, hydraulisches
oder kombiniertes Signal die Entspannungsregelung unmittelbar ansteuert. Der Abgriff
der Flächen gewichtskraft "GA" der Warenprobe kann an einer analogen Feinmeßwaage
erfolgen, während der Abgriff der die Dehnungsgröße "t" IIbestimmenden Längung der
Stoffprobe beispielsweise über einen linearen Präzisions-Weggeber erfolgt.
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Sodann ist verfahrensmäßig vorgesehen, daß die abgegriffenen Größen
der Flächengewichtskraft "GA" und Dehnung "f" der Stoffprobe einem Rechner zugeführt
werden, der die Stoffkenngröße "K" nach der Formel K = f ' (GA + GAm) errechnet,
wobei "GAm" als auf Erfahrung beruhender Mittelwert der Flächengewichtskraft handelsüblicher
Stoffe zu 2,2 N/m2 bestimmt ist.
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Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ist ein vollautomatisches
Verfahren, wobei die Vorgabedaten für die Entspannungseinrichtung(en) ausschließlich
von der Ware selbst, und zwar von einer Probe derselben, stammen.
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Fehlbedienungen sind daher völlig ausgeschlossen, Wesensbestimmend
für die Erfindung ist darüber hinaus der Umstand, daß der aus der Probe errechnete
Wert "K" lediglich zur Einpegelung
bzw. Justage der Entspannungseinrichtung(en)
dient. Ist dieser stoffspezifische Wert vorgegeben, wird er während des Betriebs
der Vorrichtung mit der entsprechenden Ware konstant gehalten, bis eine Ware mit
anderer Stoffkenngröße gefahren wird.
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Um Stoffe sämtlicher oder jedenfalls der gängigen Beschaffenheiten
innerhalb der Gruppen KI, K11, KI mit einer einzigen Vorrichtung eichgenau messen
zu können, ist im übrigen die Vorrichtung selbst so auszulegen, daß sie von ihrer
Konstruktion her grundsätzlich zu dieser Leistung befähigt ist.
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Die Lösung des vorrichtungsgemäßen Teiles der eingangs genannten
Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, daß eine Vorrichtung zur Ermittlung
der Dehnung "£" und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Flächengewichtskraft "GA"
einer Warenprobe der zu messenden Warenbahn vorgesehen sind, denen ein Rechner zur
Bestimmung einer stoffspezifischen Kenngröße "K" nachgeordnet ist, dessen Nutzsignal
die Entspannungseinrichtung(en) auf den Sollwert einpegelt. Dem Rechner zur Ermittlung
der Stoffkenngröße "K" kann eine Leistungsstufe bzw. ein Verstärker nachgeschaltet
sein, die bzw. der die Entspannungseinrichtung(en) beeinflußt.
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Eine zweckmäßige und sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
besteht darin, daß die Vorrichtung zur Bestimmung der Dehnung "£" und die Vorrichtung
zur Bestimmung der Flächengewichtskraft "GA" der Warenprobe innerhalb einer ein
einziges Warenprobenstück erfordernden Apparatur zusammengefaßt sind, die
zur
Obermittlung der Meßwerte bzw. Signale über zwei getrennte Meßwertgeber verfügt.
Da sich die Flächengewichtskraft "GA" unmittelbar aus dem auf die Fläche des Warenprobenstücks
bezogenen Gewicht ergibt, ist es möglich, diese Flächengewichtskraft "GA" an demselben
Warenprobenstück zu ermitteln, welches der Feststellung der Dehnungsgröße "g" dient.
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Eine weitere äußerst vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht
darin, daß der Rechner mit einem zum Anschluß an ein Anzeigegerät, vorzugsweise
an ein Digital-Anzeigegerät, bestimmten separaten Anschluß bzw. Ausgang versehen
ist. Hierdurch ist es möglich, während des Betriebs der Maschine optisch erfassen
zu können, welche Ware gefahren wird. Es ist also für die Bedienungsperson unmittelbar
ersichtlich, bei welchem K-Wert die Vorrichtung gegenwärtig arbeitet.
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Bei einer Vorrichtun unter Verwendung von Tastwalzen zur Entspannung
der Stoffbahn ist vorgesehen , daß die Leistungsstufe (Verstärker) den Arbeitsdruck
der Tastwalzen bestimmt bzw. einstellt. Dies kann über eine Servosteuerung geschehen
und zwar elektrisch, pncumatisch, hydraulisch oder kombiniert.
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Zur Ausschaltung menschlicher Unzulänglichkeiten ist schließlich
noch vorgesehen, daß dem Warenlauf eine Sperre zugeordnet ist, die erst bei einlegter
Warenprobe lösbar ist. Hierdurch ist gewährleistet,
daß die Vorrichtung
nicht "lecrläuft", bevor anhand einer Warenprobe derjenige K-licrt ermi t te t t
unter e ingegeben worden ist, der bestimmcnd ist für die anschließend zu messende
Ware.
