DE3874137T2

DE3874137T2 - Jigger.

Info

Publication number: DE3874137T2
Application number: DE8888904234T
Authority: DE
Inventors: Charles Marie Andre Penet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2008-05-05
Also published as: DK165335C; PT87476A; DK572389A; JPH0366426B2; DK165335B; FR2615213A1; DE3874137D1; US5172444A; EP0357670A1; WO1988008895A1; GR880100312A; FR2615213B1; GR1000505B; DK572389D0; JPH02501318A; ATE79912T1; EP0357670B1; PT87476B; ES2011333A6

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Färbemaschinen, die zwei Walzen aufweisen, auf denen das zu färbende Gewebe gewickelt wird.
Das Gewebe läuft von einer Walze zur anderen, durchläuft dabei das Färbebad und saugt sich so mit Farbstoff voll, der sich allmählich auf der Faser fixiert.
Maschinen dieser Art sind unter der Bezeichnung Jigger bekannt.
Die Konstrukteure dieser Maschinen bemühen sich häufig, das Gewebe bei seinem Lauf durch das Bad mit konstanter linearer Geschwindigkeit laufen zu lassen (siehe FR-A-1 525 192).
Der Anmelder hat überlegt, daß diese konstante lineare Geschwindigkeit nachteilig sein könnte, weil sie die Ursache für den Mangel an Gleichmäßigkeit der Färbung darstellt, den man manchmal auf den Gewebebahnen von gewisser Länge beobachtet. Tatsächlich variiert der Radius der Wicklerwalze im Verlauf eines Durchlaufs des Gewebes stark, z.B. - ein häufiger Fall - von 1 bis 3; und es variiert die Zentrifugalbeschleunigung γ , der das Gewebe in dem Moment unterworfen ist, in dem es sich aufwickelt, in dem gleichen Verhältnis jedoch im umgekehrten Sinn, wenn die Geschwindigkeit konstant ist.
Es ergeben sich tatsächlich die Beziehungen:
γ=ω²R =ωv =v²/R
Die Menge des Bades - und infolgedessen des Farbstoffs -, die durch das Gewebe zurückgehalten wird, variiert so in erheblichem Maß, was die weiter oben geschilderten Nachteile erzeugt.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, auf dem aufgewickelten Gewebe, nach seinem Durchlauf im Bad, einen im wesentlichen konstanten Anteil der Beaufschlagung (Prozentsatz des im Gewebe aufgenommenen Bades) von einem Ende des Gewebes zum anderen zu erzielen.
Gemäß der Erfindung versucht man nicht mehr, die lineare Geschwindigkeit des Gewebes konstant zu halten, sondern man wendet Mittel an, um die Zentrifugalbeschleunigung, der das Gewebe unterworfen wird, - in dem es enthaltenden Bad - in dem Moment zu kontrollieren und konstant zu halten, wo es sich auf die Zugtrommel aufwickelt.
Dieser Beschleunigung setzt man nicht nur ein Limit, sondern man hält sie auch konstant oder praktisch konstant von einem Ende des Gewebewickels bis zum anderen.
Im angeführten Ausführungsbeispiel wird diese Kontrolle elektronisch realisiert, indem der die Zugtrommel antreibende Gleichstrommotor in Abhängigkeit von der Messung der Beschleunigung γ geregelt wird.
Um diese Messung auszuführen, verwendet man Drehzahlgeber:
Zwei Geber, feststehend bezüglich der mit den Trommeln gekoppelten Motore, geben Umlauf für Umlauf ein Signal ab, das der Winkelgeschwindigkeit ω derjenigen der Trommeln, die die Zugwalze darstellt (Aufwickler), proportional ist.
Der dritte Geber, der durch eine tangential durch das Gewebe bewegte freilaufenden Walze angetrieben wird, gibt ein Signal ab, das der linearen Geschwindigkeit v dieses Gewebes proportional ist.
Diese Signale in Form von Spannungen werden auf kompatible Werte und in gleichen Proportionen bezüglich der gemessenen Einheiten (Radianten und Meter pro Sekunde) derart reduziert, daß ihr Produkt ein Abbild von γ=ω.v ist.
Dieses Produkt wird elektronisch gebildet, und es wird als "Messung" auf einen Variator für die Motorgeschwindigkeit gegeben, damit die "Messung" gleich dem Einstellwert der Beschleunigung wird.
