DE3542151A1 - Maschine zur herstellung dreidimensional gemusterter nadelfilzbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung drei­ dimensional gemusterter Nadelfilzbahnen, welche mit einem mit Nadeln bestückten, von einer Antriebseinrichtung gegen­ über einer Stichunterlage auf und nieder bewegtem Nadel­ balken und einer die mit einer Musterung zu versehende Filz­ bahn bewegenden Zuführ- und Abzugseinrichtung ausgerüstet ist.

Es sind Nadelfilzmaschinen bekanntgeworden, mittels welcher man glatten Nadelfilzen eine bestimmte Oberflächenstruktur entsprechend einem vorgegebenen Muster geben kann. Die Muste­ rung des an sich ursprünglich glatten Vormaterials erfolgt in der Weise, daß die Gabelnadeln beim Einstich einzelne Schlingen bilden, die aus der Ebene des Vormaterials herausragen. Aufgrund der sich bewegenden Bahn entsteht dann eine sogenannte Raupe. Hierbei lassen sich die Einstichtiefe der Gabelnadeln und die Durchlaufgeschwindigkeit des Faservlieses innerhalb gewisser Grenzen variieren. Die so herstellbaren Musterungen von Faser­ vliesen sind im wesentlichen durch das Bestückungsbild der Nadeln im Nadelbrett definiert. An denjenigen Stellen, an welchen keine Musterung erwünscht ist, müssen die diese her­ stellenden Gabelnadeln mit dem Vlies außer Eingriff kommen.

Bei Maschinen eines bestimmten Typs geschieht dies durch Ab­ senken der Stichunterlage, die aus einem von einem massiven biegesteifen Tisch getragenen Lamellenrost besteht. Der Lamellentisch wird hierzu mittels mehrerer hydraulischer Zylinder auf und nieder bewegt, welche zumeist in einer Stückzahl von 6 bis 8 unter dem Tisch gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Bei einer anderen Konstruktion solcher Maschinen wird das Außereingriffbringen der Gabelnadeln dadurch erreicht, daß die Achsen, an welchen die Antriebsschwingen für den Nadel­ balken aufgehängt sind, in ihrer Höhe verstellt werden, was bisher mechanisch mit Hilfe von Exzentern geschieht.

Bei dem erstgenannten Maschinentyp werden die Arbeitszylinder durch Elektromagnet-Ventile angesteuert und sind derart ausge­ bildet, daß ihre Kolben jeweils einen vollen Hub ausführen, bis sie an einem mechanischen Anschlag anliegen. Bei diesen Ar­ beitszylindern handelt es sich um doppeltwirkende Zylinder; die während eines Hubs von einem Kolben verdrängte Ölmenge dient dazu, den jeweils nächsten der in Reihe geschalteten Arbeitszylinder zu betätigen, um so eine synchrone Kolben­ bewegung und damit eine Tischbewegung in absolut horizontaler Lage zu erreichen.

Eine derartige Maschine hat eine Reihe von wesentlichen Nach­ teilen. Bedingt durch den vorerwähnten hydraulischen Antriebs­ mechanismus für die Hub- und Absenkbewegung des Lamellen­ tischs muß der Hub der Kolben in den Arbeitszylindern voll ausgeführt werden, d.h., daß der Tisch keine Zwischenstellun­ gen einnehmen kann. Auch läßt sich der Hub des Lamellentischs nicht durch verstellbare Anschläge verändern; diese müssen fest eingebaut und sehr solide sein, um die enormen Kräfte beim Anschlag an die Hubbegrenzer aufzunehmen. Durch die Öffnungs- und Schließzeiten der im hydraulischen System ange­ ordneten Ventile ist aber auch die Hubfrequenz des Tisches begrenzt, was sich wiederum auf die Leistungsfähigkeit der Maschinen auswirkt.

