EP2673410B1 - Method and device for strengthening a continuously fed material web - Google Patents

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EP2673410B1
EP2673410B1 EP12708258.4A EP12708258A EP2673410B1 EP 2673410 B1 EP2673410 B1 EP 2673410B1 EP 12708258 A EP12708258 A EP 12708258A EP 2673410 B1 EP2673410 B1 EP 2673410B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strengthening
web
material web
speed
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP12708258.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2673410A1 (en
Inventor
Norbert KÜHL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hi Tech Textile Holding GmbH
Original Assignee
Hi Tech Textile Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hi Tech Textile Holding GmbH filed Critical Hi Tech Textile Holding GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP2673410B1 publication Critical patent/EP2673410B1/en
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for solidifying, in particular needling, a continuously fed web according to the preamble of the method and device main claim.
  • the known method and the known device basically have the disadvantage that, on the one hand, greater production speeds are not feasible and, on the other hand, the withdrawal speed of the material web for subsequent process steps has a lack of consistency.
  • Such methods and apparatus are used in the prior art for needling a web, in which the movement of the needles produce a superimposed horizontal feed on the web.
  • Such a method and such a device are for example from the WO 2008/151961 A1 known.
  • the beam support is driven via a vertical drive and simultaneously via a horizontal drive such that the needles are guided on an elliptical guideway, which generates a horizontal stroke on the web at each puncture cycle.
  • the size of the horizontal stroke can be adjusted via the adjustment of the guideway of the needles.
  • a goods throughput can be generated with a goods speed by a correspondingly high puncture frequency and large horizontal stroke, which lead compared to the withdrawal speed to a reduced material distortion by the trigger device.
  • the initial settings of the horizontal feed can only pretend on the basis of empirical values, which are usually a subsequent optimization of the horizontal feed make inevitable. In that regard, readjustments of the machine settings by the operator are often required.
  • the claimed consolidation technique preferably needling technique, has the advantage of improving the quality of the solidification process and the solidification product formed thereby.
  • the solidification process and the solidification product in particular the achieved product properties, can be detected and monitored. In case of deviations, the solidification process can be readjusted if necessary.
  • feeds or needling pattern of the web can be set and controlled specifically.
  • the invention allows an improved, in particular partially or completely automated, setting up and starting a solidification device, in particular a needle machine. Also, the shutdown can be improved. In all these cases, quality defects and rejects can be reduced or avoided.
  • one or more parameters may be detected on the moving web, indicating an indication of a product characteristic, e.g. represent the quality of the generated structure in the web, or for a process property. This advantageously takes place immediately after the solidification zone, in particular needling zone.
  • the parameter or parameters may be of different types.
  • a parameter may e.g. be the speed of the web.
  • Another parameter may relate to volume or surface properties of the web, e.g. Roughness, pattern, fiber structure, density or the like
  • one or more other devices or processes upstream or downstream in the flow of goods can be influenced, in particular controlled or regulated, in an installation as an alternative or in addition to the solidification device.
  • a method according to the invention and a device according to the invention are characterized in particular in that a parameter of the material web is determined which determines the actual state of the material web immediately after solidification, in particular needling, and is suitable as a measure for determining a material distortion by the removal device.
  • a product speed of the needled web in a guide zone located downstream of the take-off device is detected as a parameter.
  • the device according to the invention between the needle bar and the take-off device on a measuring device for detecting a goods speed of the web on within a withdrawal zone upstream guide zone.
  • an inventive method and a Device it is possible to adjust the horizontal feed and thus the goods flow when needling the web directly to a predetermined take-off speed, so that the most uniform possible material movement of the web takes place.
  • the movement of the needles can thus be adapted to the respective material throughput speed such that a difference between the measured actual goods speed and a set take-off speed is as low as possible. This can be abrupt accelerations of material movements, which lead to higher distortion values, avoid.
  • the inventive method in which the goods speed of the web is determined by a non-contact measurement of a goods length per unit time, characterized in that no contact with the web is required to detect the goods speed of the web.
  • further machine parameters such as, for example, a material feed per puncture cycle can be determined.
  • the total produced material lengths of the web can be detected in one process.
  • a device according to the invention is further developed for this purpose in such a way that the measuring device has a sensor device which contains optical means for scanning the material web, in particular a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signal.
  • a sensor device which contains optical means for scanning the material web, in particular a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signal.
  • a method according to the invention it is provided to compare an actual value of the goods speed with at least one stored limit value of the goods speed.
  • Such monitoring is particularly advantageous if during needlepunching a horizontal stroke optimized for the process should be set.
  • the horizontal stroke is selected as far as possible in such a way that a material movement of the material web which is as uniform as possible prevails, so that the goods speed is adapted to the take-off speed.
  • a lower limit value and an upper limit value can be stored, which are continuously compared with a determined actual value of the goods speed.
  • the machine settings can be monitored for needling the web and corrected when exceeding a limit.
  • the measuring device is connected according to an advantageous development of the device according to the invention with an evaluation unit, by which several Measured values can be stored and / or converted and / or multiple data calculated and / or compared.
  • the development of a method according to the invention is particularly advantageous, in which a control signal is generated immediately after exceeding a limit value of the goods speed.
  • control signal can be fed directly to a machine control device, by means of which the horizontal feed and thus the movement of the needles in the direction of goods travel in the case of needle penetration can be changed.
  • the guideway and / or the guide speed of the needles are changeable.
  • the guideway of the needles is changed to increase or decrease a horizontal stroke on the web.
  • the development of the device according to the invention is preferably used, in which the measuring device is assigned a control module for generating a control signal.
  • the measuring device For automated change of the machine setting while the measuring device is coupled to a machine control device, by which at least one drive of the needle bar is controllable.
  • the development of a method according to the invention is preferably used in which activates the control signal a signal transmitter, which is monitored by an operator.
  • a signal transmitter which is monitored by an operator.
  • the method variant is provided in which the control signal generates a data display on an operating monitor.
  • the development of the device according to the invention is particularly suitable, in which the measuring device is coupled to an operating monitor for visualization of data or signals.
  • the inventive method can also be applied in the variant in which the goods speed of the web is detected in the guide zone between adjacent needling zones.
  • the device according to the invention is designed such that a plurality of needle bars are arranged at a distance one behind the other and that the Messeiricardi is disposed between the needle bar.
  • the placement of the sensor device depends essentially on the nature of the environment and the material management of the web. Basically, however, there is the possibility that the sensor device according to an advantageous embodiment of the invention Device is arranged on an upper stripper plate or on a lower bed plate, which plates are associated with the needle bar.
  • additional decoupling means such as a separate frame, may be provided.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are thus particularly suitable for being able to carry out an optimized setting of the machine parameters, particularly in the case of needling machines with a horizontal feed.
  • the continuous monitoring of the goods speed of the needled web can be used to directly record and evaluate parameter changes.
  • the inventive method and apparatus according to the invention is particularly suitable for being able to produce high and uniform product qualities on the web.
  • the invention relates to a device and a method for solidifying, in particular needling, a web 21.
  • the solidifying device is formed in the embodiments shown as a needle machine.
  • the web 21 consists for example of a single-layer or multi-ply web of fibers, which (not shown) formed by a preceding cross-stacker or nonwoven layer of a single or multi-ply pile and the solidification device is supplied.
  • the stacker or nonwoven layer can be preceded by a pile producer, eg a card or card.
  • the mentioned Machines can be part of a system, in particular nonwoven system.
  • Fig. 1 shows a solidification device in the form of a needle machine with a solidification or needling zone with a beam support 2 arranged there, which holds a needle bar 1 on its underside.
  • the needle bar 1 carries on its underside a needle board 3 with a plurality of needles 4.
  • the needle board 3 with the needles 4 is associated with a bed plate 20 and a stripper plate 19, wherein between the bed plate 20 and the stripper plate 19, a web 21 is guided.
  • the direction of movement of the web 21 is characterized by an arrow.
  • a take-off device 24 On an outlet side of the needle bar 1 is associated with a take-off device 24, which is formed in this embodiment by two cooperating take-off rollers 25.1 and 25.2.
  • the take-off rolls 25.1 and 25.2 are driven at a peripheral speed such that the web 11 is guided out of a needling zone and fed to a follow-up process at a take-off speed.
  • the needling zone here is identical to the region in which the needles 4 of the needle bar 1 treat the web 21.
  • the solidifying device in particular the needling machine shown, may comprise a retraction or feeding device (not shown) with driven rollers or the like prior to the hardening or needling zone.
  • the extraction device 24 preferably runs faster than the intake device to exert a tensile force on the web (21).
  • the drive of the needle bar 1 can be configured as desired. It is formed in this embodiment by a crank mechanism 5, which has two parallel juxtaposed crank drives 6.1 and 6.2.
  • the crank drives 6.1 and 6.2 contain two parallel juxtaposed crankshafts 9.1 and 9.2, which are arranged above the beam carrier 2.
  • the crankshafts 9.1 and 9.2 each have at least one eccentric section for receiving one or more connecting rods.
  • Fig. 1 are on the beam support 2 two connecting rods 7.1 and 7.2 shown, which are held with their Pleuelköpfen 10.1 and 10.2 to the crankshaft 9.1 and 9.2.
  • the connecting rods 7.1 and 7.2 are connected at their opposite ends by two pivot hinges 8.1 and 8.2 with the beam support 2.
  • the crankshaft 9.1 forms with the connecting rod 7.1, the crank drive 6.1 and the crankshaft 9.2 with the connecting rod 7.2, the crank drive 6.2 to perform the beam support 2 and thus the needle bar 1 in an oscillating motion.
  • the crankshaft 9.1 is associated with a phase adjustment device 11.
  • the phase adjustment device 11 has a control gear 18 and a co-operating with the actuating gear 18 Stellaktor 12.
  • the adjusting gear 18 is coupled to set a phase angle ⁇ with the crankshaft 9.1.
  • a control device 13 is provided, which is connected to the Stellaktor 12. Via the control device 13, the Stellaktor 12 can be activated to rotate the crankshaft 9.1 in their camp.
  • the phase angle between the two crankshafts 9.1 and 9.2 can be adjusted.
  • the pure vertical upward and downward movement of the needle bar 1 can thereby perform a superimposed pan or horizontal movement of the beam support 2.
