EP0478734B1

EP0478734B1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: EP0478734B1
Application number: EP91907259A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Oexler
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-04-05
Also published as: DE4012551C1; US5237754A; DE59107958D1; JPH05500572A; EP0478734A1; WO1991016595A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Messung einer in einem vorgegebenen Tolenranzfeld liegenden Dicke eines Faserverbandes (1, 1') abstandsveränderbar angeordnetem Walzenpaar (20, 21; 26, 27), zwischen dem der Faserverband zur Messung hindurch geführt wird, wird vorgesehen, daß wenigstens eine der Walzen (20, 21; 26, 27) des Walzenpaares aus einem Material geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist, wobei die Wärmeausdehnung des Walzenpaares im Betrieb der Meßvorrichtung in geringerem Rahmen liegt als der vorgegebene Toleranzbereich der Dicke des Faserbandes (1, 1').

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannt sind Regulierstrecken, bei denen ein zu verstreckendes Faserband auf die Faserbanddicke hin mechanisch abgetastet wird und die abgetasteten Werte in elektrische Signale umgewandelt werden. Derartige Abtasteinrichtungen sind vor dem eigentlichen Streckwerk angeordnet. Es wird damit die Stärke des einlaufenden Faserbandes abgetastet. Die Abtastung geschieht mittels Tastwalzen. Eine der beiden Walzen ist beweglich gelagert und wird durch die Dickenschwankungen der Bänder mehr oder weniger stark ausgelenkt. Die Auslenkbewegungen werden von einem Signalwandler in elektrische Spannungswerte umgewandelt. Die Meßspannung wird einem elektronischen Gedächtnis zugeführt. Dieses sorgt dafür, daß die Verzugsänderung genau in dem Augenblick erfolgt, in dem sich das abweichende Bandstück im Hauptverzugsfeld befindet. Die Verzugsänderung erfolgt durch eine Drehzahländerung der Walzen des Streckwerks. Eine derartige bekannte Regulierung ist beispielsweise in der DE-OS 25 44 029 beschrieben.
Neben der Abtastung des zu verstreckenden Faserbandes ist weiterhin bekannt, daß das verstreckte Faserband zur Kontrolle noch einmal abgetastet wird. Dies geschieht mittels eines Ausgangswalzenpaares, welches unabhängig von den Tastwalzen am Streckwerkseingang angeordnet ist. Das verstreckte Faserband wird hier wiederum mechanisch abgetastet und ein Soll-Ist-Wert-Vergleich aus dieser mechanischen Abtastung elektronisch ermittelt. Bei Überschreiten einer einstellbaren Grenzabweichung wird die gesamte Maschine stillgesetzt. Diese zustätzliche, vom eigentlichen Reguliersystem absolut unabhängige Kontrolle ist unter dem Begriff "Sliver-Monitor" bekannt. Die Toleranzgrenze, bei welcher die Maschine abgestellt wird, hat üblicherweise einen Wert zwischen 1 und 5% Abweichung. Eine der beiden Ausgangswalzen ist wiederum auslenkbar gelagert und dient als Abtastwalze. Je nach Volumen des Faserbandes ändert sich der Abstand der beiden Abzugswalzen voneinander. Durch ein Wegmeßsystem wird dieser Abstand in ein elektrisches Signal umgewandelt und dem Monitor als Meßgröße zugeführt. Der Monitor vergleicht die Meßgröße mit dem zu Beginn eingestellten 0%-Wert. Die Maschine wird abgestellt, wenn eine Abweichung auftritt, die größer als der eingestellte Grenzwert ist und länger als eine bestimmte Verzögerungszeit dauert.
Die DE-A-34 01 466 beschreibt eine Meßanordnung zur punktuellen Messung der Dicke eines Bahnmaterials einer Metall- bzw. Folienbahn. Bezogen auf die gesamte Bahnbreite wird nur punktuell die Dicke gemessen. Das Bahnmaterial wird an einer Transportwalze umgelenkt. Eine Rolle, die aus Keramikmaterial gefertigt sein kann, liegt an der Transportwalze auf. Dazwischen befindet sich das Bahnmaterial. Es wird erreicht, daß der Auflagepunkt der in der Rolle befindlichen Meßsonde zugleich der Meßpunkt ist. Die vorgeschlagene Lösung, die Meßsonde im Inneren einer Rolle anzuordnen, ist nicht geeignet, um das bestehende Problem der Temperaturbeeinflussung an Tastwalzen zur Dickenmessung textilen Faserverbandes zu lösen. Aufgrund der Reibung zwischen Fasern und Rolle entsteht eine das Meßsignal beeinflußende Wärmeenergie, die auch zu einer Ausdehnung des Gehäuses und der Meßsonde selbst führt.