Bei den Maschinen des zweitgenannten Typs ist der Hubbewegung des Nadelbalkens eine Bewegung des Aufhängungspunktes der Schwingen des Antriebssystems überlagert, was allein durch mechanische Mittel geschieht. Auch diese Konstruktion hat beträchtliche und auch die vorerwähnten Nachteile, insbe­ sondere in Bezug auf die gewünschte Exaktheit der Steuerung der Bewegung des Nadelbalkens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in Betracht kommenden Maschinen zur Musterung bzw. Oberflächenstrukturie­ rung von glatten Nadelfilzen in der Weise zu verbessern, daß die Musterung universell variierbar ist und die Musterungs­ vielfalt vergrößert wird, und zwar in weitaus größerem Rahmen, als dies bisher bei Anwendung der vorbekannten Maschinen der Fall war. Auch soll die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine gesteigert werden, um deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorge­ schlagen, im Antriebssystem des die Musterung bewirkenden Aggregats wenigstens einen, dessen Verstellung bzw. Bewegung besorgenden hydraulischen Arbeitszylinder vorzusehen, dessen Steuerventil oder -schieber mittels einer Proportional- Integral-Differential-Steuereinrichtung (PID), welche mit einer mit dem Kolben des hydraulischen Arbeitszylinders ge­ kuppelten Wegemeßeinrichtung gekuppelt ist, gesteuert wird.

Dies bedeutet, daß jeder Arbeitszylinder über ein mit einem PID-Regler ausgestattetes Servoventil angesteuert wird, wobei aufgrund des Wegemeßsystems des Kolbens des Arbeitszylinders im PID-Regler ein Soll-Ist-Wert-Vergleich erfolgt. Durch diese Maßnahme kann jeder Arbeitszylinder selbständig angesteuert werden, ohne daß es komplizierter Kompensationsschaltungen bedarf, die früher bei den bekannten Maschinen angewandt werden mußten.

Dem PID-Regler des Servoventils werden durch einen Generator erzeugte Impulse vorbestimmter Form und Dauer zugeführt, wo­ durch sich jede gewünschte Bewegung der Kolben in den Arbeits­ zylindern bzw. des Lamellentisches oder aber auch der Auf­ hängungspunkte des Antriebssystems für den Nadelbalken er­ halten läßt. Den Impulsen kann man in an sich bekannter Weise jede beliebige Form geben, beispielsweise Rechteck­ oder Kurvenform usw. Diese Impulse stellen die jeweiligen Soll-Werte dar, nach welchen der PID-Regler das Servoventil betätigt, durch welches der Arbeitszylinder angesteuert wird. Durch entsprechende Programmierung kann der Soll-Wert hinsichtlich seiner Größe, seiner Form, seiner Abfolge und seiner Frequenz verändert werden, um auf diese Weise den Weg des Kolbens im Arbeitszylinder und die Hubfrequenz den gegebenen Verhältnissen und Bedingungen in Bezug auf die Arbeitsweise der Maschine optimal anzupassen, beispiels­ weise um der Materialstärke des zu nadelnden Vlieses Rechnung zu tragen.

Auch läßt sich durch den Gegenstand der Erfindung die Muste­ rungsvielfalt vergrößern, indem es nunmehr möglich ist, Hoch- Tief-Effekte innerhalb eines Musterungsrapports zu erzielen. Dies beruht darauf, daß der Kolben und damit der Lamellen­ tisch in jeder beliebigen vorgegebenen Höhenlage angehalten werden kann.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine mit heb- und absenkbarem Lamellentisch mit zwei hydraulischen Zylindern ausgerüstet, welche dazu dienen, den vertikal geführten Tisch in seiner Höhenlage zu ver­ stellen. Um die zu bewegenden Massen möglichst gering zu halten, ist der Lamellentisch vorteilhafterweise als frei­ tragende, statisch bestimmte Leichtbaukonstruktion ausge­ bildet. Dies bedingt zwar eine etwas größere Konstruktions­ höhe, jedoch sind die sich aus der Gewichtsersparnis ergeben­ den Vorteile beachtlich gegenüber dem etwas größeren Platz­ bedarf.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen wie folgt näher beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Maschine zur Her­ stellung dreidimensional gemusterter Nadel­ filzbahnen, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Antriebsmechanismus und Steuerungssystems für den heb- und absenkbaren Lamellentisch der Maschine nach Fig. 1.

