DE3604790A1 - Verfahren zur regelung des fadenauftrags auf teilkettbaeume beim direktbaeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags beim sog. Direktbäumen textiler Faserstoffe auf Teilkettbäume.

Für die Herstellung technischer Textilien, insbesonders bei der Herstellung breiter Filze und Siebe für Papiermaschinen, ist man in den letzten Jahren verstärkt dazu übergegangen, statt der früher verwandten extrem breiten Kettbäume diese in eine Vielzahl schmaler Teilkettbäume aufzuteilen, die alle einzeln direktgebäumt werden und später alle auf eine, in der Regel mehrteilige, aber drehsteif miteinander verbundene gemeinsame Abwickelwel­ le aufgesteckt werden, die in der Webmaschine zentral gebremst wird zur Er­ zeugung einer definierten Fadenzugkraft beim Webvorgang.

Hier zeigt sich, daß auch nur geringe Durchmesserabweichungen der einzelnen Teilkettbäume untereinander zu einer vergleichsweise großen Abweichung der Fadenzugkraft innerhalb der Gesamtkette führen, wobei diese Abweichung zudem noch örtlich scharf abgegrenzt ist im Bereich des betreffenden Teilkettbaums. Berücksichtigt man die Tatsache, daß moderne Papiermaschinen Breiten von mehr als 10 m aufweisen und mit Umlaufgeschwindigkeiten von mehr als 1000 m/min arbeiten, ist klar erkennbar, daß divergierende Fadenzugkräfte die Laufei­ genschaften negativ beeinflussen.

Diesen Problemen ist man bislang mit vergleichsweise hohen Fadenzugkräften beim Weben begegnet. Hierdurch konnte man dank der Elastizität der verwand­ ten Garne einen Zugkraftunterschied in dem Sinne ausgleichen, daß keine losen Fäden vorhanden waren, sondern alle Fäden gestrafft waren. Aus dieser Verfahrensweise ergab sich dann zwar ein einwandfreier Webvorgang, aber eine stark voneinander abweichende Vordehnung der Fasern und Garne.

Bedingt durch den Trend zu geringeren Fadenzugkräften beim Weben zwecks Er­ haltung der natürlichen Elastizität stösst diese Verfahrensweise in der letzten Zeit auf immer mehr Fertigungsprobleme.

Auf dem Sektor der Sektional-Schär- und Bäummaschinen sind Auftragsregelungen bekannt für die Faden-Schichtdicke, die den notwendigen Vorschub für die ein­ zelnen Schärbänder berechnen und automatisch einstellen. Hierbei wird die Auf­ tragsdicke der einzelnen Schärbänder unter leichtem Druck einer Regulierwalze gemessen, wobei diese Regulierwalze erst ab Erreichung einer gewissen Auf - tragsstärke in Funktion ist. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis bei Sek­ tional-Schär- und Bäummaschinen als zufriedenstellend erwiesen, da für den Arbeitsgang Schären nur geringe Ansprüche an die Wickelhärte auf der Schär­ trommel gestellt werden, diese werden erst relevant beim Umbäumen der einzel­ nen Schärbänder auf den gemeinsamen Kettbaum mit erheblich höheren Fadenzug­ kräften. Da diese Kettbäume in der Webmaschine einzeln gebremst werden, ent­ stehen hier keine besonderen Anforderungen an die Durchmesserkonstanz.

Es wurden weiter Auftragsregelungen bekannt, die einen zusätzlichen Vorschub der Auftragswalze entgegen der Fadenlaufrichtung beinhalten. Hierbei liegt die Auftragswalze gegen die Bewicklung mit einem leichten Druck. Verändert sich die Lage der Auftragswalze gegenüber ihrem Nullpunkt, wird die Faden­ zugkraft verstellt im Sinne einer höheren oder niedrigeren Fadenzugkraft, was sich in einer Änderung des Durchmessers auswirkt. Aufgrund der hohen Trägheit und der nur indirekten Auswirkung ergibt sich eine variierende Wik­ keldichte und zusätzlich eine stark unterschiedliche Faden-Vordehnung durch die stark unterschiedlichen Fadenzugkräfte.