Die EP-A-0 192 835 beschreibt ein Tastwalzenpaar, zur kontinuierlichen Messung der Masse (gemeint ist die Dicke) eines Faserbandes, wobei die mit ihrer Drehachse bewegliche Tastwalze mittels Federkraft auf die mit der Drehachse feststehende Tastwalze gepreßt wird. Der gesamte Faserverband wird zwischen den Laufflächen des Tastwalzenpaares geführt. Entsprechend der Dicke des Faserverbandes verändert die bewegliche Tastwalze ihren Achsabstand. Diese Änderung des Achsabstandes wird berührungslos durch einen Nährungsschalter erfaßt und in elektrische Signale gewandelt.
Um Fehlmessungen durch unterschiedliche Wärmedehnung des verwendeten Tastwalzenpaares zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, den Näherungssensor auf der gegenüberliegenden Seite der beweglichen Tastwalze anzuordnen, d.h. neben und parallel zur angetriebenen, feststehenden Tastwalze. Dieser Vorschlag konnte die Nachteile einer Beeinflussung eines Tastwalzenpaares durch Wärmedehnung nicht ausreichend beseitigen.
Die Bestrebung bei der Entwicklung neuer Strecken geht dahin, daß die Liefergeschwindigkeit wesentlich erhöht wird. Dabei wurde festgestellt, daß der Toleranzbereich des Faserverbandes häufig größer als bei langsam laufwenden Strecken eingestellt werden muß, um das selbständige Abstellen der Maschine zu verhindern. Als Folge der hohen Liefergeschwindigkeit mußten daher Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden, da ein größerer Toleranzbereich gewählt werden mußte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, insbesondere bei schnellaufenden Strecken, die Qualität des Faserverbandes zu erhöhen, indem der zulässige Toleranzbereich der Dicke des Faserverbandes äußerst gering zu halten ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der Walzen des Walzenpaares aus einem Material geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist. Das Material ist dabei derart zu wählen, daß die Wärmeausdehnung des Walzenpaares beim Betrieb der Meßvorrichtung mit Liefergeschwindigkeiten des Faserverbandes von 1000 m/min und mehr geringer ist als der vorgegebene Toleranzbereich der Dicke des Faserbandes. Vorteilhafterweise wird dabei sichergestellt, daß auch bei einer geringen zulässigen Toleranz der Dicke des Faserverbandes die Messung genau durchgeführt werden kann. Der Faserverband kann ein Faserband, eine Lunte oder auch ein Faden sein. Die Erfindung ist insbesondere von Vorteil bei Meßvorrichtungen, welche schnellaufende Faserverbände auf ihre Dicke hin zu messen haben, da besonders hierbei große Reibungswärme entsteht. Vorteilhaft bei der Erfindung ist auch, daß der Sollwert und der dazugehörige Toleranzbereich der zu messenden Dicke des Faserverbandes vor Beginn der Messung einstellbar ist und über die gesamte Dauer der Messung unabhängig von der Temperatur der Walzen beibehalten werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat sich keramisches Material für wenigstens eine der Walzen des Walzenpaares erwiesen. Hierbei war insbesondere Siliziumnitrid vorteilhaft. Für weniger stark temperaturbelastete Meßvorrichtungen oder für größere Toleranzbereiche hat sich auch die Verwendung von Nickellegierungen für die Walzen bewährt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiele im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Regulierstrecke
Fig. 2 die Abtastung des regulierten Faserbandes.