In einem Maschinengestell 11 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, der Antriebsmechanismus 12 für den Nadelbalken 13, an dessen Unterseite die mit den Gabelnadeln 14 bestückten Nadelbretter 15 befestigt sind, angeordnet. Die zu nadelnde Nadelvliesbahn 16 wird mit Hilfe der Transport- bzw. Vorschubwalzen 17, 18 über den von dem Lamellentisch 19 getragenen Lamellenrost 20 hinwegbewegt. Zum Heben und Absenken des Lamellentisches 19 dienen zwei hydraulische Zylinder 21, welche auf einer Grund­ platte 22 befestigt sind, die mittels Getrieben 23 und Spindeln 24 in ihrer Höhe einstellbar sind.

Die auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Lamellen­ tisches 19 angeordneten Arbeitszylinder 21 werden von einem Servoventil 25 angesteuert, dem ein Verstärker 26 vorgeschaltet ist. Die Steuerung des jedem Arbeitszylinder 21 zugeordneten Servoventils 25 bzw. des Servoverstärkers 26 erfolgt durch den PID-Regler 27, welchem der von dem Pulsgenerator 28 erzeugte und vom Pulsformer 29 in gewünschter Weise veränderte bzw. aufbereitete Impuls als Soll-Wert über die Programmeinrich­ tung 30 zugeführt wird. Der Programmeinrichtung 30 können beispielsweise ein Betriebsarten-Schalter 31 und andere Schalter 32 zugeordnet sein, um die Programmfolge für die Ausgabe des vorgegebenen Soll-Wertes entsprechend zu beein­ flussen. Der Impulsgeber 28 ist vorteilhafterweise mit dem Abzugswalzenpaar 18 für die bereits genadelte Bahn 33 ge­ kuppelt. Mit dem Lamellentisch 19 bzw. dem Arbeitskolben ist die jedem Arbeitszylinder 21 zugeordnete Wegemeßein­ richtung 34 gekuppelt, die mit dem zugehörigen PID-Regler 27 zum Zwecke des Soll-Ist-Wert-Vergleichs verbunden ist.

Dadurch, daß der von der Programmeinrichtung 30 ausgegebene Soll-Wert-Impuls identisch jedem der beiden PID-Regler 27 zugeführt wird, und vermittels der Wegemeßeinrichtung 34 ein ständiger SoII-Ist-Wert-Vergleich stattfindet, ist ge­ währleistet, daß die Bewegung der Kolben der Arbeitszylinder 21 auf beiden Seiten des Lamellentisches 19 einander absolut identisch ist und damit gleichmäßig erfolgt, so daß sich jedwede zusätzliche Kompensationseinrichtung zur Vergleich­ mäßigung der Tischbewegung erübrigt.

Claims (4)

1. Maschine zur Herstellung dreidimensional gemusterter Nadel­ filzbahnen, mit einem mit Nadeln bestückten, von einer An­ triebseinrichtung gegenüber einer Stichunterlage auf und nieder bewegtem Nadelbalken und einer die mit einer Muste­ rung zu versehende Filzbahn bewegenden Zuführ- und Abzugs­ einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebssystem des die Musterung bewirkenden Aggregats wenigstens ein dessen Verstellung bzw. Bewegung besorgender hydraulischer Arbeits­ zylinder (21) angeordnet ist, dessen Steuerventil bzw. -schieber (25) mittels einer Proportional-Integral- Differential-Steuereinrichtung (27), welche mit einer mit dem Kolben des hydraulischen Arbeitszylinders (21) ge­ kuppelten Wegemeßeinrichtung (24) gekuppelt ist, gesteuert ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse zur Steuerung des Steuerventils bzw. -schiebers (25) in einem Pulsgenerator (28) erzeugt und in einem Puls­ former (29) hinsichtlich ihrer Kurvenform geformt werden.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichunterlage aus einem Lamellenrost (20) aufweisenden Tisch (19) besteht, welcher von vorzugsweise zwei hydraulischen Zylindern (21) ver­ stellt wird, deren Steuereinrichtungen (27, 26, 25) die einander identischen Sollwertimpulse zugeführt werden.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellentisch (19) als freitragende, statisch be­ stimmte Leichtbaukonstruktion ausgebildet ist.