  • crankshafts 9. 1 and 9. 2 have a phase coincidence and a synchronous run, an approximately vertical upward and downward movement is carried out.
  • an oscillating oblique position is introduced via the connecting rods 7.1 and 7.2 on the beam support 2, which generates a horizontal feed on the web 21 as the movement progresses.
  • the needles 4 thereby move along a closed elliptical curved path with a horizontal movement and stroke component.
  • the size of the phase adjustment between the crankshaft 9.1 and 9.2 determines a stroke length of the horizontal stroke.
  • the stroke length of the horizontal stroke can be adjusted continuously via the phase angle ⁇ of the crankshaft 9.1.
  • the phase angle ⁇ is in this case set by the phase adjuster 11 in an angular range of 0 ° to 30 ° depending on the desired stroke length.
  • a guide device 14 is provided, which is formed in this embodiment by a guide arm 15 which is connected via a first pivot 16.1 with the beam support 2 and a second pivot 16.2 with a coupling kinematics 17.
  • a measuring device 22 for detecting a parameter for example a goods speed
  • the measuring device 22 is formed in this embodiment by a non-contact sensor device 23 which is held at a distance from the web 21.
  • the sensor device 23 has not shown optical means for scanning the web, in particular by a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signals are formed.
  • a laser diode or a laser could be used as the transmitter, which generates a bundled light signal and directs it to the surface of the material web 21. From the transmitted and reflected light signals can thus physical parameters such as a length or a speed of the web detect.
  • the sensor device could generate measuring signals which are converted to a material speed by the laser Doppler method.
  • the measuring device 22 is coupled to an evaluation unit 27 which is connected to the machine control device 13.
  • the actual values of a goods speed of the web 21 detected via the measuring device 22 can be analyzed and used to set machine parameters.
  • FIG. 1 an operating state is shown, in which the crankshaft 9.1 and 9.2 are driven synchronously in opposite directions.
  • the crankshaft 9.1 a phase angle ⁇ ⁇ 0, so that in addition to the pure vertical upward and downward movement a superimposed pivotal and horizontal movement is initiated on the beam support 2.
  • the needles 4 on the underside of the needle bar 1 are thus guided in an oscillating manner on a closed elliptical guideway so that a horizontal needle feed on the material web 21 is produced during a puncturing cycle.
  • the horizontal movement of the needles 4 can be adapted to the withdrawal speed, in particular synchronized. This makes it possible to produce a substantially uniform product speed of the material web 21, so that material distortion by the removal device 24 is substantially avoided.
  • a needling pattern can be influenced and adjusted.
  • the adjustment of the stroke length and speed of the horizontal stroke on the needle bar 1 is adapted to the production speed of the web 21.
  • a phase angle is initially set via the phase adjustment device 11, so that a needling process can be started.
  • the product speed of the web 21 is now detected by the sensor device 23.
  • An actual value of the goods speed can now be compared within the evaluation unit 27 with a stored tolerance band, which has at least one or even two limit values for the goods speed, which require a readjustment of the machine parameters when exceeded.
  • a control signal can be generated which is fed to the machine control device 13 via the evaluation unit 27.
  • a correction of the set phase angle ⁇ on the crankshaft 9.1 could then take place in order to reduce or increase the guideway of the needles 4 and thus the horizontal stroke of the needle bar 1.
  • the guide speed of the needles 4 and thus the puncture frequency of the needle bar can be changed.
  • the drive of the needle bar 1 can be adjusted to the respective production speed or the withdrawal speed of the discharge device 24 become.
  • Fig. 2 schematically an arrangement of a device according to the invention is shown, as it could be used for example in a semi-automatic machine.
  • the device is only schematically indicated by two needle bar 1.1 and 1.2 arranged one behind the other, each carrying a needle board 3 with a plurality of needles 4 on their undersides.
  • Each of the needle bars 1.1 and 1.2 thus forms a needling zone in which a web 21 is needled.
  • the material flow direction is in Fig.
  • the web 21 is withdrawn by the withdrawal device 24 from the two needle punching zones.
  • the web 21 is guided in the needling zones between a stripper plate 19 and a bed plate 20, which are associated with the two needle bars 1.1 and 1.2.
  • a measuring station with the measuring device 22 is arranged in a guide zones downstream of the needling zones, which extends between the last needle bar 1.2 and the withdrawal device 24, a measuring station with the measuring device 22 is arranged.
  • the measuring station has a lower guide plate 31 and an upper measuring plate 32.
  • the web 21 is guided between the lower guide plate 31 and the upper measuring plate 32.
  • the upper measuring plate 32 is associated with the sensor device 23, which has a transmitter and receiver for non-contact scanning of the web 21.
  • Such sensor devices 23 are known in the prior art, so that no further explanation takes place at this point.
  • the measuring device 22 is connected to an evaluation unit 27 and a control module 28.
  • the control module 28 is coupled via a signal line with a signal generator 29.
  • the signal generator 29 has in this embodiment, a light source through which a visual signal can be generated.
  • the goods speed of the web 21 can be detected continuously via the sensor device 23.
  • the measuring signals of the sensor device 23 are converted within the evaluation unit 27 into an actual value of the goods speed of the material web 21 and compared with a stored limit value or a stored tolerance band with an upper and a lower limit value.
  • a signal is generated via the control module 28 and the signal generator 29 is abandoned to activate the light source.
  • an operator recognizes that there is a limit value overrun or lower limit value of the goods speed, which may require a change of the machine parameters.
  • the signal generator could have a plurality of bulbs with different color setting. Thus, it is immediately apparent to the operator whether an excessive goods speed or too low a goods speed of the web 21 prevails within the guide zone.
  • the web 26 is needled by two needle bars 1.1 and 1.2 arranged one behind the other.
  • the measuring device 22 is also possible to arrange the measuring device 22 in a guide zone which extends between the needling zones of the two needle bars 1.1 and 1.2.
  • Fig. 3 schematically an arrangement of the device according to the invention is shown, in which the measuring device 22 is disposed between the needle bar 1.1 and 1.2.
  • the needle bar 1.1 and 1.2 associated stripper plate 19 is formed in several parts, to allow a contactless scanning of the web 21 by the sensor device 23 between the needling.
  • the measuring device 22 could also be arranged opposite to the needle bar 1.1 and 1.2, so that the bed plate 20 is to be formed in several parts to allow scanning of the web 21 from the bottom by the sensor device 23. This arrangement is in Fig. 3 shown in dashed lines.
  • the measuring device 22 is connected via the evaluation unit 27 with a control panel 30.
  • the speed monitor of the measured goods speed can be displayed directly on the operating monitor 30. In this way, an operator could immediately recognize the result of setting changes of the machine parameters in the course of the actual values of the goods speed of the material web 21.
  • the material flow direction is also marked by an arrow.
  • the take-off device 24 is driven by two take-off rolls 25.1 and 25.2 as in the aforementioned embodiment.
  • the drive of the take-off rolls 25.1 and 25.2 is also controllable, so that a control device of the take-off device 24 can also be coupled to the machine control device 13, so that for setting an optimized goods throughput speed of the web 21 and the take-off speed by the take-off rolls 25.1 and 25.2 is changeable.
  • FIGS. 1 to 3 illustrated embodiments of the inventive device for carrying out the method according to the invention are measuring devices with non-contact sensor devices shown, which allows scanning of the web via optical means.
  • the web 21 can be scanned after needling by a non-contact sensor device.
  • optical sensor devices which operate on the laser Doppler principle have proven successful.
  • two stations via a transmitter Produces laser beams which give a strip pattern on the surface of the web, which leads to reflections which are received by a receiver.
  • the required measurement data such as, for example, a path length or a speed of the material web, are calculated via a digitization and a microprocessor.
  • FIG. 4 A measured according to the laser Doppler method speed course of the web in a conventional needling process without a horizontal feed of the web is in Fig. 4 shown schematically.
  • a piercing cycle of the needle can be subdivided into four zones at the rate of goods.
  • the needles are in the groove in the web.
  • the material is held and stretched between the take-off device and the needle bar-acting material stretch.
  • phase II the needles are guided out of the groove, whereby a jump in the material is detected. This leads to high speeds by slipping of the material in the web.
  • phase III a free material movement takes place, which adjusts itself in phase IV as a feed rate adapted to the take-off speed. Then the needles go back into the groove so that the cycle starts from the new one.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are therefore particularly suitable for needle punching processes with adjustable horizontal feed, in which the needles are guided on a circumferential guideway which generates a material feed on the material web during the puncturing cycle.
  • the method according to the invention can be detected by the method according to the invention by a path measurement and the horizontal strokes set per puncture cycle and used to optimize the process.
  • transverse movements also occur within the material web.
  • These transverse movements which are also referred to as so-called jumping in of the material, can be detected directly by such optical sensor devices and fed to a visualization. Since the jump of the material has a substantial influence on the quality of the material Needle image has, so further optimizations can be observed in the setting of the machine parameters.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are not limited to needle machines whose needle bars are driven by a horizontal feed. Basically, this can also optimize needling processes in which the one or more needle bars are driven with a pure vertical movement.
  • Fig. 1 shown adjusting mechanism for adjusting the horizontal feed only by way of example.
  • the invention can be combined with any automatic or manual adjusting mechanism of known needle machines, for example a needle-punching machine according to the invention EP 0 892 102 A having separate drives for the vertical and horizontal feed of the needles.
  • the solidification device and the solidification process may be modified, the solidification being e.g. by thermal or chemical methods or by a fluid blasting method or by the Malivlies or Malim method or in any other suitable manner, and instead of the needling zone another hardening zone is present.
  • the measuring device 22 or the sensor device 23 are then preferably located between this solidification zone and the removal device 24.
  • the measuring device (22) and the sensor device (23) can be modified. They are preferably located directly at the exit of the consolidation or needling zone and can be attached to a local machine part. You can alternatively in the Guiding zone be arranged at a distance from the solidification or Vernadelungszone.
  • the design and function of the measuring and sensor device (22, 23) can vary.
  • the surface of the web (21) can be scanned in order to detect their surface quality, in particular their homogeneity.
  • the density or thickness of the web (21) can be detected.
  • the measuring device (22) may vary. In particular, it can have a plurality of and possibly different sensor devices (23) which are arranged concentrated or distributed in the said guide zone.
  • Said one or more parameters may alternatively or in addition to the machine control device (13) supplied to other control devices of upstream and / or downstream machines in the web flow and evaluated there in a suitable manner and used for control or regulatory purposes or other purposes.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, einer kontinuierlich zugeführten Warenbahn gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.The invention relates to a method and a device for solidifying, in particular needling, a continuously fed web according to the preamble of the method and device main claim.