Für alle diese Auftragsregelungen gilt, daß sie für das zweistufige Schär- u. Bäumprinzip entwickelt wurden, vorzugsweise bei sog. Konus-Schär- und Bäum­ maschinen, die in dem der Regulierung unterliegenden Arbeitsschritt mit ver­ gleichsweise niedrigen Fadenzugkräften arbeiten.

Bei den Direktbäummaschinen, die eine Kette unter Umgehung des Verfahrens­ schritts Schären direkt auf einen, wenn auch in der Regel schmäleren Kett­ baum aufwickeln, sind Presswalzen bekannt, die die aufgetragenen Fadenlagen anpressen und für einen mehr oder weniger gleichmässigen Verlauf der Wickel­ dichte sorgen. Bei einem hohen Wickelverhältnis und höheren Anpresskräften sind Verschiebungen einzelner Wickellagen in Richtung auf die Kettbaumachse kaum vermeidbar. Bei den Direktbäummaschinen sind vorgeordnete Einrichtungen bekannt, die zur Beeinflussung der Fadenzugkraft dienen.

Bei diesen einstufigen Maschinen sind alle bekannten Einrichtungen lediglich geeignet, eine Fadenzugkraft und/oder eine Wickeldichte innerhalb eines re­ lativ breiten Abweichungsbands konstant zu halten. Selbst bei Verwendung mehr­ erer Teilkettbäume in einer Maschine sind diese in der Regel einzeln gebremst und die Anforderungen an exakt gleiche Durchmesser daher gering.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich hingegen zur Aufgabe, innerhalb einer Schärpartie gleicher Fadenart und Fadendichte und Schärlänge, die aus 150 und mehr einzelnen Teilkettbäumen bestehen kann, bei allen Teilkettbäumen beim gleichen Drehwinkel einen identischen Durchmesser zu erzielen, ohne die Faden­ zugkraft zu verändern, diese sogar auf ein Minimum absenken zu können.

Erfindungsgemäß wird der Durchmesser des Teilkettbaums während des Direktbäu­ mens in einem vorgegebenen Abtastrhythmus erfasst und mit einem Durchmesser- Sollwert verglichen. Eine auftretende Abweichung wird nach einem vorgegebenen Regelalgorithmus dazu verwandt, den Anpressdruck einer ansich bekannten Preß­ walze so zu verändern, daß der jeweilige Istdurchmesser des Teilkettbaums im Abtastpunkt mit dem Solldurchmesser für den gleichen Abtastpunkt überein­ stimmt. Durch diese, mit Beginn des Direktbäumens sofort wirksam werdende Auf­ tragsregelung wird ein absolut symmetrischer Aufbau der Bewicklung der einzel­ nen Teilkettbäume erreicht innerhalb der gleichen Schärpartie.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Abtastpunkt vorzugsweise dre­ hungsbezogen festgelegt, d.h. nach einem bestimmten Drehwinkel des Teilkett­ baums erfolgt ein neuer Vergleich des aktuellen Istdurchmessers mit dem Refer­ enz-Durchmesser. Eine auftretende Differenz wird erfindungsgemäß in einem ge­ schlossenen Regelkreis verarbeitet und eine neue Stellgröße für die Servoein­ heit ausgegeben, die den Anpressdruck der Presswalze steuert.

Da die Fadenkombinationen und die Fadenzahlen von Schärpartie zu Schärpartie stark abweichen können, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der jeweils erste Teilkettbaum der Schärpartie als Referenz-Teilkettbaum festgelegt für die Auftragsregelung der restlichen Teilkettbäume der gleichen Schärpartie. In Abweichung hiervon kann jedoch die Schichtdicke des Fadenauftrags vorbe­ rechnet und vorgegeben werden. Diese Verfahrensweise berücksichtigt aller­ dings verschiedene Einflußfaktoren nicht oder nur unzureichend.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach Vorliegen einer repräsentativen Anzahl von Durchmesser-Istwerten eine Trendberechnung der auftretenden Ab­ weichungen durchgeführt und bei Oberschreitung einer vorgegebenen Bandbreite ein Korrekturwert für den Regelalgorithmus berechnet im Sinne einer voraus­ schauenden Regelung zur Rückführung der Trendkurve auf den Nullpunkt. Diese Trendberechnung wird fortlaufend aktualisiert, so daß jeder Trend der Durchmes­ serveränderung umgehend innerhalb des Regelalgorithmus berücksichtigt wird.

