DE3540689A1 - Verfahren zur regelung der warenspannung bei tambour-rauhmaschinen sowie tambour-rauhmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und/oder Regelung der Warenspannung von auf einer Tambour-Rauhmaschine verarbeiteten Warenbahnen, wobei die Rauhmaschine auf dem Mantel des Tambours Strich- und/oder Gegenstrichwalzen aufweist, die die Ware mit Strich- und/oder Gegenstrichenergie beaufschlagen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Tambour-Rauhmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit auf dem Mantel des Tambours gelagerten Strich- und/oder Gegenstrichwalzen, einer Einzugswalze am Wareneinlauf sowie einer Abzugswalze am Warenauslauf.

Zum wirkungsvollen Aufrauhen von Waren, wie z.B. ge­ webten oder gewirkten Stoffen, werden in der Regel doppelt wirkende Rauhmaschinen verwendet, deren auf dem Mantel des Tambours angeordnete Rauhwalzen als Strich- und Gegenstrichwalzen mit Drahtkrempelbeklei­ dungen ausgebildet sind. Die Drähte der Strichwalzen weisen allgemein in die Richtung, in welcher die Ware über den Tambour wandert, und die Drähte der Gegen­ strichwalzen weisen in die entgegengesetzte Richtung. Durch eine abwechselnde Anordnung von Strich- und Gegenstrichwalzen wird die Ware wirkungsvoll aufge­ rauht, d.h. die Stoffasern werden von dem Stoffgrund abgehoben. Dabei kommt es aber in Warenvorschubrichtung gesehen jeweils zwischen einer Strich- und einer Gegen­ strichwalze zu einer Entspannung der Ware und zwischen einer Gegenstrich- und einer Strichwalze zu einer Spannung der Ware. Bei bekannten Rauhmaschinen ist es äußerst schwierig, das richtige Verhältnis von Strich- zu Gegen­ strichenergie zu finden. Entweder wird die Ware nicht intensiv genug gerauht, so daß mehrere Verarbeitungs­ passagen erforderlich sind, um die gewünschte Rauh­ wirkung zu erzielen. Anderenfalls kann ein großes Ver­ hältnis von Gegenstrich- zu Strichenergie zu einer un­ gewollt starken Rauhung, einer Beschädigung oder zum Zerreißen der Ware führen. Weiterhin hat aber auch die über den gesamten Tambour vorliegende Warenspannung einen Einfluß auf die Strich- und Gegenstrichenergie, da bei zu geringer Spannung die Ware praktisch berührungs­ los über die Rauhwalzen transportiert würde, bei zu hoher Spannung jedoch zu stark beansprucht würde. Insbe­ sondere die Verarbeitung von stark dehnbaren Waren ist mit bekannten Rauhmaschinen äußerst problematisch, da derartige Waren bei der Verarbeitung eine Längung von mehr als 100% erfahren können. Eine optimale Warenver­ arbeitung auf Tambour-Rauhmaschinen hängt somit von der Höhe der Strich- und Gegenstrichenergie sowie von der Gesamtwarenspannung auf dem Tambour ab. Selbst für ge­ schultes und erfahrenes Fachpersonal ist es aber schwierig, stets die optimalen Verarbeitungsparameter zu finden, insbesondere wenn Waren mit unterschiedlichen Eigen­ schaften nacheinander verarbeitet werden sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Überwachung und/ oder Regelung der Warenspannung zur Optimierung der Verarbeitung automatisiert werden kann. Ferner soll eine Tambour-Rauhmaschine zur Durchführung dieses Ver­ fahrens angegeben werden, bei der die Ware automatisch in der jeweils optimalen Spannung gehalten sowie mit optimaler Strich- und/oder Gegenstrichenergie beauf­ schlagt wird, die aber dennoch einfach aufgebaut und somit wirtschaftlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß für eine bestimmte Ware jeweils ein be­ stimmter, eine optimale Warenspannungsverteilung auf dem Tambour gewahrleistender Soll-Spannungswert am Wareneinlauf und am Warenauslauf der Rauhmaschine ein­ gestellt wird, daß während des Betriebes die Waren­ spannung einlauf- und auslaufseitig vorzugsweise kon­ tinuierlich gemessen, kontrolliert und die Spannungs­ werte miteinander verglichen werden, und daß im Falle einer Abweichung von den vorbestimmten Spannungen die jeweils abweichende Spannung automatisch wieder auf den vorbestimmten Soll-Wert eingestellt wird. Die Erfin­ dung beruht somit auf der Erkenntnis, daß ausschließlich aus dem Vergleich der beiden Warenspannungszustände vor und nach dem Tambour eindeutige Aussagen über alle für die Verarbeitung wichtigen Einzelparameter gemacht werden können, so daß die jeweils abweichende Spannung vorzugsweise automatisch durch einen elektronischen Prozeßrechner auf den Sollwert eingestellt werden kann.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch Änderung der Diffe­ renzgeschwindigkeit zwischen Einzugs- und Abzugswalze der Rauhmaschine und/oder des Verhältnisses von Strich­ energie zu Gegenstrichenergie. Zur Steuerung der Tambour-Rauhmaschine ist es daher vorteilhaft, wenn voneinander unabhängige Antriebe für die Einzugs­ walze, die Abzugswalze, den Tambour, die Strichwalzen und die Gegenstrichwalzen vorgesehen sind. Vorteilhaf­ terweise werden für diese Antriebe jeweils elektronisch drehzahlregelbare Gleichstrommotoren verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verarbeitung von Waren mit den unterschiedlichsten Eigenschaften unmittelbar hintereinander, ohne daß manuelle, auf Erfahrungen beruhende Einstellarbeiten an der Maschine erforderlich wären, da alle Einstellungen automatisiert sind.