Aus der Praxis ist es bekannt, Warenbahnen, insbesondere aus Fasern, zur Verfestigung und zur Erzeugung von Materialstrukturen in einem Prozessschritt zu vernadeln. Hierzu wird die Warenbahn kontinuierlich in eine Nadelzone geführt, in welcher oszillierend angetriebene Nadeln eines Nadelbalkens die Warenbahn durchdringen. Die Warenbahn wird dabei durch eine Abzugseinrichtung, z.B. durch mehrere Abzugswalzen, aus der Nadelzone abgezogen. Hierbei stellt sich eine durch die Abzugseinrichtung eingestellte Abzugsgeschwindigkeit an der Warenbahn ein. Durch das Eintauchen und Herausführen der Nadeln in der Warenbahn ist es nicht möglich, den Warendurchlauf mit der durch die Abzugseinrichtung bestimmten Abzugsgeschwindigkeit auszuführen. Insoweit erzeugt die Abzugseinrichtung in Abhängigkeit von der Bewegung der Nadeln mehr oder weniger ausgeprägte Zugkräfte, die die Struktur der Warenbahn beeinflussen.From practice, it is known to needlepunch webs, in particular of fibers, for solidification and for the production of material structures in one process step. For this purpose, the web is continuously guided into a needle zone in which oscillatingly driven needles of a needle bar penetrate the web. The web is thereby removed by a take-off device, e.g. through several draw-off rollers, withdrawn from the needle zone. Here, a set by the deduction device withdrawal speed on the web. By dipping and removing the needles in the web, it is not possible to carry out the goods pass with the withdrawal speed determined by the withdrawal device. In that regard, the trigger device generates depending on the movement of the needles more or less pronounced tensile forces that affect the structure of the web.

Um diesen Effekt möglichst gering zu halten, ist aus der US 5,909,883 ein Verfahren und eine Vorrichtung einer kontinuierlich zugeführten Warenbahn bekannt, bei welcher die Abzugswalzen einer Abzugseinrichtung mit einer modulierten Winkelgeschwindigkeiten angetrieben werden, so dass in einer Phase, in welcher die Nadeln sich im Eingriff der Warenbahn befinden, eine geringere Abzugsgeschwindigkeit vorherrscht. Hierzu werden ein Einstichzyklus und die Modulation aufeinander abgestimmt, so dass die Wechselwirkung zwischen der Vernadelung und der Abzugseinrichtung verringerbar sind.To keep this effect as low as possible, is from the US 5,909,883 a method and a device of a continuously fed web, in which the take-off rolls of a take-off device are driven at a modulated angular speeds, so that prevails in a phase in which the needles are in engagement with the web, a lower take-off speed. For this purpose, a puncture cycle and the modulation are matched, so that the interaction between the needling and the take-off device can be reduced.

Das bekannte Verfahren und die bekannten Vorrichtung besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass zum einen größere Produktionsgeschwindigkeiten nicht ausführbar sind und zum anderen die Abzugsgeschwindigkeit der Warenbahn für nachfolgende Prozessschritte eine mangelnde Konstanz aufweist.However, the known method and the known device basically have the disadvantage that, on the one hand, greater production speeds are not feasible and, on the other hand, the withdrawal speed of the material web for subsequent process steps has a lack of consistency.