Abweichend von der bevorzugt drehungsabhängigen Durchmesser-Erfassung kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine längenbezogene Durchmesser­ erfassung verwandt werden. Hierbei wird der aktuelle Durchmesser nach einem vorgegebenen Längeninkrement erfasst und in der erfindungsgemäßen Verfahrens­ weise verarbeitet.

Die Zeichnung stellt ein Blockschema einer möglichen Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens dar.

Der jeweilige Durchmesser des Teilkettbaums 1 wird über eine Tastrolle 12 er­ fasst und durch einen Umformer 6 in einen normierten Wert gewandelt, der dem Rechnersystem 7 zugeführt wird.

Die Drehungen des Teilkettbaums 1 werden über den Umformer 5 erfasst und eben­ falls als normierter Wert dem Rechnersystem 7 zugeführt.

Das Rechnersystem 7 erfasst bei Erreichung des vorgegebenen Drehwinkel-Inkre­ ments 10 den zu diesem Zeitpunkt aktuellen Durchmesser des Teilkettbaums 1. Wäh­ rend des Direktbäumens des jeweils ersten Teilkettbaums innerhalb einer Schär­ partie von zwei oder mehr Teilkettbäumen, werden die drehungsbezogenen Durch­ messerdaten gesammelt, aufbereitet und im Arbeitsspeicher 11 des Rechnersystems 7 als Referenz-Durchmessertabelle abgelegt.

Beim 2. und allen weiteren Teilkettbäumen der gleichen Schärpartie wird der aktuelle Durchmesser des jeweiligen Teilkettbaums in den identischen Dreh­ winkeln erfasst und mit dem in der Referenz-Durchmessertabelle abgelegten jeweiligen Solldurcnmesser verglichen. Eine auftretende Abweichung wird in einem Regelalgorithmus im Sinne einer gegen Null gehenden Abweichung verar­ beitet. Die Stellgröße wird einer Servoeinheit 8 zugeführt, die über einen Kraftumsetzer 9 den Anpressdruck einer Presswalze 4 an den Fadenauftrag ver­ stellt. Der Istwert der Anpresskraft wird über einen Umformer 15 erfasst und als normierter Wert an das Rechnersystem 7 zurückgeführt.

Nach Vorliegen einer repräsentativen Anzahl 14 von Durchmesser-Istwerten wird vom Rechnersystem 7 eine Trendberechnung durchgeführt und vorausschauend ein theoretischer Durchmesser des Teilkettbaums 1 für einen späteren Abtastpunkt berechnet. Aus einem Vergleich mit dem für diesen Abtastpunkt gültigen Soll­ durchmesser errechnet das Rechnersystem 7 einen zusätzlichen Korrekturwert für den Regelalgorithmus im Sinne einer vorausschauenden Regelung.

Da gleichzeitig eine gewisse Mindesthärte des Teilkettbaums bzw. seines Fa­ denauftrags nicht unterschritten werden soll, um ein Einziehen der Fäden während des folgenden Webens zu vermeiden, andererseits eine extensive Er­ höhung des Anpressdrucks eine sehr hohe mechanische Belastung des Fadenauf­ trags darstellen würde, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine für beide Richtungen getrennt vorgebbare Begrenzung 13 der Anpressdruck-Veränder­ ung vorgegeben, wodurch der Anpressdruck über die Regelung nur zwischen dem minimalen und maximalen Wert verändert werden kann.

Mit Abschluß des letzten Teilkettbaums der jeweiligen Schärpartie werden die Daten der Durchmesser-Referenztabelle im Arbeitsspeicher 11 des Rechnersyst­ ems 7 gelöscht.