Der Motor kann z.B. ein Gleichstrommotor sein, der eine elektromotorische Spannung empfängt, die mit Hilfe eines Thyristor-Variators regelbar ist.
Wenn man eine hydraulische Übertragung mit veränderbarer Geschwindigkeit zwischen jeder Trommel und ihrem Elektromotor verwendet, kann man auch das Geschwindigkeitsverhältnis kontrollieren, das durch die Übertragung als Funktion des Maßes des Produkts ω.v geliefert wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ermittelt man, wie oben angegeben, durch Drehzahlgeber die Winkelgeschwindigkeit ω der Aufwickelwalze sowie die Anzahl n der aufgewickelten Windungen in jedem Moment, und man regelt die Winkelgeschwindigkeit der Aufwickeltrommel, um den Ausdruck
konstant zu halten, wobei m das Verhältnis des Endradius der Aufwickeltrommel zu ihrem Anfangsradius und N die Windungszahl des aufgewickelten Gewebes am Ende des Aufwickelns darstellen.
Bei einer Variante nimmt man als Funktion zum Konstanthalten die Summe a.ω+v anstelle des Produkts ω.v, wobei a ein festgelegter konstanter Koeffizient ist, damit die Zentrifugalbeschleunigung für die beiden Extremwerte des Radius R die gleiche ist. Die Berechnung zeigt tatsächlich, daß, für diesen Fall, die Variation der Beschleunigung in dem Intervall gering ist.
Durch die Berechnung hat man festgestellt, daß der Koeffizient a gleich R&sub1; m ist, wobei R&sub1; der Ausgangsradius des Wickels und in das Verhältnis des größten Radius zum Anfangsradius sind. Für das oben angegebene übliche Verhältnis von 3 ergibt sich a = R&sub1;. 3.
Die Summe der Signale a.ω und v, die von Drehzahlgebern abgegeben werden, und der Vergleich mit dem Einstellwert dieser Summe können leicht in einfachen elektronischen Schaltungen realisiert werden.
Eine weitere Verbesserung, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist und die das gleiche Ziel verfolgt - die Erzielung eines gleichmäßigen Grades an Beaufschlagung auf der gesamten Gewebeoberfläche -, betrifft die kleinen Walzen, die das Gewebe an der Aufwickelstelle (und der Abwickelstelle) auf den Wickeltrommeln führen. Diese kleinen Walzen stützen sich mehr oder weniger auf dem Gewebe ab. Sie sind jeweils auf zwei Schwenkarmen montiert, um den Veränderungen des Wickeldurchmessers folgen zu können. Es kann vorkommen, und zwar durch Abnutzung der Lager oder auch durch eine schlechte Ausrichtung der Gelenke, daß die Anlage dieser Walzen am Wickel, den sie betreffen, nicht mehr von einer Kante des Gewebes zur anderen gleich ist. Die Folge davon ist ein unterschiedliches Entwässern und eine Verringerung der Färbung von einer Kante zur anderen.
Um diesem Nachteil zu begegnen, ist es nach der Erfindung vorgesehen, den schwingenden Rahmen, der durch die beiden obengenannten Arme gebildet ist, derart nachgiebig zu machen, daß durch die Einwirkung des Gewebes selbst oder des Gewichts der Anordnung oder von Federn oder durch die drei kombinierten Wirkungen sich die kleine Walze über die ganze Gewebebreite anzulegen sucht, wodurch die leichte Entwässerung dann gleichmäßig wird.
Die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigegebene Zeichnung, die als nicht einschränkendes Beispiel wiedergegeben wird, soll zu verstehen geben, wie die Erfindung realisiert werden kann, wobei die Einzelheiten, die sich aus dem Text wie auch aus der Zeichnung ergeben, wohlverstanden Teil der Erfindung sind.
Die Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Färbemaschine des Typs JIGGER.
Die Figur 2 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform einer Regelung nach der Erfindung.
Die Figuren 4 und 5 erläutern die erhaltenen Ergebnisse.
Die Figuren 6 und 7 zeigen im Aufriß und perspektivisch die Einrichtung zur Montage der kleinen Entwässerungswalze.
