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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Spannung in
Breitenrichtung einer breitgeführten
textilen Stoffbahn, die an ihren Längsrändern beiderseits in, insbesondere
als Nadelleisten oder Kluppen ausgebildeten, Haltegliedern, welche an
Kettengliedern befestigt sind, gegriffen werden, wobei die zugehörige Kette,
insbesondere über Stützräder oder
Gleitkörper,
an Schienen mit im wesentlichen vertikaler Ablauffläche als
Widerlager zum Aufnehmen der Breitspannung abgestützt ist,
wobei der Schiene Mittel zum Messen der örtlich von der Stoffbahn über das
jeweilige Kettenglied auf die Schiene in der Breitenrichtung ausgeübten Kraft
zugeordnet sind.
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Eine
Vorrichtung dieser Art wird beschrieben in der
EP 0 436 150 A1 . Im Bekannten
wird die textile Stoffbahn in Richtung der Breitspannung elastisch nachgiebig
gehalten durch die Behandlungseinrichtung geführt. Zu diesem Zweck werden
die Halteglieder elastisch beweglich an der Kette befestigt bzw. gelagert.
Dadurch soll eine bestimmte Spannung an allen Stoffbahnteilen gewährleistet
werden. Die elastischen Befestigungsmittel lassen eine Messung der Spannung
und insbesondere ein Erfassen der Spannkraft von Ort zu Ort nicht
ohne weiteres zu.
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In
einer Spannrahmentrocken- und -fixiermaschine, durch die die zu
behandelnde textile Stoffbahn gehalten an den Stoffbahnrändern kontinuierlich
hindurchzufördern
ist, wird die Stoffbahn, meist zugleich von oben und unten, mit
erhitzter Luft beblasen, um sie zunächst zu trocknen und dann zum
Erzielen einer Stabilisierung betreffend Faser, Farbe und/oder Form
zu fixieren. Versuche haben ergeben, daß eine Stoffbahn, speziell
wenn sie teilweise oder ganz aus Chemiefasern besteht, sich bei
Beginn des Fixierprozesses, also sobald sie vollständig trocken ist,
zunächst
kontrahiert und dann wieder – jeweils unter
Breitspannung und in Richtung derselben – im wesentlichen auf das ursprüngliche
Maß dehnt.
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Eine
Vorrichtung zum Messen der Breitspannung wird für einen Spannrahmen in
DE 36 03 435 A1 beschrieben.
Im Bekannten werden dazu an der Spannrahmenkette Dehnmeßstreifen
vorgesehen. Diese Lösung
hat sich aber nicht bewährt,
da ihre Lebensdauer weit unter der für einen Spannrahmen zu garantierenden
Mindestbetriebsstundenzahl liegt.
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In
der Praxis des Spannrahmens kann die Stoffbahn allerdings nicht
wirklich kontrahieren, da die Stoffbahnlängsränder von dem Spannrahmenketten
in vorgegebenem Abstand festgehalten werden. Die Zustandsänderung
der Stoffbahn äußert sich also
vor allem in der Kraftwirkung auf die Kette. Hierzu wurde ferner
festgestellt, daß mit
dem Ende der kontraktionsbedingt erhöhten Breitspannung der Fixierprozeß abgeschlossen
ist.
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Wenn
man Beginn und Ende des Fixierprozesses in vorgenannter Weise erfassen
könnte,
ließen
sich Länge
von Trockenzone und Länge
von Fixierzone der Maschine sowie die Temperaturen des Behandlungsgases
in den Zonen optimal im Sinne eines minimalen Energieverbrauchs
und minimaler Investitionskosten sowie eines maximal guten Behandlungsergebnisses
einstellen. Es könnte
genauso lange getrocknet und fixiert werden sowie mit den Temperaturen
und der Transportgeschwindigkeit gearbeitet werden, wie zum Erzielen
des gewünschten
Behandlungsergebnisses gerade erforderlich ist. Bisherige Sicherheitszuschläge betreffend
Temperatur und Bearbeitungszeit bzw. Maschinenlänge könnten gespart werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung eingangs
genannter Art zum Aufnehmen des Verlaufs der Breitspannkraft längs der Stoffbahnkante
zu schaffen, die die in der Stoffbahn jeweils vorhandene Breitspannung
praktisch nicht beeinflußt
und damit den Verlauf des Fixierprozesses nicht stört. Mit
Hilfe wirtschaftlich und technisch vertretbarer Mittel, deren Aufwand
geringer ist als der erzielbare Nutzen, soll es vorzugsweise möglich werden,
die Breitspannung der Stoffbahn örtlich,
das heißt,
in relativ zur Maschinenlänge
geringen Abständen
längs der
Stoffbahnränder,
vorzugsweise in Schritten von größenordnungsmäßig 30 cm,
zu messen sowie die Meßergebnisse
in der Maschinensteuerung zu verwerten.