Das Blockschema stellt nur eine mögliche Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, ohne diese jedoch einzugrenzen.

Alle sich aus der Beschreibung und/oder Zeichnung für den Fachmann ergebenden Einzelheiten werden als erfindungswesentlich betrachtet.

Abschliessend seien die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Fadenauftrags beim Direktbäumen nochmals kurz zusammengefasst.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein im Vergleich zu einem Referenz- Teilkettbaum identischer Durchmesser über jedem Abtastpunkt erzielt und auch eine mit dem Referenz-Teilkettbaum identische Wickeldichte, was beim Abweben der Kette eine quer zur Fadenlaufrichtung absolut homogene Einzelfadenzug­ kraftverteilung über die gesamte Kettbreite ergibt. Die Regelung des Fadenauf­ trags nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt einen im Vergleich zum Re­ ferenz-Teilkettbaum identischen Verlauf der Wickeldichte. Die bei Fertigung der Teilkettbäume auftretenden Toleranzen werden ebenso kompensiert wie sich ändernde Umwelteinflüße auf die Fäden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags auf Teilkettbäume beim Di­ rektbäumen einzelner Teilkettbäume gleicher Fadenkombination und gleicher Fadenzahl und gleicher Fadenlänge auf Direktbäummaschinen, die eine Presswalze aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Direktbäumens der Teilkettbäume in vorgegebenem Abtastrhythmus der Ist-Durchmesser des Teilkettbaums gemessen und mit dem vorge­ gebenen Soll-Durchmesser verglichen wird und eine auftretende Ab­ weichung dazu benutzt wird, die die Auftragsdichte beeinflussenden Verfahrensparameter so zu verändern, daß die Differenz zum jeweili­ gen Solldurchmesser Null wird und die zu einer Schärpartie zählenden einzelnen Teilkettbäume in den bei allen Teilkettbäumen identischen Abtastpunkten identische Durchmesser aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Fadenauftrags vorzugsweise durch Änderung des Anpressdrucks einer auf die Fäden einwirkenden, ansich bekannten Presswalze erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränder­ ung der Verfahrensparameter vorzugsweise in einem geschlossenen Regel­ kreis erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils erste Teilkettbaum einer Schärpartie von mindestens zwei Teilkettbäu­ men mit konstanten Verfahrensparametern erfolgt und seine abtastpunkt­ bezogenen Durchmesserdaten in einer Referenz-Durchmessertabelle abge­ legt werden als Sollwerte für alle nachfolgenden Teilkettbäume der gleichen Schärpartie.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solldicke des einzelnen Fadenauftrag-Segments vorgegeben und automatisch in ent­ sprechende Referenz-Durchmesser umgerechnet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage des aktuellen Durchmessers des Teil­ kettbaums vorzugsweise drehwinkelbezogen erfolgt und die Zahl der Abfragen je 360°-Umdrehung des Teilkettbaums vorgegeben werden kann.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage des aktuellen Durchmessers des Teil­ kettbaums längenbezogen erfolgt und die Größe des Längeninkrements vorgebbar ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung des Fadenauftrags auf den Teilkett­ baum eine Bandbreite vorgebbar ist, innerhalb deren die Auftragsregelung wirksam wird, und die den Fadenauftrag beeinflussenden Verfahrenspara­ meter nur innerhalb dieser Bandbreite verändert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite beiderseits des Sollwerts getrennt vorgebbar ist.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bandbreite für die zulässige Durchmesserab­ weichung des jeweiligen Teilkettbaums gegenüber dem Referenz-Solldurch­ messer eingegeben werden kann und eine Überschreitung dieses Toleranz­ bandes zu einer Störmeldung und zum Abstoppen der Maschine führt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren dar vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Vorliegen einer repräsentativen Anzahl von Durchmesser-Istwerten eine Trendberechnung erfolgt und diese korrigier­ end in den Regelalgorithmus der, den Fadenauftrag beeinflussenden Ver­ fahrensparameter eingreift und im Sinne einer vorausschauenden Regelung beeinflußt, wobei die Trendberechnung fortlaufend aktualisiert wird.