Die in Figur 1 dargestellte Maschine weist eine Wanne 1 auf, die mit dem Färbebad 2 gefüllt ist und in der die zu färbende Gewebebahn 3 läuft, wobei sich diese Gewebebahn von einer Trommel 4 abwickelt und sich auf eine Trommel 5 aufwickelt. Diese ist die Antriebs- oder Zugwalze und wird zur Drehung angetrieben durch einen Elektromotor mit regelbarer Drehzahl. Elektromotoren mit elektronischer Regelung sind z. Zt. wohlbekannt. Es kann auch eine hydraulische Übertragung mit variabler Geschwindigkeit verwendet werden, um die Walze ausgehend vom Elektrornotor anzutreiben. Bei seinem Lauf von einer Walze zur anderen wird die Gewebebahn beim Durchlauf auf kleinen Walzen 6 geführt, die frei drehbar auf ihren Achsen montiert sind. Sie läuft außerdem über eine Zwischenwalze 7, die oberhalb des Färbebads angeordnet ist, und treibt diese zur Rotation gleichzeitig mit einem Drehzahlgeber an, der mit dieser Walze 7 verbunden ist. Dieser Drehzahlgeber erzeugt ein Signal, das proportional zur Tangentialgeschwindigkeit der Walze 7 und infolgedessen zur linearen Fortbewegungsgeschwindigkeit des Gewebes ist, gekennzeichnet durch v.
Ein weiterer Drehzahlgeber, der mit der Bewegung der Trommel 5 verbunden ist, erzeugt ein Abbild der Winkelgeschwindigkeit ω dieser Walze. Das Produkt v.ω als Abbildung der Zentrifugalbeschleunigung kann so realisiert werden mit der Bedingung, die unverarbeiteten Werte auf kompatible und gleichförmige Werte zurückzuführen - was mit Hilfe einfacher Wheatstone-Brücken getan werden kann -.
Indem diese Abbildung v.ω als Messung, bei Berücksichtigung eines Einstellwerts K, auf einen elektronischen Komparator gegeben wird, erhält man an dessen Ausgang eine Spannung, die es gestattet, den Antriebsmotor der Walze auf diesen Einstellwert zu steuern. Dieser Motor kann ein Gleichstrommotor sein, der durch einen üblichen Thyristor-Variator gespeist ist.
Das Programm ist in Figur 2 schematisiert worden und kann durch jeden Elektroniker realisiert werden.
Eine andere Abwandlung der Ausführung ergibt sich aus folgenden Überlegungen:
Es sei m das Verhältnis Rm/Ro, wobei Ro der Radius der Aufwickeltrommel beim Anlauf und Rm ihr Radius am Ende des Aufwickelns sind. Diese Beziehung ist direkt gegeben durch den Vergleich der Geschwindigkeiten ω&sub1; und ω&sub2; der beiden Trommeln des Jiggers am Ende des Laufs: ω&sub1;Rm = ω&sub2;Ro daraus Rm/Ro = ω&sub2;/ω&sub1;.
Es sei N die Anzahl der Windungen des aufgewickelten Gewebes am Ende des Aufwickelns. Diese Anzahl wird beim ersten Aufwickeln bestimmt.
Es ist ein Rechner vorgesehen, in dem für jedes Gewebe während des Einrichtens die Werte von m und von N gespeichert werden.
Ferner ist jeder der Trommeln 4 und 5 ein Zweirichtungszähler zugeordnet und gibt in jedem Moment die Anzahl n der Windungen an, die auf diejenige der Trommeln aufgewickelt sind, die die Aufwickelwalze ist. Die Zahl n wird auf den Rechner gegeben wie die elektrische Spannung, die das Maß der Winkelgeschwindigkeit ω der Aufwickeltrommel ist.
Die Dicke des Gewebes, d.h. jeder der Windungen, ist gleich mit
Wenn n Windungen aufgewickelt sind, ist der Radius Rn der Aufwickeltrommel
Um die Zentrifugalbeschleunigung γ konstant zu halten, quadriert der Rechner den Spannungswert von ω, multipliziert dann dieses Quadrat mit
und vergleicht das Ergebnis mit dem Einstellwert zur Steuerung der Motordrehzahl derart, daß:
oder bei konstantem Ro
Aber die bevorzugte Ausführung der Erfindung, die die Verwendung einfacher elektronischer Schaltungen ermöglicht, ist die, bei der man die Besschleunigung kontrolliert nicht als Funktion des Produkts ω.v sondern als Funktion der Summe a.ω+v, wobei a ein Koeffizient gleich R&sub1;. m ist, wobei wiederum R&sub1; der Anfangsradius der Trommel 5 und m das Verhältnis des Endradius dieser Trommel zu ihrem Anfangsradius sind.