In Fig. 1 ist schematisch ein Streckwerk dargestellt, bei welchem mehrere Faserbänder 1 verstreckt werden. Die Faserbänder 1 werden in einem Bandtrichter 2 zusammengefaßt und zwischen einer Nutwalze 20 und einer Tastwalze 21 hindurchgeführt. Anschließend gelangen die Faserbänder 1 zu mehreren Streckwerkswalzen, in denen durch zunehmende Geschwindigkeiten der Streckwerkswalzen 22, 23, 24 zu einem Faserband 1'vorbestimmter Stärke verstreckt werden. Das Faserband 1' wird nach der Lieferwalze 24 durch eine Vliesführungsdüse 25 geführt und dabei zusammengefaßt. Anschließend wird das Faserband 1' von einem Abzugswalzenpaar abgezogen. Das Abzugswalzenpaar besteht aus einer Abzugswalze 26 und einer Tastwalze 27.
Die dem Streckwerk zugeführte Faserbänder 1 besitzen noch keine hohe Gleichmäßigkeit. Hingegen besitzt das regulierte Faserband 1'eine sehr hohe Gleichmäßigkeit, die bis zu nur 1% von einem Sollwert abweicht. In einer Regulierstrecke werden nunmehr die zugeführten Faserbänder 1 in dem Walzenpaar 20, 21 auf ihre Dicke hin gemessen. Dies geschieht dadurch, daß die Nutwalze 20 auf einer nicht gezeigten ortsfest gelagerten drehbaren Welle angeordnet ist. Die Tastwalze 21 hingegen ist derart drehbar auf einer Welle gelagert, daß sich der Achsabstand zwischen der Achse der Nutwalze 20 und der Achse der Tastwalze 21 verändern kann. Eine derartige Veränderung geschieht dadurch, daß ein dickeres oder dünneres Faserband 1 zwischen Nutwalze 20 und Tastwalze 21 hindurchgeführt wird. Die mittels einer Feder gegeneinander gedrückte Nutwalze 20 und Tastwalze 21 werden dabei unterschiedlich weit auseinandergedrückt. Diese veränderliche Wegstrecke ist beispielsweise mittels eines berührungslosen Wegsensors aufnehmbar und in eine zu der Wegstrecke analogen Meßspannung wandelbar. Dies geschieht in einem Signalwandler 33. Die so ermittelte Meßspannung wird über mehrere nicht dargestellte Einheiten zur Regelung der Strecke an einen Regelmotor 31 weitergegeben. Der Regelmotor 31 wirkt auf ein Planetengetriebe 32, welches dem Antrieb eines Hauptmotors 30 überlagert ist und auf die Mittelwalze 23 einwirkt. Hierdurch wird je nachdem, ob zwischen Nutwalze 20 und Tastwalze 21 ein dickes oder dünnes Faserband ermittelt wurde, die Geschwindigkeit der Mittelwale 23 erhöht oder verringert. Die Geschwindigkeiten der Nutwalze 20 und der Streckwerkswalze 22 werden analog zur Geschwindigkeit der Mittelwalze 23 verändert. Der Hauptmotor 30 betreibt das Streckwerk mit einer Sollgeschwindigkeit, die von einem zu Beginn der Produktion eingestellten Sollverzug ausgeht. Die Verknüpfung des Antriebs der Nutwalze 20 mit der Streckwerkswalze 22, der Mittelwalze 23 und der Lieferwalze 24 ist mittels der Pfeile in Fig. 1 dargestellt.
Eine Kontrolle, ob das regulierte Faserband 1' tatsächlich in dem vorgegebenen Toleranzbereich hinsichtlich der Faserbanddicke bzw. analog hierzu des Faserbandgewichtes liegt, wird durch die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 vorgenommen. In ähnlicher Weise wie bei der Nutwalze 20 und der Tastwalze 21 ist die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 gelagert. Während die Abzugswalze 26 in einem ortsfesten Lager drehbar auf einer Welle befestigt ist, ist das Lager der Tastwalze 27 beweglich angeordnet. Durch Schwankungen der Dicke des Faserbandes 1' wird die Tastwalze 27 mehr oder weniger stark ausgelenkt. Die Übertragung des Abstandes zwischen der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 in elektrische Werte geschieht in einem Signalwandler 33'. Dabei wird vorzugweise ein berührungsloser Wegsensor eingesetzt, welcher den Abstand der Walzen 26 und 27 voneinander erfaßt und in eine hierzu analoge elektrische Spannung umwandelt. Die Spannung wird von einem Sliver-Monitor 24 erfaßt und ausgewertet. Überschreitet er über eine vorher festgelegte Zeitdauer hinweg eine bestimmte prozentuale Abweichung von dem Sollwert der Faserbanddicke, so gibt er an den Hauptmotor 30 ein Signal zum Abstellen der Strecke. Es wird dadurch verhindert, daß über längere Zeit hinweg ein Faserband erzeugt wird, das den geforderten Qualitätsansprüchen nicht entspricht. Durch den Stillstand der Strecke ist es dem Bedienungspersonal möglich, die Fehlerursache zu ermitteln.