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In diesem Zusammenhang gewinnt ein weiterer Vorschlag nach der Erfindung
an Bedeutung, wonach der Warenlauf grundsätzlich erst dann einschaltbar ist, wenn
durch eine Vergleichsvorrichtung festgestellt wurde, daß die zur Ermittlung des
K-Werts herangezogene Warenprohe tatsächlich mit der Ware selbst, die gemessen werden
soll, übereinstimmt. Dazu kann man auf die Warenprohe und die Ware einen Lichtstrahl
richten und hei fJhereinstimmung der beiden Durchscheinwerte, in denen Stoffart,
Stoffdicke und Stoffstruktur ihren unmittelbaren Niederschalg finden, Gleichheit
voraussetzen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den anliegenden Zeichnung,
auf die sich die nachfolgende Beschreibung bezieht, dargestellt. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Warenlaufs durch eine Längenmeßmaschine,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einpegelung
der Entspannungseinrichtung(en), wobei in der unteren rechten Hilfe eine Entspannungseinrichtung
unter Verwendung einer Tastwalze und im unteren linken Teil der Fig. 2 eine Entspannungseinrichtung
unter Bildung eines Warendurchhangs dargestell ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Maschine 10 sei eine Warenschau- und Meßmaschine.
In ihr ist eine Warenbahn 11 in der mit Pfeil angedeuteten Hauptdurchlaufrichtung
geführt. Nur nebenbei sei erwähnt, daß derartige Maschinen in der Regel auch einen
Rücklauf besitzen. Maschineneingangsseitig durchläuft die Warenbahn 11 eine Walzenanordnung
28/29, gelangt dann über den Schautisch 13 und weitere Walzenanordnungen zur Aufwickelwalze
bzw. auf den Warenwickel 15. Dieser Warenwickel 15 wird im Fall der dargestellten
Maschine über Wickelwalzen 16 in freier Auflage angetrieben.
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Innerhalb des Warenlaufs, hier hinter dem Schautisch 13, befindet
sich eine Meßvorrichtung 17 zur Ermittlung der durchgelaufenen Länge, wobei es sich
von selbst versteht, daß dieses Zählwerk so ausgelegt ist, daß es sowohl im Warenvorlauf
als auch im Warenrücklauf eng tolerierte repdoduzierbare Meßwerte liefert.
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Um auch bei dehnungsfähigen und sehr dehnungsfähigen Stoffen eichgenaue
Meßwerte zu erzielen, d.h. solche Meßwerte zu erzielen, die innerhalb engster Toleranzbereichte
mit der tatsächlichen wagenlänge iibereinstimmen, ist die Warenbahn vor und im dargestellten
Falle zusätzlich hinter der Meßvorrichtung 17 in einen entspannten Zustand gebracht.
Dieser wird wareneinlaufseitig durch eine Entspannungseinrichtung 18 und im Reversbetrieb
- dann ebenfalls wareneinlaufseitig - durch eine Entspannungseinrichtung 19 bewirkt.
Beide Entspannungseinrichtungen
verfügen über an sich bekannte
Tastwalzen 20 bzw. 21. Diese Tastwalzen 20 und 21, die in den eingezeichneten Pfeilrichtungen
auslenkfähig angeordnet sind, steuern entsprechend ihrer jeweiligen Auslenkung nach
oben oder unten die Geschwindigkeit der Zuführwalzen 28 bzw. 32. Die Messung erfolgt
mittels der Meßvorrichtung 17 daher in einem völlig oder weitestgehend entspannten
Zustand der Warenbahn 11.
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Um beispielsweise bei einer in der Fig. 1 dargestellten und soeben
beschriebenen Warenschau- und Meßmaschine Stoffe sämtlicher gängigen Dehnungskriterien
fehlbedienungssicher eichgenau messen zu können, bedient sich die Erfindung des
anhand der Fig. 2 dargestellten und nachfolgend erläuterten Verfahrens und der dazu
geeigneten vorrichtungsgemäßen Vorkehrungen.
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Grundlage des Verfahrens bildet eine Probe desjenigen Stoffes, der
- nach Umrüstung bzw. Einstellung eine geeigneten Vorrichtung - gemessen werden
soll. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung besteht diese Probe aus zwei Probenstücken
24 und 25. Beide Probestücke 24 und 25 besitzen exakt definierte Abmessungen. Mit
Hilfe einer Feinmeßwaage 22 wird die Flächengewichtskraft GA ermittelt, während
anhand des Probenstückes 25 mittels eines Dehnungsmeßgeräts die Dehnung "sg' festgestellt
wird.
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Zu diesem Zweck wird das Warenprobenstück 25 am oberen Ende der lotrecht
hängenden Vorrichtung 23 eingespannt.