Um höhere Prozessgeschwindigkeiten erzielen zu können, werden daher im Stand der Technik derartige Verfahren und Vorrichtung zum Vernadeln einer Warenbahn eingesetzt, bei welchen die Bewegung der Nadeln einen überlagerten Horizontalvorschub an der Warenbahn erzeugen. Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2008/151961 A1 bekannt. Hierbei wird der Balkenträger über einen Vertikalantrieb und gleichzeitig über einen Horizontalantrieb derart angetrieben, dass die Nadeln auf einer elliptischen Führungsbahn geführt sind, die bei jedem Einstichzyklus einen Horizontalhub an der Warenbahn erzeugt. Die Größe des Horizontalhubes lässt sich dabei über die Einstellung der Führungsbahn der Nadeln einstellen. Somit kann durch eine entsprechend hohe Einstichfrequenz und großen Horizontalhub ein Warendurchsatz mit einer Warengeschwindigkeit erzeugt werden, die gegenüber der Abzugsgeschwindigkeit zu einem verringerten Materialverzug durch die Abzugseinrichtung führen. Mit steigenden Produktionsgeschwindigkeiten hat sich jedoch herausgestellt, dass bereits kleine Veränderungen in der Einstellung des Horizontalvorschubes zu überproportionalen Veränderungen im Materialverzug durch die Abzugseinrichtung geführt haben. Zudem lassen sich die Ersteinstellungen des Horizontalvorschubes nur auf Basis von Erfahrungswerten vorgeben, die in der Regel eine nachträgliche Optimierung des Horizontalvorschubes unumgänglich machen. Insoweit sind oftmals Nachjustierungen der Maschineneinstellungen vom Bedienungspersonal erforderlich.In order to be able to achieve higher process speeds, therefore, such methods and apparatus are used in the prior art for needling a web, in which the movement of the needles produce a superimposed horizontal feed on the web. Such a method and such a device are for example from the WO 2008/151961 A1 known. Here, the beam support is driven via a vertical drive and simultaneously via a horizontal drive such that the needles are guided on an elliptical guideway, which generates a horizontal stroke on the web at each puncture cycle. The size of the horizontal stroke can be adjusted via the adjustment of the guideway of the needles. Thus, a goods throughput can be generated with a goods speed by a correspondingly high puncture frequency and large horizontal stroke, which lead compared to the withdrawal speed to a reduced material distortion by the trigger device. However, with increasing production speeds has been found that even small changes in the setting of the horizontal feed have led to disproportionate changes in material distortion by the trigger device. In addition, the initial settings of the horizontal feed can only pretend on the basis of empirical values, which are usually a subsequent optimization of the horizontal feed make inevitable. In that regard, readjustments of the machine settings by the operator are often required.

Ferner ist es aus der DE 103 46 473 A1 bekannt, zur Erzeugung eines Musters in einer Warenbahn den Warendurchlauf in Abhängigkeit von dem Muster zu steuern. Hierzu ist in einer Einlaufzone eine elektronische Kamera vorgesehen, die die Warenbahn beobachtet und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Antriebs zum Bewegen der Nadeln gekoppelt. Somit lassen sich Zonen mit und ohne Vernadelung erzeugen.Furthermore, it is from the DE 103 46 473 A1 It is known to control the flow of goods in response to the pattern to produce a pattern in a web. For this purpose, an electronic camera is provided in an inlet zone, which observes the web and coupled to a control device for controlling a drive for moving the needles. Thus, zones can be created with and without needling.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verfestigungstechnik aufzuzeigen.It is an object of the present invention to provide an improved solidification technique.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs gelöst. Die beanspruchte Verfestigungstechnik, bevorzugt Vernadelungstechnik, hat den Vorteil einer Qualitätsverbesserung des Verfestigungsprozesses und des dadurch gebildeten Verfestigungsprodukts. Der Verfestigungsprozess und das Verfestigungsprodukt, insbesondere die erzielten Produkteigenschaften, können erfasst und überwacht werden. Bei Abweichungen kann der Verfestigungsprozess ggf. nachgeregelt werden. Insbesondere können Vorschübe oder Vernadelungsmuster der Warenbahn gezielt eingestellt und kontrolliert werden.This object is achieved by a method and an apparatus having the features of the method and apparatus main claim. The claimed consolidation technique, preferably needling technique, has the advantage of improving the quality of the solidification process and the solidification product formed thereby. The solidification process and the solidification product, in particular the achieved product properties, can be detected and monitored. In case of deviations, the solidification process can be readjusted if necessary. In particular, feeds or needling pattern of the web can be set and controlled specifically.

Außerdem erlaubt die Erfindung ein verbessertes, insbesondere teilweise oder vollständig automatisiertes, Einrichten und Anlaufen einer Verfestigungsvorrichtung, insbesondere eines Nadelmaschine. Auch das Abschalten kann verbessert werden. In allen diesen Fällen können Qualitätsmängel und Ausschuss verringert oder vermieden werden.In addition, the invention allows an improved, in particular partially or completely automated, setting up and starting a solidification device, in particular a needle machine. Also, the shutdown can be improved. In all these cases, quality defects and rejects can be reduced or avoided.

Insbesondere können an der laufenden Warenbahn ein oder mehrere Parameter erfasst werden, welche ein Indiz für eine Produkteigenschaft, z.B. die Qualität der erzeugten Struktur in der Warenbahn, oder für eine Prozesseigenschaft darstellen. Dies geschieht vorteilhafterweise unmittelbar nach der Verfestigungszone, insbesondere Vernadelungszone.In particular, one or more parameters may be detected on the moving web, indicating an indication of a product characteristic, e.g. represent the quality of the generated structure in the web, or for a process property. This advantageously takes place immediately after the solidification zone, in particular needling zone.

Der oder die Parameter können von unterschiedlicher Art sein. Ein Parameter kann z.B. die Geschwindigkeit der Warenbahn sein. Ein anderer Parameter kann Volumen- oder Oberflächeneigenschaften der Warenbahn betreffen, z.B. Rauheit, Muster, Faserstruktur, Dichte oder dgl..The parameter or parameters may be of different types. A parameter may e.g. be the speed of the web. Another parameter may relate to volume or surface properties of the web, e.g. Roughness, pattern, fiber structure, density or the like