Sowohl der Abstand des Walzenpaares 20, 21 als auch der Abstand des Walzenpaares 26, 27 wird vor Beginn des Streckvorganges derart eingestellt, daß die Signalwandler 33 und 33' eine Sollwertvorgabe haben. Der Achsabstand der Walzenpaare 20, 21 und 26, 27 ist dabei derart, daß die Steuerung für die Regeleinrichtung als auch des Sliver-Monitors 34 eine Abstandsänderung der Achsen dahingehend auslegen kann, daß eine Achsabstandvergrößerung eine höhere Faserbanddicke bedeutet und eine Achsabstandverringerung eine geringere Faserbanddicke bedeutet.
Insbesondere bei schnellaufenden Strecken, d. h. bei Strekken mit Liefergeschwindigkeiten bis zu 1.000 m/min und mehr bestand das Problem, daß sich die Walzen 20, 21 und 26 und 27 durch den hohen Faserbanddurchsatz stark erwärmten. Es wurde nunmehr festgestellt, daß die Erwärmung der Walzenpaare dafür maßgebend war, daß bei schnellaufenden Strecken die Genauigkeit des vertreckten Faserbandes 1' im allgemeinen stark litt. Außerdem wurde bei einem engen Toleranzbereich, der dem Faserband 1' zugestanden wurde, die Strecke häufig wegen Überschreiten des zulässigen Toleranzbereiches abgestellt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Walzen 20, 21 und 26, 27 wird nun in vorteilhafter Weise erreicht, daß die durch die Erwärmung bewirkte Ausdehnung der Walzen während des Betriebs deutlich reduziert wird im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Walzen. Durch die Ausdehnung der Walzen 20, 21 und 26, 27 weist auch der im kalten Zustand eingestellte Achsabstand der Walzenpaare für den Sollzustand nahezu keinen Unterschied zu dem Achsabstand nach einer gewissen Laufzeit auf.
Als vorteilhafte Materialien für die Walzen 20, 21 und/oder 26, 27 hat sich Siliziumnitrid erwiesen. Dieses keramische Material hat insbesondere Vorteile hinsichtlich der geringen Ausdehnung und der hohen Härte und Verschleißfestigkeit. Für geringere Anforderungen an die Genauigkeit des regulierten Faserbandes 1' oder bei weniger hohen Liefergeschwindigkeiten haben sich Nickelstähle als vorteilhaftes Material für die Walzen 20, 21 und/oder 26 , 27 erwiesen.
Fig. 2 zeigt anhand des Beispiels der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 die Anordnung zur Messung des regulierten Faserbandes 1'. Das Faserband 1' wird in einen Schnabeltrichter 28 eingefüht und der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 zugeführt. Der Schnabeltrichter 28 umgreift die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 seitlich, so daß das Faserband 1' in seiner Gesamtheit zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt wird. Nachdem das Faserband 1' die Walzen passiert hat, wird es in einen Bandkanal 29 eingeleitet, der die Ablage des faserbandes 1' in einer nicht dargestellten Kanne bewerkstelligt.