Das Signal a.ω proportional zur Winkelgeschwindigkeit ω der Trommel 5 wird durch den Drehzahlgeber geliefert, der durch die Trommel 5 angetrieben wird (Drehzahlgeber 8 in Fig. 3). Dieses Signal und das Signal proportional zur linearen Geschwindigkeit v, geliefert vom Drehzahlgeber der Walze 7, werden in der elektronischen Schaltung 9 summiert. Das entsprechende Signal wird in 10 verglichen mit dem Einstellwert K, und das bei 11 abgenommene resultierende Signal wird zur Steuervorrichtung des Motors gesandt.
Die Grafiken der Figuren 4 und 5 sind gezeichnet unter Berücksichtigung des numerischen Beispiels, bei dem der Radius der Trommel 5 zwischen 1 und 3 variiert. In diesen Figuren sind die Radien auf der Abszisse und die Werte der Zentrifugalbeschleunigung auf der Ordinate aufgetragen.
Die Figur 5 zeigt die sehr wesentliche Variation der Zentrifugalbeschleunigung für einen Radius der Trommel 5 variierend von 1 bis 3, wenn man anstrebt, die lineare Geschwindigkeit konstant zu halten, und zwar auf einem Wert, der in diesem Beispiel in der Größenordnung von 70 Meter pro Minute liegt.
Dagegen zeigt die Grafik gemäß Figur 4 durch ihre Kurve 12, daß die Zentrifugalbeschleunigung γ, deren Werte für beide Grenzradien gleich sind, (man hat dann a =R&sub1; 3) in dem Intervall nur wenig variiert.
Die Kurve 12 weist ein Maximum von 7,48 m/s² für die Werte von 6,9 m/s² an beiden äußersten Punkten auf.
In den Figuren 6 und 7 ist in größerem Maßstab, und zwar im Aufriß und perspektivisch, die kleine Walze 14 dargestellt, die sich an das Gewebe anlegt an der Stelle, wo es sich auf der Trommel 5 ablegt. Diese Walze 14, die sich auf ihrem Träger frei drehen kann, gewährleistet ein gleichmäßiges Aufwickeln des Gewebes, das das Färbebad verläßt. Die Lagerzapfen, die ihre Achse bilden, sind frei in Lagern 15 montiert, die von zwei Armen 16 getragen sind, die schwenkbar bei 17 auf dem Maschinengestell montiert sind. Die Arme 16 sind miteinander verbunden durch ein Abstandsrohr 18 mit Flanschen 19, die auf den Armen 16 durch Schraubenbolzen 20 befestigt sind. Zwischen den Flanschen 19 ist gleichfalls eine Stange mit V-Querschnitt angeordnet, die "Breithalterstange" genannt wird und auf der das Gewebe läuft. Diese Stange ist bei 19a in Figur 1 dargestellt, nicht aber in den Figuren 6 und 7.
Dank der Schwenkbarkeit der Arme 16 um die Schwenkachsen 17 wird die Walze 14 gegen das Gewebe gehalten, das sich auf die Trommel 5 aufwickelt, und zwar durch die Spannung des Gewebes bei seinem Lauf auf den Breithalterstangen oder durch Federn oder durch diese Mittel in Kombination.
Es kommt vor, daß durch einen Mangel an Genauigkeit bei der Ausführung, durch Verschleiß oder durch andere Ursachen die Walze 14 sich nur punktförmig an das Gewebe anlegt anstatt daß sie sich längs einer Mantellinie anlegt, wie es sein müßte, um ein gleichmäßiges Beaufschlagen mit Färbeflüssigkeit von einer Seite zur anderen der Maschinenbreite zu erzielen.
Um diesen Nachteil auszuräumen, gibt man gemäß der Erfindung der durch die Arme 16 und die Querstange 18 gebildeten Anordnung eine gewisse Freiheit, sich zu deformieren. Hierfür sieht die dargestellte Ausführungsform für den Durchtritt der Befestigungsschrauben 20 unrunde Durchbrüche 21 vor, und zwar sowohl auf den Flanschen 19 wie auf den Armen 16, und es sind außerdem die Schrauben nicht festgezogen, wobei dann die Schrauben mit Kontermuttern verriegelt werden. Auf diese Weise können die Arme 16 unterschiedliche Neigungen zueinander und in beiden Richtungen einnehmen und erlauben es daher der Walze 14, sich über die gesamte Länge einer Mantellinie anzulegen.