Eine Tambour-Rauhmaschine zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß am Wareneinlauf und am Warenauslauf jeweils eine die Warenspannung messende Meßeinrichtung angeordnet ist. Diese Meßeinrichtungen sind mit einem elektronischen Prozeßrechner verbunden, der die jeweils vorliegenden Warenspannungszustände miteinander vergleicht und auf der Basis dieses Vergleichs automatisch die erforder­ liche Ausgleichsspannung einstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels einer erfindungsgemäßen Rauhmaschine soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Tambour-Rauhmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht der Rauh­ maschine nach Fig. 1 unter zusätzlicher schematischer Darstellung der Antriebe und der Steuerung und

Fig. 3 bis 8 schematische Seitenansichten der Rauhma­ schine nach Fig. 1 unter Darstellung unter­ schiedlicher Warenspannungszustände.

Eine erfindungsgemäße Tambour-Rauhmaschine besteht aus einem Tambour 1, dessen Mantel in an sich bekannter Weise aus Rauhwalzen üblicher Bauart, und zwar aus Strichwalzen S und Gegenstrichwalzen G gebildet wird. In Abhängigkeit von ihren Umdrehungsgeschwindigkeiten beaufschlagen die Strichwalzen S und die Gegenstrich­ walzen G eine aufzurauhende Ware 2, deren Verlauf durch eine Strichpunktlinie dargestellt ist, mit Strich- und/ oder Gegenstrichenergie. Am Wareneinlauf 3 ist eine angetriebene Einzugswalze 4 und am Warenauslauf 5 eine ebenfalls angetriebene Abzugswalze 6 angeordnet.

Um eine möglichst gleichmäßige Warenspannungsverteilung auf dem Tambour 1 zu erreichen, ist erfindungsgemäß am Wareneinlauf 3 und am Warenauslauf 5 jeweils eine die Warenspannung messende Meßeinrichtung angeordnet. Hauptelemente dieser Meßeinrichtungen sind zwei Tänzer­ walzen 7, 8, die zwischen der Einzugswalze 4 und dem Tambour 1 einerseits und zwischen dem Tambour 1 und der Abzugswalze 6 andererseits angeordnet sind. Die Tänzerwalzen 7, 8 werden von der Ware 2 schlaufenartig umschlungen. Durch die Anordnung jeweils einer Umlenk­ walze 11, 12 zwischen jeder Tänzerwalze 7, 8 und dem Tambour 1 beträgt der Umschlingungswinkel der Waren­ bahn 2 auf der Einzugswalze 4, der Abzugswalze 6 und den Tänzerwalzen 7, 8 jeweils etwa 180°. Erfindungs­ gemäß sind die Tänzerwalzen 7, 8 in einer zu ihren Drehachsen senkrechten Richtung und in Richtung der von ihnen gebildeten Schlaufen der Warenbahn 2 beweg­ lich, insbesondere mittels Schwenghebeln 13, 14 schwenk­ bar gelagert. Für jede Tänzerwalze 7, 8 sind zwei seit­ liche Schwenkhebel vorgesehen.