Mit dem oder den Parametern können alternativ oder zusätzlich zur Verfestigungseinrichtung auch eine oder mehrere andere im Warenfluss vor- und/oder nachgeschaltete Vorrichtungen oder Prozesse in einer Anlage beeinflusst, insbesondere gesteuert oder geregelt werden.With the one or more parameters, one or more other devices or processes upstream or downstream in the flow of goods can be influenced, in particular controlled or regulated, in an installation as an alternative or in addition to the solidification device.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass ein Parameter der Warenbahn erfasst wird, der den Ist-Zustand der Warenbahn unmittelbar nach dem Verfestigen, insbesondere Vernadeln, bestimmt und als Maß zur Bestimmung eines Materialverzuges durch die Abzugseinrichtung geeignet ist. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Parameter eine Warengeschwindigkeit der vernadelten Warenbahn in einer der Vernadelungszone nachgeordneten Führungszone vor der Abzugseinrichtung erfasst. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen dem Nadelbalken und der Abzugseinrichtung eine Messeinrichtung zur Erfassung einer Warengeschwindigkeit der Warenbahn innerhalb einer der Abzugseinrichtung vorgelagerten Führungszone auf. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, den Horizontalvorschub und damit den Warendurchlauf beim Vernadeln der Warenbahn unmittelbar auf eine vorbestimmte Abzugsgeschwindigkeit anzupassen, so dass eine möglichst gleichmäßige Materialbewegung der Warenbahn erfolgt. Die Bewegung der Nadeln lässt sich damit der jeweiligen Materialdurchlaufgeschwindigkeit derart anpassen, dass eine Differenz zwischen gemessener Ist-Warengeschwindigkeit und einer eingestellten Abzugsgeschwindigkeit möglichst gering ist. Damit lassen sich abrupte Beschleunigungen der Materialbewegungen, die zu höheren Verzugswerten führen, vermeiden.A method according to the invention and a device according to the invention are characterized in particular in that a parameter of the material web is determined which determines the actual state of the material web immediately after solidification, in particular needling, and is suitable as a measure for determining a material distortion by the removal device. According to a method according to the invention, a product speed of the needled web in a guide zone located downstream of the take-off device is detected as a parameter. For this purpose, the device according to the invention between the needle bar and the take-off device on a measuring device for detecting a goods speed of the web on within a withdrawal zone upstream guide zone. By an inventive method and a Device according to the invention, it is possible to adjust the horizontal feed and thus the goods flow when needling the web directly to a predetermined take-off speed, so that the most uniform possible material movement of the web takes place. The movement of the needles can thus be adapted to the respective material throughput speed such that a difference between the measured actual goods speed and a set take-off speed is as low as possible. This can be abrupt accelerations of material movements, which lead to higher distortion values, avoid.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem die Warengeschwindigkeit der Warenbahn durch eine berührungslose Messung einer Warenlänge pro Zeiteinheit ermittelt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass kein Kontakt zu der Warenbahn erforderlich ist, um die Warengeschwindigkeit der Warenbahn zu erfassen. Hierbei lassen sich zudem weitere Maschinenparameter wie beispielsweise ein Materialvorschub pro Einstichzyklus ermitteln. Darüber hinaus können die insgesamt hergestellten Materiallängen der Warenbahn in einem Prozess erfasst werden.The inventive method in which the goods speed of the web is determined by a non-contact measurement of a goods length per unit time, characterized in that no contact with the web is required to detect the goods speed of the web. In addition, further machine parameters such as, for example, a material feed per puncture cycle can be determined. In addition, the total produced material lengths of the web can be detected in one process.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierzu derart weitergebildet, dass die Messeinrichtung eine Sensoreinrichtung aufweist, die zum Abtasten der Warenbahn optische Mittel insbesondere einen Sender zum Erzeugen eines Lichtsignales und einen Empfänger zum Erfassen von reflektiertem Lichtsignal enthält. So lassen sich äußerst genaue Messungen beispielsweise mit einem Laser-Doppler-Verfahren ausführen. Derartige Sensoren sind geeignet, um Warenbahnen mit unterschiedlichen Strukturen und Farben vermessen zu können.A device according to the invention is further developed for this purpose in such a way that the measuring device has a sensor device which contains optical means for scanning the material web, in particular a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signal. This makes it possible to carry out extremely accurate measurements, for example using a laser Doppler method. Such sensors are suitable for measuring webs of different structures and colors.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Vermessung der Warenbahnen Messsignale in verschiedenen Bewegungsrichtungen erfassbar sind, so dass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Warengeschwindigkeit in Abzugsrichtung der Warenbahn und / oder quer zur Abzugsrichtung der Warenbahn ermittelt wird. So ist es bekannt, dass bei einer Vernadelung ein sogenannter Einsprung des Materials auftritt, was zu einer Veränderung der Breite der Materialbahn führt. Derartige Effekte lassen sich vorteilhaft ebenfalls erfassen, da der Einsprung des Materials einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Nadelbildes in der Warenbahn hat.It has been shown that in the measurement of the webs measuring signals in different directions of movement can be detected, so that according to an advantageous embodiment of a method according to the invention, the goods speed in the withdrawal direction of the web and / or is determined transversely to the withdrawal direction of the web. Thus, it is known that in a needling a so-called jump in the material occurs, which leads to a change in the width of the material web. Such effects can advantageously also be detected since the jump in the material has a significant influence on the quality of the needle pattern in the web.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, ein Ist-Wert der Warengeschwindigkeit mit zumindest einem hinterlegten Grenzwert der Warengeschwindigkeit zu vergleichen. Derartige Überwachungen sind insbesondere von Vorteil, wenn beim Vernadeln ein für den Prozess optimierter Horizontalhub eingestellt werden soll. So wird bei der Vernadelung mit einem Horizontalvorschub der Horizontalhub möglichst derart gewählt, dass eine möglichst gleichförmige Materialbewegung der Warenbahn vorherrscht, so dass die Warengeschwindigkeit an der Abzugsgeschwindigkeit angepasst ist. So lassen sich beispielsweise ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert hinterlegen, die fortlaufend mit einem ermittelten Ist-Wert der Warengeschwindigkeit verglichen werden. Damit können die Maschineneinstellungen zum Vernadeln der Warenbahn überwacht und bei Überschreitung eines Grenzwertes korrigiert werden.According to a further advantageous development of a method according to the invention, it is provided to compare an actual value of the goods speed with at least one stored limit value of the goods speed. Such monitoring is particularly advantageous if during needlepunching a horizontal stroke optimized for the process should be set. Thus, in the case of needling with a horizontal feed, the horizontal stroke is selected as far as possible in such a way that a material movement of the material web which is as uniform as possible prevails, so that the goods speed is adapted to the take-off speed. Thus, for example, a lower limit value and an upper limit value can be stored, which are continuously compared with a determined actual value of the goods speed. Thus, the machine settings can be monitored for needling the web and corrected when exceeding a limit.

Um derartige Vergleiche vornehmen zu können, ist die Messeinrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Auswertungseinheit verbunden, durch welche mehrere Messwerte gespeichert und / oder umgewandelt und / oder mehrere Daten berechnet und / oder verglichen werden können.In order to make such comparisons, the measuring device is connected according to an advantageous development of the device according to the invention with an evaluation unit, by which several Measured values can be stored and / or converted and / or multiple data calculated and / or compared.

Damit unmittelbar nach Feststellung eine Grenzwertüberschreitung eine Änderung der Maschinenparameter erfolgen kann, ist die Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, bei welcher unmittelbar nach Überschreitung eines Grenzwertes der Warengeschwindigkeit ein Steuersignal erzeugt wird.So that a change in the machine parameters can take place immediately after a limit value has been exceeded, the development of a method according to the invention is particularly advantageous, in which a control signal is generated immediately after exceeding a limit value of the goods speed.

Bei automatischen Maschinen lässt sich dabei das Steuersignal unmittelbar einer Maschinensteuereinrichtung zuführen, durch welche der Horizontalvorschub und damit die Bewegung der Nadeln in Warendurchlaufrichtung beim Nadeleinstich änderbar ist. So sind die Führungsbahn und/oder die Führungsgeschwindigkeit der Nadeln änderbar.In the case of automatic machines, the control signal can be fed directly to a machine control device, by means of which the horizontal feed and thus the movement of the needles in the direction of goods travel in the case of needle penetration can be changed. Thus, the guideway and / or the guide speed of the needles are changeable.

Um eine Anpassung des Horizontalvorschubes zu erhalten, wird die Führungsbahn der Nadeln zur Vergrößerung oder zur Verkleinerung eines Horizontalhubes an der Warenbahn verändert.In order to obtain an adjustment of the horizontal feed, the guideway of the needles is changed to increase or decrease a horizontal stroke on the web.

Zu diesem Zweck wird die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher der Messeinrichtung ein Steuermodul zur Erzeugung eines Steuersignales zugeordnet ist.For this purpose, the development of the device according to the invention is preferably used, in which the measuring device is assigned a control module for generating a control signal.

Zur automatisierten Veränderung der Maschineneinstellung ist dabei die Messeinrichtung mit einer Maschinensteuereinrichtung gekoppelt, durch welche zumindest ein Antrieb des Nadelbalkens steuerbar ist.For automated change of the machine setting while the measuring device is coupled to a machine control device, by which at least one drive of the needle bar is controllable.

Für den Fall, dass nicht automatisierte Abläufe den Prozess bestimmen, wird die Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt angewendet, bei welcher das Steuersignal einen Signalgeber aktiviert, welcher von einer Bedienperson überwacht wird. So lässt sich durch optische oder akustische Signale eine Grenzwertüberschreitung der Warengeschwindigkeit der Warenbahn anzeigen, so dass eine Bedienperson die erforderlichen Schritte zur Änderung der Maschinenparameter ausführen kann.In the event that non-automated processes determine the process, the development of a method according to the invention is preferably used in which activates the control signal a signal transmitter, which is monitored by an operator. Thus, by optical or acoustic signals can indicate a limit exceeding the goods speed of the web, so that an operator can perform the necessary steps to change the machine parameters.

Für den Fall, dass die Bedienung des Prozesses im Wesentlichen über einen Bedienungsmonitor erfolgt, ist die Verfahrensvariante vorgesehen, bei welcher das Steuersignal eine Datenanzeige an einem Bedienungsmonitor erzeugt.In the event that the operation of the process essentially takes place via an operating monitor, the method variant is provided in which the control signal generates a data display on an operating monitor.

Hierfür ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders geeignet, bei welcher die Messeinrichtung mit einem Bedienungsmonitor zur Visualisierung von Daten oder Signalen gekoppelt ist.For this purpose, the development of the device according to the invention is particularly suitable, in which the measuring device is coupled to an operating monitor for visualization of data or signals.

Da bei Vernadeln einer Warenbahn oftmals mehrere Vernadelungszonen hintereinander vorgesehen sind, in welchen jeweils eine Vernadelung der Warenbahn stattfindet, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch in der Variante anwenden, bei welcher die Warengeschwindigkeit der Warenbahn in der Führungszone zwischen benachbarten Vernadelungszonen erfasst wird.Since when needling a web often several needling are provided in succession, in each of which a needling of the web takes place, the inventive method can also be applied in the variant in which the goods speed of the web is detected in the guide zone between adjacent needling zones.

Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass mehrere Nadelbalken mit Abstand hintereinander angeordnet sind und dass die Messeiririchtung zwischen den Nadelbalken angeordnet ist.For this purpose, the device according to the invention is designed such that a plurality of needle bars are arranged at a distance one behind the other and that the Messeiririchtung is disposed between the needle bar.