Claims

1. Verfahren für den Betrieb einer Maschine zum Färben von Gewebebahnen, bei dem das zu färbende Gewebe durch das Färbebad hindurchläuft, um dann sich auf eine Trommel aufzuwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß man die momentane Winkelgeschwindigkeit der Aufwickeltrommel während des Betriebs der Maschine ermittelt und daß man diese Geschwindigkeit derart regelt, daß die Zentrifugalbeschleunigung an der Stelle, an der das Gewebe sich auf die Zugtrommel aufwickelt, konstant oder annähernd konstant hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit ω der Aufwickeltrommel (5) erzielt wird mit Hilfe der elektrischen Spannung, die durch einen Drehzahlgeber geliefert wird, der mit dieser Trommel rotationsverbunden ist, während die durch einen vom Gewebe angetriebenen zweiten Drehzahlgeber gelieferte Spannung dazu dient, die lineare Geschwindigkeit v des Gewebes zu messen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt ω.v auf elektronischem Weg bildet, den gemessenen Wert mit einem Einstellwert vergleicht und das resultierende Signal zur Regelung der Drehzahl des die Aufwickeltrommel (5) antreibenden Motors verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Regelung ausführt ausgehend von der Summe a ω + v wobei a ein Koeffizient gleich dem Produkt aus dem Anfangsradius der Aufwickeltrommel (5) und der Quadratwurzel aus dem Verhältnis des Endradius dieser Trommel zu deren Anfangsradius ist, derart, daß die Werte dieser Summe vom Beginn bis zum Ende des Gewebe-Aufwickelvorgangs gleich sind und in dem Intervall nur wenig variieren, wobei die Signale a ω und v elektronisch summiert werden und die Summe mit einem Einstellwert verglichen wird, um ein resultierendes Signal zu liefern, das auf die Einrichtung zur Regelung des Motors der Aufwickeltrommel wirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in jedem Augenblick die Winkelgeschwindigkeit ω der Aufwickeltrommel und die Anzahl n der auf diese Trommel aufgewickelten Windungen ermittelt und daß man die Winkelgeschwindigkeit des die Aufwickeltrommel antreibenden Motors regelt, um den Ausdruck