Durch diese Ausbildung wird jede Änderung der Waren­ spannung sowohl am Wareneinlauf 3 als auch am Waren­ auslauf 5 anhand der Stellung der Tänzerwalzen 7, 8 gemessen, wozu jede Tänzerwalze 7, 8 erfindungsgemäß mit einem ihre Stellung erfassenden linearen Istwert­ geber 15, 16 verbunden ist. Diese Istwertgeber 15, 16 können beispielsweise herkömmliche Tauchpotentiometer oder dergleichen Meßgeräte sein, die eine lineare Positionsänderung in elektrische Ausgangssignale um­ wandeln. Vorteilhafterweise wirken die Tänzerwalzen 7, 8 bei ihrer Bewegung gegen mindestens ein eine vor­ wählbare Vorspannung erzeugendes Druckelement 17, 18. Gemäß Fig. 2 sind für jede Tänzerwalze 7, 8 zwei Druckelemente 17 a, 17 b; 18 a, 18 b vorgesehen. Hierdurch kann eine Soll-Warenspannung vorgewählt werden. Die Druckelemente 17, 18 sind vorzugsweise als pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet, wobei die Höhe der Vorspannung im Bereich von 0 bis 300 N einstellbar ist. Die Tänzerwalzen 7, 8 sorgen somit nicht aktiv für eine Warenspannung, sondern wirken als passive, von der Ware durch Spannung oder Entspannung bewegte Meßeinrichtungen.

Erfindungsgemäß ist zum Antrieb des Tambours 1, der Strichwalzen S , der Gegenstrichwalzen G, der Einzugswalze 4 und der Abzugswalze 6 jeweils ein separater Antrieb, insbesondere jeweils ein dreh­ zahlregelbarer Gleichstrommotor 21, 22, 23, 24, 25, vorgesehen. Hierdurch kann eine optimale Regelung der Warenspannung durch Einstellung aller Einzel­ parameter erreicht werden.

Die linearen Istwertgeber 15, 16, die Druckelemente 17, 18 sowie die Motoren 21 bis 25 sind mit einem elektronischen Prozeßrechner 26 verbunden. Für eine Eingabe von Sollwerten zur Anpassung an verschiedene Materialien ist an den Prozeßrechner 26 eine Eingabe­ vorrichtung 27 angeschlossen.

Der elektronische Prozeßrechner 26 erhält von den linearen Istwertgebern 15, 16 elektrische Istwert­ signale, die proportional zu der jeweils vorliegenden Warenspannung sind. Der Rechner 26 vergleicht diese Werte und errechnet hieraus den jeweils erforderlichen Spannungsausgleich, der nachfolgend durch optimale Drehzahlanpassung aller Einzelantriebe eingestellt wird.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Tambour-Rauhmaschine soll im folgenden unter Bezug auf die in den Fig. 3 bis 8 dargestellten Spannungszustände erläutert werden.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Warenspannung sowohl am Wareneinlauf 3 als auch am Warenauslauf 5 zu gering ist, so daß sich beide Tänzerwalzen 7, 8 durch die unter der vorgewählten Vorspannung stehenden Druck­ elemente 17, 18 die Warenschlaufe verlängernd bewegt haben. Die dargestellten Stellungen der Tänzerwalzen 7, 8 werden von den linearen Istwertgebern (nicht dargestellt) an den Prozeßrechner weitergegeben. Dieser ist so programmiert, daß er in diesem Fall die Geschwindigkeit der Abzugswalze 6 erhöht, wodurch die Ware insgesamt gespannt wird.

In dem in Fig. 4 dargestellten Zustand ist die Warenspannung insgesamt zu hoch, weshalb der Rechner eine Verminderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Abzugswalze 6 veranlaßt.