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Die Unterkante des Stoffprobenstücks 25 befindet sich dann auf dem
Niveau u. Sodann wird auch die Unterkante
des Stoffstückes 25 an
einem Gewicht 26 definierter Größe eingespannt, so daß die Stoffunterkante der Probe
25 unter Einfluß dieses Gewichtes 26 das Niveau g einnimmt. Die Differenz g - u
ergibt die Dehnung, die auch noch an der Skala 31 abgelesen werden kann.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzen sowohl die Feinmeßwaage
22 als Vorrichtung zur Bestimmung der Flächengewichtskraft als auch das Dehnungsmeßgerät
23 Geber, die die festgestellten Werte der Probe als Signale S1 und S2 einem Rechner
R zuführen. Dieser Rechner R bildet aus diesen beiden über die Signale S1 und zugeführten
Meßwerte die Kenngröße K. Aus dieser Kenngröße bildet der Rechner R ein Ausgangssignal
S3, welches einem Verstärker V zugeführt wird. Dieser Verstärker steuert sodann
die Entspannungseinrichtungen 18 oder 18' - je nach Maschinenbauart - an.
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Im unteren rechten Teil der Fig. 2 ist eine Entspannungseinrichtung
18 dargestellt, bei der in einer Warenbahnschlaufe lib eine Tastwalze 20 einhängt.
Diese Tastwalze ist in Pfeilrichtung schwenkbar gelagert und steht unter dem Einfluß
eines einstellbaren Gegengewichtes 27. Das vom Verstärker abgegebene Signal S4 dient
der Einstellung dieses Gegengewichtes 27 im Sinne geringerer oder höhrerer Ausgleichskraft.
Einmal auf den "KLWert der zu messenden Ware über die ermittelten Probenkennwerte
eingepegelt steuert dann die Auslenkung der Tastwalze 20 den Antrieb A einer Zuführwalze
28, so daß hinter einer der Tastwalze 20 nachgeschalteten
Abzugswalze
29 ein entspannter Warenbahnabschnitt 11a der Meßvorrichtung zugeführt werden kann.
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Im linken unteren Teil der Fig. 2 ist eine Durchhangsteuerung schematisch
dargestellt, bei der eine Warenbahnschlaufe 11c zwischen einer drehzahlregelbaren
Zuführwalze 28' und einer Abzugswalze 29' angeordnet ist.
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Hier steuert das vom Verstärker V abgehende Signal S'4 unmittelbar
den Antrieb A' der Zuführwalze 28'. Auch hier entsteht hinter der Abzugswalze 29'
ein entspannter Warenbahnabschnitt 11a im Bereich der Meßstrecke.
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In Abweichung von den dargestellten Entspannungseinrichtungen ist
auch eine solche mittels einer mit einem Warenbahndurchhang zusammenwirkenden Lichtschrankensteuerung
möglich. Weiterhin ist es nach einem Vorschlag der Erfindung möglich, anstelle der
in Fig. 2 getrennt dargestellten Meßgeräte 22 und 23 ein einziges zu verwenden,
welches zugleich die Flächengewichtskraft GA und die Dehnung "i" erfaßt, wobei zweckmäßig
zwei getrennte Geber zur Obermittlung der Signale 5 und S2 an den RechnerR 1 2 an
den Rechner R vorgesehen sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt der Rechner R
neben dem zur Obermittlung des Signals S3 an den Verstärker V bestimmten Ausgang
noch einen weiteren Ausgang, mit dem ein Signal S5 - bei digitaler Funktion des
Rechners mit dem Signal S3 identisches Signal - an ein Anzeigegerät 30 gegeben wird,
welches, wie dargestellt, bevorzugt als Digital-Anzeigegerät ausgebildet ist
und
ständig den an der Stoffprobe gemessenen K-Wert (hier im Beispiel: 4,75 x 10 2 N/m2)
anzeigt.
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Die eigentliche K-Wert-Erfassung geschieht beim Ausführungsbeispiel
- Fig. 2 - wie folgt. Zur Bestimmung des Stoffgewichtes wird eine Feinmeßwaage mit
Analogausgang und einer Empfindlichkeit von 100mV/p benutzt. Die Genauigkeit dieser
Waa beträgt 1/1top. Die Dehnungslänge wird mit einem linearen Präzisionsweggeber
mit einem Meßbereich von 120mm ermittelt. Seine Meßauflösung liegt bei l0OmV/mm.
Dem Präzisionsweggeber ist eine hochkonstante und justierte Spannungsquelle von
12 Volt zugeschaltet.
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Der Mittclwert GAm wird über ein Potentiometer, z.B.
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Drehpotentiometer, eingegeben. Auch hierbei ist eine hochkonstante
Spannungsquelle vorgesehen.
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Die drei genannten Eingangssignale werden über hochdkige Operationsverstärker,
die die Meßwerte nicht verfälschen, abgenommen und modifiziert. Die Meßwerte GA
und GAm werden auf einen Operationsverstärker geschaltet und addiert. Die Summe
wird mit dem Wert für ç multipliziert.
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Der im Rechner R ermittelte Wert für "K" liegt jetzt als Signal mit
ausreichender Genauigkeit vor. Zur Ansteuerung der Maschinensteuerung ist jedoch
ein Leistungsglied zwischenzuschalten. Dieses kann je nach den Anforderungen ein
Leistungstransistor, ein Triac, ein Thyristor oder ein Linearventil sein.