konstant oder annähernd konstant zu halten, worin m das Verhältnis des Endradius zum Anfangsradius der Aufwickeltrommel und N die Anzahl der Windungen des Gewebes am Ende des Aufwickelns sind.

6. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie geeignete Mittel zur Erzeugung von elektrischen Signalen aufweist, die proportional bezüglich der Winkelgeschwindigkeit der Trommel (5) für den Antrieb des Gewebes und bezüglich der durch die Rotation dieser Trommel erzeugten linearen Geschwindigkeit v des Gewebes sind, sowie diese Signale verwendende Mittel zur Lieferung eines Befehlssignals an die Einrichtung zur Regelung des Elektromotors, das geeignet ist, das Produkt ω.v konstant oder annähernd konstant zu halten.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine elektronische Einrichtung, die es erlaubt, die Summe aus dem v proportionalen Signal und einem Signal a.ω zu bilden, wobei a gleich dem Anfangsradius der Trommel multipliziert mit der Quadratwurzel des Verhältnisses des Endradius dieser Trommel zu ihrem Anfangsradius ist, Mittel zum Vergleichen des Signals der Summe mit einem Einstellsignal sowie Mittel zur Anwendung der positiven oder negativen Differenz auf die Einrichtung zur Regelung der Antriebsdrehzahl der Aufwickeltrommel aufweist.

8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit der Aufwickeltrommel verbundenen Drehzahlgeber zur Lieferung einer elektrischen Spannung als Funktion der Winkelgeschwindigkeit dieser Trommel, Mittel zum Ermitteln der Anzahl n der Windungen des auf die Aufwickeltrommel aufgewickelten Gewebes in jedem Augenblick und einen elektronischen Rechner aufweist, in dem man bei der Montage des Gewebes die Anzahl N der auf die Aufwickeltrommel am Ende des Betriebsvorgangs aufgewickelten Windungen sowie das Verhältnis m des Endradius der Aufwickeltrommel zu deren Anfangsradius speichert, wobei der Rechner während des Betriebs der Maschine die elektrische Spannung als Funktion der Winkelgeschwindigkeit ω der Aufwickeltrommel und die Anzeige der Anzahl n der aufgewickelten Windungen empfängt derart, daß er in jedem Augenblick den konstant oder annähernd konstant zu haltenden Ausdruck

errechnet.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aufwickeltrommel antreibende Gleichstrommotor angeschlossen ist an einen Thyristor-Variator zur Regelung der Spannung, die ihm zugeführt wird.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickeltrommel durch ihren Elektromotor mit Hilfe einer hydraulischen Übertragung mit variabler Geschwindigkeit angetrieben wird.

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, versehen mit einer Entwässerungswalze, die sich auf das Gewebe an der Stelle auflegen soll, wo es sich auf der Zugtrommel (5) ablegt, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Rahmen (16,18), der die Walze trägt, die das Gewebe auf der Aufwickeltrommel begleitet, derart nachgiebig ist, daß die Walze sich auf das Gewebe auf dessen gesamter Breite auflegt.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die Walze (14) tragenden Arme (16) mit der Querstange (18), die sie zusammenhält, durch Schraubbolzen oder Niete (20) verbunden sind, die nicht festgeklemmt und in unrunde Durchbrüche eingesetzt sind, um eine Bewegungsfreiheit zwischen der Querstange und den Armen zu gestatten.