Die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 sind mittels nicht dargestellter Schrauben durch Bohrungen 262 bzw. 272 auf Wellen befestigt. Zentrisch angeordnete Bohrungen 263 und 273 dienen zur Zentrierung der Abzugswalze 26 bzw. Tastwalze 27 auf den jeweiligen Wellen. Die Abzugswalze 26 ist mit ihrer Welle in einem Lagergehäuse 261 drehbar gelagert. Das Lagergehäuse 261 ist ortsfest an der Strecke angeordnet. Die Tastwalze 227 ist auf ihrer Welle in dem Lagergehäuse 271 drehbar gelagert. Das Lagergehäuse 271 ist derart an der Strecke angeordnet, daß es in einer Richtung A auslenkbar ist. Die Auslenkung geschieht gegen die Kraft einer Druckfeder 274. Die Druckfeder 274 drückt die Tastwalze 27 gegen die Abzugswalze 26 und stützt sich an einem ortsfesten Bauteil der Strecke ab. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Walzen 26, 27 kann es auch vorteilhaft sein, durch einen Mindesabstandhalter zwischen den Lagergehäusen 261 und 271 die Walzen 26, 27 in einem wenige Zehntel mm betragenden Abstand voneinander zu halten, wenn kein Faserband 1' sich zwischen den Walzen 26, 27 befindet.
An dem Gehäuse 271 ist eine Meßplatte 275 angeordnet. Diese Meßplatte 275 gewährleistet eine exakte Bezugsfläche für einen Wegsensor 35. Der Wegsensor 35 erfaßt einen Abstand B zwischen dem Wegsensor 35 un der Meßplatte 275. Eine Veränderung des Abstands B gibt der Wegsensor 35 durch eine Änderung einer elektrischen Spannung an den Sliver-Monitor 34 weiter. Der Wegsensor 35 dient somit als Signalwandler 33 bzw. 33' entsprechend der Fig. 1. Der als Meßstrecke dienende Abstand B ist im allgemeinen sehr gering, d. h. wenige Zehntel mm. Bereits kleinste Abstandänderungen zwischen der Abzugswalze und der Tastwalze 27 werden von dem Wegsensor 35 registriert.
Durch die Verwendung keramischer Walzen 26, 27 wird die Temperaturabhängigkeit der Regel- bzw. Kontrolleinrichtung deutlich reduziert. Die Ausdehnung der Walzen 20, 21 und/oder 26/27 ist durch den Temperaturanstieg bei dem schnellaufenden Betrieb der Strecke geringer, als der zu ermittelnde Toleranzbereich des verstreckten Faserbandes 1' und damit eine Qualitätseinbuße wird in vorteilhafter Weise vermieden.
Die Walzen 20, 21 und/oder 26, 27 sind in ihrer Breite vorteilhafterweise gering gehalten. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Faserband in einer geringen Breite zwischen den Walzenpaaren hindurchgeführt wird und somit eine relativ große Auslenkung der Walzenpaare verursacht. Es sind damit bereits geringe Unterschiede in der Faserbanddicke feststellbar. Als vorteilhaft hat sich eine Breite von ca. 5 mm erwiesen. Die Kanten der Walzen 20, 21, 26, 27 sind vorteilhafterweise scharfkantig aber gratfrei. Fasermaterial kann sich dadurch nicht an den Kanten der Walzen 20, 21, 26 , 27 verhängen und zu falschen Messungen führen. Außerdem wird vermieden, daß sich Faserband seitlich neben den Walzen 20, 21, 26, 27 befindet und somit zur Messung nicht beiträgt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Dicke eines textilen Faserverbandes bei einem Streckwerk, welche ein Tastwalzenpaar (20,21;26,27) hat, deren eine Tastwalze im Achsabstand zur anderen entsprechend der Dicke des Faserverbandes (1,1') veränderbar ist, der gesamte Faserverband zwischen dem Tastwalzenpaar führbar ist und die im Achsabstand veränderbare Tastwalze (27) gegen die andere Tastwalze (26) preßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tastwalzen (20, 21; 26, 27) des Tastwalzenpaares aus einem Material hergestellt ist, dessen Wärmeausdehnung auch beim Betrieb der Meßvorrichtung mit Liefergeschwindigkeiten des Faserverbandes von 1000 m/min und mehr, geringer ist als eine vorgegebene Toleranz der Dicke des Faserverbandes (1; 1').
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tastwalzen (20, 21; 26, 27) aus keramischem Material besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Siliziumnitrid ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tastwalzen (20, 21; 26, 27) aus einer Nickellegierung hergestellt ist.