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Gemäß der Erfindung
wird die Schiene insgesamt oder in Längsrichtung der Maschine (und
der Schiene) unterteilt in Einzelstücke hebelartig kippbar um eine
etwa parallel zur Transportrichtung der Kette liegende Achse gelagert,
wobei die Kette an dem einen Hebelarm abgestützt ist und der andere Hebelarm
die ausgeübte
Kraft auf ein Meßgerät überträgt. Bei
derart hebelartig gelagerter Schiene oder dergleichen kann die auf
die Ablauffläche
in der Breitenrichtung ausgeübte
Kraft unmittelbar örtlich – punktuell – gemessen
werden, ohne daß große (die
Breitspannung und damit den Fixierprozeß beeinflussende) Meßwege erforderlich
wären.
Vor zugsweise genügt es
in diesem Zusammenhang, wenn der maximale Schwenkhub des Hebels
an der Schiene und in Bezug auf das Meßgerät auf größenordnungsmäßig 1 mm
beschränkt
wird. Solche Beträge
liegen bei (textilen) Stoffbahnbreiten unterhalb der Meßgenauigkeit,
sie sind also nicht merklich.
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Die
Mittel zum Messen sollen die Kraft in einem bevorzugten Verfahren
zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
fortlaufend messen und bezogen auf die Spannrahmenkette den örtlichen Kraftverlauf
ermitteln.
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In
der Praxis herkömmlicher
Spannrahmen, insbesondere Planrahmen, werden die von der eingespannten
textilen Stoffbahn in der Breitenrichtung ausgeübten Spannkräfte von
parallel vom Stoffbahnrand fest installierten Schienen aufgenommen.
Die Schienen besitzen eine im wesentlichen vertikal stehende Stütz- bzw.
Ablauffläche,
die vom Stoffbahnrand weg gewendet ist. An dieser Ablauffläche stützen sich
die über
eine Längskante
der Schiene hinweg ragenden Halteglieder, insbesondere über Stützräder oder
Gleitkörper,
ab.
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Durch
die Erfindung wird erreicht, daß die über die
Halteglieder auf die Ablauffläche
der Schienen ausgeübten,
der örtlichen
im wesentlichen horizontalen Breitspannung entsprechenden, Kräfte zu messen
sind. Diese erfindungsgemäße Kraftmessung
soll – gemäß bevorzugter
Aufgabenstellung – im
wesentlichen ohne Rückwirkung
auf die auf die Stoffbahn bei deren Durchlauf der Maschine ausgeübten Breitspannung
erfolgen.
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Die
erfindungsgemäßen Mittel
zum Erfassen dieser von einem gerade passierenden Stoffbahnelement örtlich ausgeübten Breitspannkraft
sollen also die entsprechende Kraft messen, ohne daß der Spannung
merklich nachgegeben wird, also ahne daß – im Gegensatz zum Fall bei
dem Verfahren nach
EP
0 436 150 A1 – Einfluß auf das
Behandlungsergebnis selbst genommen würde.
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Die
Schiene oder deren vorgenannte Ablauffläche können einteilig durch die Maschine
hindurchreichen, aber auch aus vielen Einzelteilen bestehen. Im
allgemeinen wird die Schiene bzw. werden die in einer Reihe längs der
Stoffbahnränder
angeordneten Schienenteile auf einer Halteleiste befestigt, die
fast mit dem Maschinenrahmen verbunden ist. Grundsätzlich kann
die Ablauffläche
auch unmittelbar auf der Halteleiste vorgesehen sein.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Meßanordnung
kann eindeutig unterschieden werden zwischen einer (relativ niedrigeren)
Normalkraft vor dem Beginn des Fixierens, der erhöhten Breitspannkraft während des
Fixierens und der sich nach Abschluß des Fixierprozesses wieder
einstellenden (relativ niedrigeren) Normalkraft. Auf diese Weise
können also
die Normalkraft und die sich beim Fixieren einstel lende relativ
höhere
Spannkraft, die Fixierkraft, sogar quasi digital, also mit besonders
hoher Genauigkeit, örtlich
unterschieden und erfaßt
werden.
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Die
bestechende digitale Meßgenauigkeit kann
aber im vorliegenden Zusammenhang eine Beschränkung der Anwendungsbreite
zur Folge haben, weil die Differenz der Normalkraft und dar Fixierkraft bei
unterschiedlich stabilen Stoffbahntypen, z. B. bei leichter oder
schwerer Ware, sehr stark – in
der Größenordnung
von 1 : 10 – variieren
kann. Im Sinne einer möglichst
universellen Anwendbarkeit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine wird
daher häufig
eine analoge Messung und gegebenenfalls Auswertung der Breitspannkräfte bevorzugt.