Die Platzierung der Sensoreinrichtung hängt im Wesentlichen von der Beschaffenheit der Umgebung und der Materialführung der Warenbahn ab. Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, dass die Sensoreinrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer oberen Abstreifplatte oder an einer unteren Bettplatte angeordnet ist, welche Platten dem Nadelbalken zugeordnet sind. Bei schwingungsempfindlichen Messeinrichtungen können dabei noch zusätzliche Entkopplungsmittel wie beispielsweise ein separates Gestell vorgesehen sein.The placement of the sensor device depends essentially on the nature of the environment and the material management of the web. Basically, however, there is the possibility that the sensor device according to an advantageous embodiment of the invention Device is arranged on an upper stripper plate or on a lower bed plate, which plates are associated with the needle bar. In the case of vibration-sensitive measuring devices, additional decoupling means, such as a separate frame, may be provided.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind somit besonders geeignet, um insbesondere bei Nadelnmaschinen mit Horizontalvorschub eine optimierte Einstellung der Maschinenparameter vornehmen zu können. So können durch die kontinuierliche Überwachung der Warengeschwindigkeit der vernadelten Warenbahn unmittelbar Parameterveränderungen erfasst und bewertet werden. Insoweit ist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet, um hohe und gleichmäßige Produktqualitäten an der Warenbahn erzeugen zu können.The method according to the invention and the device according to the invention are thus particularly suitable for being able to carry out an optimized setting of the machine parameters, particularly in the case of needling machines with a horizontal feed. Thus, the continuous monitoring of the goods speed of the needled web can be used to directly record and evaluate parameter changes. In that regard, the inventive method and apparatus according to the invention is particularly suitable for being able to produce high and uniform product qualities on the web.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the respective subclaims.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1:
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2:
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3:
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4:
ein schematischer Verlauf der Warengeschwindigkeit innerhalb eines Einstichzyklus ohne Horizontalvorschub und
Fig. 5:
ein schematischer Verlauf der Warengeschwindigkeit mit optimiertem Horizontalvorschub.
The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail show:
Fig. 1:
a schematic view of a first embodiment of the device according to the invention,
Fig. 2:
a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention,
3:
a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention,
4:
a schematic course of the goods speed within a puncture cycle without horizontal feed and
Fig. 5:
a schematic course of the goods speed with optimized horizontal feed.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, einer Warenbahn 21. Die Verfestigungsvorrichtung ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen als Nadelmaschine ausgebildet.The invention relates to a device and a method for solidifying, in particular needling, a web 21. The solidifying device is formed in the embodiments shown as a needle machine.

Die Warenbahn 21 besteht z.B. aus einem einlagigen oder mehrlagigen Vlies aus Fasern, das von einem vorgeschalteten Kreuzleger oder Vliesleger (nicht dargestellt) aus einem ein- oder mehrlagigen Flor gebildet und der Verfestigungsvorrichtung zugeführt wird. Dem Kreuzleger oder Vliesleger kann ein Florerzeuger, z.B. eine Karde oder Krempel, vorgeschaltet sein. Die genannten Maschinen können Bestandteil einer Anlage, insbesondere Vliesanlage, sein.The web 21 consists for example of a single-layer or multi-ply web of fibers, which (not shown) formed by a preceding cross-stacker or nonwoven layer of a single or multi-ply pile and the solidification device is supplied. The stacker or nonwoven layer can be preceded by a pile producer, eg a card or card. The mentioned Machines can be part of a system, in particular nonwoven system.

Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt eine Verfestigungsvorrichtung in Form einer Nadelmaschine mit einer Verfestigungs- oder Vernadelungszone mit einem dort angeordneten Balkenträger 2, der an seiner Unterseite einen Nadelbalken 1 hält. Der Nadelbalken 1 trägt an seiner Unterseite ein Nadelbrett 3 mit einer Vielzahl von Nadeln 4. Dem Nadelbrett 3 mit den Nadeln 4 ist eine Bettplatte 20 und eine Abstreifplatte 19 zugeordnet, wobei zwischen der Bettplatte 20 und der Abstreifplatte 19 eine Warenbahn 21 geführt wird. Die Bewegungsrichtung der Warenbahn 21 ist hierbei durch einen Pfeil gekennzeichnet.The first embodiment of the device according to the invention Fig. 1 shows a solidification device in the form of a needle machine with a solidification or needling zone with a beam support 2 arranged there, which holds a needle bar 1 on its underside. The needle bar 1 carries on its underside a needle board 3 with a plurality of needles 4. The needle board 3 with the needles 4 is associated with a bed plate 20 and a stripper plate 19, wherein between the bed plate 20 and the stripper plate 19, a web 21 is guided. The direction of movement of the web 21 is characterized by an arrow.

Auf einer Auslassseite ist dem Nadelbalken 1 eine Abzugseinrichtung 24 zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei zusammenwirkende Abzugswalzen 25.1 und 25.2 gebildet wird. Die Abzugswalzen 25.1 und 25.2 sind mit einer Umfangsgeschwindigkeit derart angetrieben, dass die Warenbahn 11 aus einer Vernadelungszone geführt und mit einer Abzugsgeschwindigkeit einem Folgeprozess zugeführt wird. Die Vernadelungszone ist hierbei identisch mit dem Bereich, in welchem die Nadeln 4 des Nadelbalkens 1 die Warenbahn 21 behandeln.On an outlet side of the needle bar 1 is associated with a take-off device 24, which is formed in this embodiment by two cooperating take-off rollers 25.1 and 25.2. The take-off rolls 25.1 and 25.2 are driven at a peripheral speed such that the web 11 is guided out of a needling zone and fed to a follow-up process at a take-off speed. The needling zone here is identical to the region in which the needles 4 of the needle bar 1 treat the web 21.

Die Verfestigungsvorrichtung, insbesondere die gezeigte Nadelmaschine, kann vor der Verfestigungs- bzw. Vernadelungszone eine Einzugs- oder Zuführeinrichtung (nicht dargestellt) mit angetriebenen Walzen oder dgl. aufweisen. Die Abzugseinrichtung 24 läuft vorzugsweise schneller als die Einzugseinrichtung, um eine Zugkraft auf die Warenbahn (21) auszuüben.The solidifying device, in particular the needling machine shown, may comprise a retraction or feeding device (not shown) with driven rollers or the like prior to the hardening or needling zone. The extraction device 24 preferably runs faster than the intake device to exert a tensile force on the web (21).

Der Antrieb des Nadelbalkens 1 kann beliebig ausgebildet sein. Er wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Kurbeltriebwerk 5 gebildet, das zwei parallel nebeneinander angeordnete Kurbelantriebe 6.1 und 6.2 aufweist. Die Kurbelantriebe 6.1 und 6.2 enthalten zwei parallel nebeneinander angeordnete Kurbelwellen 9.1 und 9.2, die oberhalb des Balkenträgers 2 angeordnet sind. Die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 weisen jeweils zumindest einen Exzenterabschnitt zur Aufnahme einer oder mehrere Pleuelstangen auf. In Fig. 1 sind die an dem Balkenträger 2 zwei angeordneten Pleuelstangen 7.1 und 7.2 gezeigt, die mit ihren Pleuelköpfen 10.1 und 10.2 an den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 gehalten sind. Die Pleuelstangen 7.1 und 7.2 sind mit ihren gegenüberliegenden Enden durch zwei Pleueldrehgelenke 8.1 und 8.2 mit dem Balkenträger 2 verbunden. Die Kurbelwelle 9.1 bildet mit der Pleuelstange 7.1 den Kurbelantrieb 6.1 und die Kurbelwelle 9.2 mit der Pleuelstange 7.2 den Kurbelantrieb 6.2, um den Balkenträger 2 und damit den Nadelbalken 1 in eine oszillierende Bewegung zuführen.The drive of the needle bar 1 can be configured as desired. It is formed in this embodiment by a crank mechanism 5, which has two parallel juxtaposed crank drives 6.1 and 6.2. The crank drives 6.1 and 6.2 contain two parallel juxtaposed crankshafts 9.1 and 9.2, which are arranged above the beam carrier 2. The crankshafts 9.1 and 9.2 each have at least one eccentric section for receiving one or more connecting rods. In Fig. 1 are on the beam support 2 two connecting rods 7.1 and 7.2 shown, which are held with their Pleuelköpfen 10.1 and 10.2 to the crankshaft 9.1 and 9.2. The connecting rods 7.1 and 7.2 are connected at their opposite ends by two pivot hinges 8.1 and 8.2 with the beam support 2. The crankshaft 9.1 forms with the connecting rod 7.1, the crank drive 6.1 and the crankshaft 9.2 with the connecting rod 7.2, the crank drive 6.2 to perform the beam support 2 and thus the needle bar 1 in an oscillating motion.