Fig. 5 zeigt einen Zustand, in dem die Strichenergie im Verhältnis zur Gegenstrichenergie zu hoch ist, da die Ware 2 von dem Tambour 1 zu stark transportiert wird, so daß die Ware am Wareneinlauf 3 durch den hohen Zug des Tambours 1 gespannt und am Warenauslauf 5 entspannt wird. Der Rechner veranlaßt in diesem Fall eine Verringerung der Strichenergie, d.h. eine Dreh­ zahlverringerung des Antriebsmotors 22 der Strichwalzen S.

In Fig. 6 ist dargestellt, daß die Strichenergie im Verhältnis zur Gegenstrichenergie zu gering ist. Die Ware 2 wird von den Gegenstrichwalzen G zu stark in entgegengesetzter Warenvorschubrichtung mit Energie beaufschlagt, so daß die Ware 2 am Wareneinlauf 3 entspannt und am Warenauslauf 5 gespannt wird. Der erforderliche Ausgleich ist in diesem Fall eine Ver­ größerung der Strichenergie, d.h. eine Drehzahler­ höhung des Antriebsmotors 22 der Strichwalzen S.

Der Zustand in Fig. 7 zeigt, daß sowohl die Warenspannung zu gering als auch die Strichenergie zu klein ist. Der Rechner wird in diesem Fall eine Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Abzugswalze 6 über den Motor 25 sowie eine Erhöhung der Strichenergie über Drehzahlsteigerung des Motors 22 veranlassen.

In Fig. 8 ist die Idealstellung der Tänzerwalzen 7, 8 dargestellt. Die Differenzgeschwindigkeit zwi­ schen Einzugswalze 4 und Abzugswalze 6 hat die Dehn­ fähigkeit der Ware 2 entsprechend der vorgewählten Vorspannung der Druckelemente 17, 18 ausgeglichen. Die Strichenergie im Verhältnis zur Gegenstrichenergie ist so abgeglichen, daß sich die Warenspannung über dem Tambour 1 absolut gleichmäßig verteilt.

Aufgrund der vorteilhaften Verwendung eines elektroni­ schen Prozeßrechners ist die Regelung der voneinander unabhängigen Antriebe derart schnell, daß die in Fig. 8 dargestellten Idealbedingungen unmittelbar nach Verarbeitungsbeginn bereits vorliegen. Somit dienen die Fig. 3 bis 7 lediglich der Erklärung der Funktion der erfindungsgemäßen Rauhmaschine, wobei die Stellungen der Tänzerwalzen 7, 8 der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt sind und nicht der Praxis entsprechend.

Die Erfindung ist keineswegs auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So liegt es durchaus im Rahmen der Erfindung, die Spannung der Warenbahn mit gleichwirkenden Mitteln zu messen, wie z. B. mit Dehnungsmeßstreifen, hydraulischen oder pneumatischen Druckmessungen oder dergleichen. Weiterhin können die Tänzerwalzen 7, 8 auch linear, d.h. ohne Schwenkhebel, beweglich gelagert werden. Es ist auch möglich, ganz auf Tänzerwalzen zu verzichten, und lediglich durch geeignete Mittel, beispielsweise Druckmessern, in den Umlenkwalzen 11, 12, die Warenspannung zu messen. Jedoch hat die Ausbildung mit den Tänzerwalzen 7, 8 den Vorteil, daß eine Vorspannung zur Anpassung an verschiedene zu verarbeitende Materialien einstellbar ist.

Claims (20)