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Gemäß noch weiterer
Erfindung wird – besonders
bei analogen Meßverfahren – zum Erfassen der
in der Breiterrichtung ausgeübten
Kraft ein Dehnmeßstreifen
auf der Schiene bzw. auf deren Halteleiste im Bereich zwischen der
Ablauffläche
und der Befestigung der Halteleiste am Maschinenrahmen aufgebracht.
Ein solcher Dehnmeßstreifen
kann jedoch je nach Ausbildung der nachfolgenden Schaltung die auf
die Ablauffläche
ausgeübten
Kräfte
auch digital aufnehmen.
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Die
erfindungsgemäße Breitspannungs-Meßeinrichtung
ermöglicht
es, entlang der Stoffbahnkante das Spannungsprofil bei laufender Bahn
unter Produktionsbedingungen aufzuzeichnen und manuell oder automatisch
in der Maschinenregelung auszuwerten. Die bei textilen Stoffbahnen
in diesem Zusammenhang auftretenden Kräfte liegen in der Größenordnung
von 1 bis 30 Newton/cm Kantenlänge.
Die Umgebungstemperaturen der Meßvorrichtung betragen in einem
Spannrahmen bei Betrieb bis etwa 220°C. Als eigentliches Meßgerät können bevorzugt
(z. B. unter 250°C)
temperaturfeste Kraftaufnehmer eingesetzt werden, die es im Handel
bis fast herunter zu Stecknadelkopfgröße gibt. Hierdurch wird möglich, in
kurzen Abständen
Meßstellen
vorzusehen, um so eine entsprechend gute Auflösung des Kraft- bzw. Spannungsverlaufs
an der Stoffbahnkante zu erhalten.
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Anhand
der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten
der Erfindung erläutert.
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Es
zeigen:
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1 die
verschiebbare Anordnung eines Halteglieds einer Spannkette in der
Seitenansicht parallel zur Längsrichtung
der Kette; und
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2 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
Geräts
zum Messen der in der Breitenrichtung der Stoffbahn wirkenden Spannung.
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Das
in 1 im Schnitt dargestellte und insgesamt mit 1 bezeichnete
Halteglied kann zum Ergreifen bzw. Festhalten einer textilen Stoffbahn 2 an deren
Längsrand 3 mit
Nadelleisten 4 oder Kluppen 5 üblicher Art ausgestattet werden.
Die Halteleiste 1 kann in Gleitlagern 6 und 7 horizontal
positioniert werden. Das Gleitlager 6 kann über Bügel 8 mit
dem Maschinenrahmen 9 verbunden werden. Das Gleitlager 7 kann über eine
Halteleiste 10 ebenfalls mit dem Maschinenrahmen 9 verbunden
werden. Die von der Stoffbahn 2 in Richtung von deren Breite
(Breitenrichtung) auf das jeweilige Halteglied 1 ausgeübte im wesentlichen
horizontale Kraft (Breitspannung) wird im Ausführungsbeispiel von einem Stützrad 11 aufgenommen,
das über
einen Bolzen 12 mit dem Halteglied 1 gekoppelt
wird. In Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt sich die
Kette, deren Bestandteil das Stützrad 11 ist.
Das Stützrad 11 läuft an der
Ablauffläche 13 einer
Schiene 14 ab, die Schiene 14 wird auf der dem
Stützrad 11 zugewendeten
Innenfläche 15 der
Leiste 10 gelagert.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 1 wird die Schiene 14 nicht wie üblich fest
mit der Halteleiste 10 verbunden, sondern sie wird hebelartig
kippbar auf der Halteleiste 10 gelagert und befestigt.
Beispielsweise kann auf der Halteleiste 10 eine Schneide
bzw. Stange als Achse 16, die sich etwa parallel zum Stoffbahnrand 3 oder
zur Kette erstrecken soll, vorgesehen werden. Um diese Achse 16 kippbar
wird dann die Schiene 14, z. B. mit Hilfe von losen Schrauben 17,
auf der Halteleiste 10 befestigt. Die gegenseitige Positionierung
der Einzelteile gegenüber
der als Hebel (mit den Armen 14a und 14b) gelagerten
Schiene 14 wird nach 1 so vorgenommen,
daß das
Stützrad 11 am
Hebelarm 14a und ein Meßgerät 18 am Hebelarm 14b anliegen.