Der Kurbelwelle 9.1 ist eine Phasenverstelleinrichtung 11 zugeordnet. Die Phasenverstelleinrichtung 11 weist ein Stellgetriebe 18 und ein mit dem Stellgetriebe 18 zusammenwirkenden Stellaktor 12 auf. Das Stellgetriebe 18 ist zur Einstellung eines Phasenwinkels ϕ mit der Kurbelwelle 9.1 gekoppelt. Zur Einstellung und Aktivierung ist eine Steuereinrichtung 13 vorgesehen, die mit dem Stellaktor 12 verbunden ist. Über die Steuereinrichtung 13 lässt sich der Stellaktor 12 aktivieren, um die Kurbelwelle 9.1 in ihrer Lager zu verdrehen. Somit lässt sich die Phasenlage zwischen den beiden Kurbelwellen 9.1 und 9.2 verstellen. Neben der reinen vertikalen Auf- und Abwärtsbewegung des Nadelbalkens 1 lässt sich dadurch eine überlagerte Schwenk- oder Horizontalbewegung an dem Balkenträger 2 ausführen.The crankshaft 9.1 is associated with a phase adjustment device 11. The phase adjustment device 11 has a control gear 18 and a co-operating with the actuating gear 18 Stellaktor 12. The adjusting gear 18 is coupled to set a phase angle φ with the crankshaft 9.1. For setting and activation, a control device 13 is provided, which is connected to the Stellaktor 12. Via the control device 13, the Stellaktor 12 can be activated to rotate the crankshaft 9.1 in their camp. Thus, the phase angle between the two crankshafts 9.1 and 9.2 can be adjusted. In addition to the pure vertical upward and downward movement of the needle bar 1 can thereby perform a superimposed pan or horizontal movement of the beam support 2.

So wird bei einer Phasengleichheit der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 und einem synchronen Lauf eine annähernd vertikale Auf- und Abwärtsbewegung ausgeführt. Bei einem Phasenversatz mit dem Winkel ϕ zwischen den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 wird über die Pleuelstangen 7.1 und 7.2 an dem Balkenträger 2 eine oszillierende Schiefstellung eingeleitet, die bei fortschreitender Bewegung einen Horizontalvorschub an der Warenbahn 21 erzeugt. Die Nadeln 4 bewegen sich dabei entlang einer geschlossenen elliptischen Kurvenbahn mit einem horizontalen Bewegungs- und Hubanteil. Die Größe der Phasenverstellung zwischen der Kurbelwelle 9.1 und 9.2 bestimmt eine Hublänge des Horizontalhubes. Die Hublänge des Horizontalhubes lässt sich über den Phasenwinkel ϕ der Kurbelwelle 9.1 stufenlos einstellen. Der Phasenwinkel ϕ wird hierbei durch die Phasenverstelleinrichtung 11 in einem Winkelbereich von 0° bis 30° je nach gewünschter Hublänge eingestellt.Thus, when the crankshafts 9. 1 and 9. 2 have a phase coincidence and a synchronous run, an approximately vertical upward and downward movement is carried out. In a phase offset with the angle φ between the crankshafts 9.1 and 9.2, an oscillating oblique position is introduced via the connecting rods 7.1 and 7.2 on the beam support 2, which generates a horizontal feed on the web 21 as the movement progresses. The needles 4 thereby move along a closed elliptical curved path with a horizontal movement and stroke component. The size of the phase adjustment between the crankshaft 9.1 and 9.2 determines a stroke length of the horizontal stroke. The stroke length of the horizontal stroke can be adjusted continuously via the phase angle φ of the crankshaft 9.1. The phase angle φ is in this case set by the phase adjuster 11 in an angular range of 0 ° to 30 ° depending on the desired stroke length.

Zur Führung der Bewegung des Balkenträgers 2 ist eine Führungseinrichtung 14 vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Führungslenker 15 gebildet ist, der über ein erstes Drehgelenk 16.1 mit dem Balkenträger 2 und über ein zweites Drehgelenk 16.2 mit einer Koppelkinematik 17 verbunden ist.To guide the movement of the beam support 2, a guide device 14 is provided, which is formed in this embodiment by a guide arm 15 which is connected via a first pivot 16.1 with the beam support 2 and a second pivot 16.2 with a coupling kinematics 17.

Um insbesondere den Durchlauf der Warenbahn 21 zu überwachen, ist zwischen dem Nadelbalken 1 und der Abzugseinrichtung 24 eine Messeinrichtung 22 zur Erfassung eines Parameters, z.B. einer Warengeschwindigkeit, an der Warenbahn 21 angeordnet. Die Messeinrichtung 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine berührungslose Sensoreinrichtung 23 gebildet, welche im Abstand zu der Warenbahn 21 gehalten ist. Die Sensoreinrichtung 23 verfügt über hier nicht dargestellte optische Mittel zum Abtasten der Warenbahn, die insbesondere durch einen Sender zum Erzeugen eines Lichtsignales und einen Empfänger zum Erfassen von reflektierten Lichtsignalen gebildet sind. So könnte beispielsweise als Sender eine Laserdiode oder ein Laser verwendet werden, die oder der ein gebündeltes Lichtsignal erzeugt und auf die Oberfläche der Warenbahn 21 richtet. Aus den gesendeten und reflektierten Lichtsignalen lassen sich somit physikalische Parameter wie beispielsweise eine Länge oder eine Geschwindigkeit der Warenbahn erfassen. So könnte die Sensoreinrichtung beispielsweise Messsignale erzeugen, die nach dem Laser-Doppler-Verfahren zu einer Materialgeschwindigkeit überführt werden.In order to monitor in particular the passage of the web 21, a measuring device 22 for detecting a parameter, for example a goods speed, is arranged on the web 21 between the needle bar 1 and the take-off device 24. The measuring device 22 is formed in this embodiment by a non-contact sensor device 23 which is held at a distance from the web 21. The sensor device 23 has not shown optical means for scanning the web, in particular by a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signals are formed. Thus, for example, a laser diode or a laser could be used as the transmitter, which generates a bundled light signal and directs it to the surface of the material web 21. From the transmitted and reflected light signals can thus physical parameters such as a length or a speed of the web detect. For example, the sensor device could generate measuring signals which are converted to a material speed by the laser Doppler method.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung 22 mit einer Auswertungseinheit 27 gekoppelt, die mit der Maschinensteuereinrichtung 13 verbunden ist. Somit können die über die Messeinrichtung 22 erfassten Ist-Werte einer Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 analysiert und zur Einstellung von Maschinenparametern genutzt werden.At the in Fig. 1 illustrated embodiment, the measuring device 22 is coupled to an evaluation unit 27 which is connected to the machine control device 13. Thus, the actual values of a goods speed of the web 21 detected via the measuring device 22 can be analyzed and used to set machine parameters.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Betriebszustand gezeigt, bei welcher die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 gegensinnig synchron angetrieben sind. Hierbei weist die Kurbelwelle 9.1 einen Phasenwinkel ϕ ≠ 0 auf, so dass neben der reinen vertikalen Auf- und Abwärtsbewegung eine überlagerte Schwenk- und Horizontalbewegung an dem Balkenträger 2 eingeleitet wird. Die Nadeln 4 an der Unterseite des Nadelbalkens 1 werden somit auf einer geschlossenen elliptischen Führungsbahn oszillierend geführt, so dass bei einem Einstichzyklus ein horizontaler Nadelvorschub an der Warenbahn 21 erzeugt wird. Die Horizontalbewegung der Nadeln 4 kann an die Abzugsgeschwindigkeit angepasst, insbesondere synchronisiert werden. Damit lässt sich eine im Wesentlichen gleichmäßige Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 erzeugen, so dass ein Materialverzug durch die Abzugseinrichtung 24 im wesentlichen vermieden wird. Andererseits kann aber auch durch eine Formänderung der elliptischen Führungsbahn ein Vernadelungsmuster beeinflusst und eingestellt werden.At the in Fig. 1 illustrated embodiment, an operating state is shown, in which the crankshaft 9.1 and 9.2 are driven synchronously in opposite directions. Here, the crankshaft 9.1 a phase angle φ ≠ 0, so that in addition to the pure vertical upward and downward movement a superimposed pivotal and horizontal movement is initiated on the beam support 2. The needles 4 on the underside of the needle bar 1 are thus guided in an oscillating manner on a closed elliptical guideway so that a horizontal needle feed on the material web 21 is produced during a puncturing cycle. The horizontal movement of the needles 4 can be adapted to the withdrawal speed, in particular synchronized. This makes it possible to produce a substantially uniform product speed of the material web 21, so that material distortion by the removal device 24 is substantially avoided. On the other hand, however, by a change in shape of the elliptical guideway a needling pattern can be influenced and adjusted.