1. Verfahren zur Überwachung und/oder Regelung der Warenspannung einer auf einer Tambour-Rauhmaschine verarbeiteten Warenbahn, wobei die Rauhmaschine auf dem Mantel des Tambours Strich- und/oder Gegen­ strichwalzen aufweist, die die Ware mit Strich­ und/oder Gegenstrichenergie beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Ware jeweils ein bestimmter, eine optimale Warenspannungsverteilung auf dem Tambour gewährleistender Soll-Spannungswert am Wareneinlauf und am Warenauslauf der Rauhmaschine eingestellt wird, daß während des Betriebes die Warenspannung einlauf- und auslaufseitig vorzugs­ weise kontinuierlich gemessen, kontrolliert und die Spannungswerte miteinander verglichen werden, und daß im Falle einer Abweichung von den vorbe­ stimmten Spannungen die jeweils abweichende Spannung automatisch wieder auf den vorbestimmten Soll- Wert eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die jeweils abweichende Spannung durch Änderung der Differenzgeschwindigkeit zwischen Einzugs- und Abzugswalze der Rauhmaschine und/oder des Verhältnisses von Strichenergie zu Gegenstrichenergie auf den Soll-Wert eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Warenspannung ein elektronischer Prozeßrechner verwendet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzugs- und Abzugswalze der Rauh­ maschine zur Einstellung ihrer Differenzgeschwin­ digkeit jeweils getrennt voneinander angetrieben und in der Drehzahl geregelt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Einstellung des Verhältnisses von Strichenergie zu Gegenstrichenergie der Tambour sowie die Strich- und Gegenstrichwalzen jeweils getrennt voneinander angetrieben und in der Drehzahl geregelt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Messung der Warenspannung beweglich gelagerte Tänzerwalzen verwendet werden, mit denen die Warenbahn zur Ermittlung der Spannung abgetastet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch ge­ kennzeichnet daß zur Einstellung der Soll-Warenspannung Druckelemente, insbesondere pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet werden, über die die Lagerung der Tänzerwalzen mit einem ortsfesten Maschinenteil verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Warenspannung abhängenden Stellungen der Tänzer­ walzen mittels linearer Istwertgeber in durch den Prozeßrechner verarbeitbare elektrische Signale umgewandelt werden.

9. Tambour-Rauhmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 mit auf dem Mantel des Tambours gelagerten Strich- und/oder Gegenstrich­ walzen, einer Einzugswalze am Wareneinlauf sowie einer Abzugswalze am Warenauslauf, dadurch gekennzeichnet, daß am Wareneinlauf (3) und am Warenauslauf (5) jeweils eine die Warenspannung messende Meßeinrichtung angeordnet ist.

10. Rauhmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einzugswalze (4) und dem Tambour (1) sowie zwischen dem Tambour (1) und der Abzugswalze (6) jeweils eine die Warenbahn (2) zur Bildung einer Schlaufe umlenkende Tänzerwalze (7, 8) angeordnet ist.

11. Rauhmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungs­ winkel der Warenbahn (2) auf der Einzugswalze (4), der Abzugswalze (6) und den Tänzerwalzen (7, 8) jeweils etwa 180° beträgt.

12. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Tänzerwalzen (7, 8) und dem Tambour (1) jeweils eine Umlenkwalze (11, 12) ange­ ordnet ist.

13. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tänzerwalzen (7, 8) in einer zu ihren Drehachsen senkrechten Richtung und in Richtung der von ihnen gebildeten Schlaufen der Warenbahn (2) beweglich gelagert sind.

14. Rauhmaschine nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tänzerwalzen (7, 8) mittels Schwenkhebeln (13, 14) schwenkbar gelagert sind.

15. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Tänzerwalze (7, 8) mit einem ihre Stellung erfassenden linearen Istwertgeber (15, 16) verbunden ist.

16. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Tänzerwalze (7, 8) bei ihrer Bewegung gegen mindestens ein eine vorwählbare Vorspannung erzeugendes Druckelement (17, 18) wirkt.

17. Rauhmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (17, 18) pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten sind.

18. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Antrieb des Tambours (1), der Strichwalzen (S), der Gegenstrichwalzen (G), der Einzugswalze (4) und der Abzugswalze (6) jeweils ein separater Antrieb, insbesondere jeweils ein drehzahlregelbarer Gleichstrommotor (21, 22, 23, 24, 25) vorgesehen ist.

19. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18 dadurch gekennzeich­ net, daß die linearen Istwertgeber (15, 16) die Druckelemente (17, 18) und die Gleichstrommotoren (21 bis 25) mit einem elektronischen Prozeßrechner (26) verbunden sind.

20. Rauhmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 19, gekennzeichnet durch eine mit dem elektronischen Prozeßrechner (26) verbundene Vorrichtung (27) zur Eingabe von Soll­ werten.