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Das
Meßgerät 18 kann
wahlweise für
eine analoge oder eine digitale Messung der Breitspannkräfte ausgebildet
werden. In letzterem Fall kann das Meßgerät 18 bevorzugt so
ausgelegt werden, daß es bei
Kräften
unterhalb eines gewissen Betrages, das sind bevorzugt die Normalkräfte vor
und nach dem Fixieren, eine Hebelauslenkung der Schiene 14 nicht zuläßt, so daß das Meßgerät ein Normal" bzw. Null-Signal
abgibt. Bei erhöhter
Kraftwirkung auf das Stützrad 11,
etwa während
des Fixierprozesses der Stoffbahn 2, soll dagegen das Meßgerät 18 eine
gewisse Auslenkung, z. B. in der Größenordnung von 1 mm, zulassen
und auf die entsprechende Auslenkung der Hebelarme 14a und 14b ein
Fixier- bzw. Eins-Signal
abgeben. Gegebenenfalls kann das Meßgerät 18 dann auch als
Ein/Aus-Schalter oder dergleichen ausgebildet werden. Das jeweilige
Signal wird über
eine Leitung 19 einem Verstärker 20 und von dort
aus der Maschinensteuerung zugeführt. Weil
jedoch – wie
gesagt – der
jeweilige Schaltweg eventuell der Stoffbahnqualität angepaßt werden muß, wird
es für
eine breite Anwendbarkeit (ohne Umbau) einer erfindungsgemäß ausgestatteten
Maschine oft günstiger
sein, die Breitspannkräfte
analog zu messen.
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Alternativ
oder zusätzlich
zum Meßgerät 18 kann
an der Halteleiste 10, vorzugsweise in deren in der Zeichnung
dargestellten Kehle 21 ein Dehnmeßstreifen 22 mit Zuleitung 23 zum
Vestärker 20 vorgesehen
werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Meßgeräts 18 nach 1 wird
in 2 vergrößert dargestellt.
In der Praxis wird das Meßgerät 18 in
der Maschine so angeordnet, daß der
Hebelarm 14b – gegebenenfalls über eine
Verlängerungsstange
unmittelbar gegen den Anschlag 24 des Meßgeräts 18 stößt. Der
Anschlag 24 wirkt über
eine starke Feder 25 auf einen Amboß 26 der an einem
druckempfindlichen Meßelement 27 mit
elektrischem Anschluß 28 anliegt.
Die Zuleitungen 29 des Meßelements 27 gehen über in die
Leitung 19 nach 1.
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Vorzugsweise
wird die Feder 25 (z. B. Wendelfeder) so stark gemacht,
daß sie
ein Eindrücken des
Anschlags 24 in Richtung auf das Meßelement 27 bei normaler
Breitspannung – vor
und nach dem Fixieren – nicht
zuläßt. Erst
bei Erhöhung
der Breitspannung der Stoffbahn 2 im Zuge des Fixierprozesses,
werden die auf das Stützrad 11 oder
dergleichen ausgeübten
Kräfte
so groß,
daß der
Hebelarm 14a zunehmend in Richtung auf das Maschineninnere
(in Pfeilrichtung 30) umgelenkt wird. Vorzugsweise wird das
Meßelement 27 gegen Überlastung
durch Beschränkung
des Hebelanschlags und/oder des Wegs des Anschlags 24 geschützt.
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Die
Justierung der Kraft der Feder 25 bzw. die Anpassung des
Meßgeräts 18 derart,
daß für die Weiterverarbeitung
ausreichend eindeutige Signale geliefert werden, kann auch durch
passende Bemessung des Längenverhältnisses
der Hebelarme 14a und 14b unterstützt werden.
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Wenn
man das Ende des Fixierprozesses – das ist z. B. dann, wenn
nach einem eine erhöhte Breitspannkraft
anzeigendes Fixiersignal wieder ein Normalsignal abgegeben wird –, messen
kann, läßt sich
die Maschine unter Auswertung des Meßergebnisses so steuern, daß die Stoffbahn
gerade kurz vor dem Verlassen des Fixierbereichs fertig fixiert ist.
Die entsprechende Steuerung läßt sich
natürlich
automatisieren. Maschinenlänge
und/oder Transportgeschwindigkeit der Stoffbahn lassen sich auf
einen optimalen Behandlungserfolg bei minimalem Aufwand vorgeben
und/oder von Fall zu Fall regeln.
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In
einer Vorrichtung zum Erfassen der Spannung in Breitenrichtung einer
breitgeführten
Stoffbahn, die in einem Spannrahmen an den Längsrändern mit Hilfe von Kettengliedern
gegriffen wird, wobei die zugehörige
Kette über
Stützräder oder
dergleichen an Schienen mit im wesentlichen vertikaler Ablauffläche als
Widerlager zum Aufnehmen der Breitspannung abgestützt wird,
lassen sich erfindungsgemäß Messungen
der Breitspannung in relativ geringen Abständen von insbesondere größenordnungsmäßig 30 cm
vornehmen, wenn der Schiene Mittel zum Messen der von dem jeweiligen
Kettenglied auf die Schiene in der Breitenrichtung örtlich ausgeübten Kraft
zugeordnet werden.