Um eine möglichst gleichmäßige Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 in der der Vernadelungszone nachfolgenden Führungszone zu erhalten, ist es sinnvoll, dass die Einstellung der Hublänge und Geschwindigkeit des Horizontalhubes an dem Nadelbalken 1 auf die Produktionsgeschwindigkeit der Warenbahn 21 abgestimmt ist. Hierzu wird zunächst ein Phasenwinkel über die Phasenverstelleinrichtung 11 eingestellt, so dass ein Vernadelungsprozess gestartet werden kann. Innerhalb der Führungszone, die sich zwischen dem Nadelbalken 1 und der Abzugseinrichtung 24 erstreckt, wird nun die Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 über die Sensoreinrichtung 23 erfasst. Ein Ist-Wert der Warengeschwindigkeit lässt sich nun innerhalb der Auswertungseinheit 27 mit einem hinterlegten Toleranzband vergleichen, das zumindest einen oder auch zwei Grenzwerte für die Warengeschwindigkeit aufweist, die bei Überschreitung eine Neueinstellung der Maschinenparameter erfordern. So lässt sich bei Feststellung einer unzulässigen Abweichung der Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 ein Steuersignal erzeugen, das über die Auswertungseinheit 27 der Maschinensteuereinrichtung 13 zugeführt wird. Innerhalb der Maschinensteuereinrichtung 13 könnte beispielsweise dann eine Korrektur des eingestellten Phasenwinkels ϕ an der Kurbelwelle 9.1 erfolgen, um die Führungsbahn der Nadeln 4 und damit den Horizontalhub des Nadelbalkens 1 zu verkleinern oder zu vergrößern. Ebenso lässt sich alternativ oder zusätzlich die Führungsgeschwindigkeit der Nadeln 4 und damit die Einstichfrequenz des Nadelbalkens ändern. Somit lässt sich eine relativ gleichmäßige Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 erzeugen. Der Antrieb des Nadelbalkens 1 kann so auf die jeweilige Produktionsgeschwindigkeit bzw. die Abzugsgeschwindigkeit der Abzugseinrichtung 24 eingestellt werden.In order to obtain the most uniform possible product speed of the web 21 in the guide zone following the needling zone, it makes sense that the adjustment of the stroke length and speed of the horizontal stroke on the needle bar 1 is adapted to the production speed of the web 21. For this purpose, a phase angle is initially set via the phase adjustment device 11, so that a needling process can be started. Within the guide zone, which extends between the needle bar 1 and the trigger 24, the product speed of the web 21 is now detected by the sensor device 23. An actual value of the goods speed can now be compared within the evaluation unit 27 with a stored tolerance band, which has at least one or even two limit values for the goods speed, which require a readjustment of the machine parameters when exceeded. Thus, upon detection of an impermissible deviation of the goods speed of the material web 21, a control signal can be generated which is fed to the machine control device 13 via the evaluation unit 27. Within the machine control device 13, for example, a correction of the set phase angle φ on the crankshaft 9.1 could then take place in order to reduce or increase the guideway of the needles 4 and thus the horizontal stroke of the needle bar 1. Likewise, alternatively or additionally, the guide speed of the needles 4 and thus the puncture frequency of the needle bar can be changed. Thus, a relatively uniform product speed of the web 21 can be generated. The drive of the needle bar 1 can be adjusted to the respective production speed or the withdrawal speed of the discharge device 24 become.

Bei teilautomatischen Maschinen besteht auch die Möglichkeit, dass die Auswertung der Messsignale der Messeinrichtung 22 unmittelbar zu einem Steuersignal führt, das mittels eines Signalgebers durch ein akustisches oder visuelles Signal angezeigt wird. In Fig. 2 ist schematisch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wie sie beispielsweise bei einer teilautomatischen Maschine verwendet werden könnte. In Fig. 2 ist die Vorrichtung nur schematisch durch zwei hintereinander angeordnete Nadelbalken 1.1 und 1.2 angedeutet, die an ihren Unterseiten jeweils ein Nadelbrett 3 mit einer Vielzahl von Nadeln 4 tragen. Jedem der Nadelbalken 1.1 und 1.2 bildet somit eine Vernadelungszone, in welcher eine Warenbahn 21 vernadelt wird. Die Materialflussrichtung ist in Fig. 2 durch einen Pfeil gekennzeichnet, wobei die Warenbahn 21 durch die Abzugseinrichtung 24 aus den beiden Vernadelungszonen abgezogen wird. Die Warenbahn 21 wird in den Vernadelungszonen zwischen einer Abstreifplatte 19 und einer Bettplatte 20 geführt, die den beiden Nadelbalken 1.1 und 1.2 zugeordnet sind. In einer den Vernadelungszonen nachgeordnete Führungszonen, die sich zwischen dem letzten Nadelbalken 1.2 und der Abzugseinrichtung 24 erstreckt, ist eine Messstation mit der Messeinrichtung 22 angeordnet. Die Messstation weist hierzu eine untere Führungsplatte 31 und eine obere Messplatte 32 auf. Die Warenbahn 21 wird zwischen der unteren Führungsplatte 31 und der oberen Messplatte 32 geführt. Der oberen Messplatte 32 ist die Sensoreinrichtung 23 zugeordnet, die über einen Sender und Empfänger zum berührungslosen Abtasten der Warenbahn 21 verfügt. Derartige Sensoreinrichtungen 23 sind im Stand der Technik bekannt, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung erfolgt.In semi-automatic machines, it is also possible that the evaluation of the measuring signals of the measuring device 22 leads directly to a control signal which is displayed by means of a signal generator by an audible or visual signal. In Fig. 2 schematically an arrangement of a device according to the invention is shown, as it could be used for example in a semi-automatic machine. In Fig. 2 the device is only schematically indicated by two needle bar 1.1 and 1.2 arranged one behind the other, each carrying a needle board 3 with a plurality of needles 4 on their undersides. Each of the needle bars 1.1 and 1.2 thus forms a needling zone in which a web 21 is needled. The material flow direction is in Fig. 2 indicated by an arrow, wherein the web 21 is withdrawn by the withdrawal device 24 from the two needle punching zones. The web 21 is guided in the needling zones between a stripper plate 19 and a bed plate 20, which are associated with the two needle bars 1.1 and 1.2. In a guide zones downstream of the needling zones, which extends between the last needle bar 1.2 and the withdrawal device 24, a measuring station with the measuring device 22 is arranged. For this purpose, the measuring station has a lower guide plate 31 and an upper measuring plate 32. The web 21 is guided between the lower guide plate 31 and the upper measuring plate 32. The upper measuring plate 32 is associated with the sensor device 23, which has a transmitter and receiver for non-contact scanning of the web 21. Such sensor devices 23 are known in the prior art, so that no further explanation takes place at this point.

Die Messeinrichtung 22 ist mit einer Auswertungseinheit 27 und einem Steuermodul 28 verbunden. Das Steuermodul 28 ist über eine Signalleitung mit einem Signalgeber 29 gekoppelt. Der Signalgeber 29 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Leuchtmittel auf, durch welches ein visuelles Signal erzeugbar ist.The measuring device 22 is connected to an evaluation unit 27 and a control module 28. The control module 28 is coupled via a signal line with a signal generator 29. The signal generator 29 has in this embodiment, a light source through which a visual signal can be generated.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich die Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 kontinuierlich über die Sensoreinrichtung 23 erfassen. Die Messsignale der Sensoreinrichtung 23 werden innerhalb der Auswertungseinheit 27 in einen Ist-Wert der Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 umgewandelt und mit einem hinterlegten Grenzwert oder einem hinterlegten Toleranzband mit einem oberen und einem unteren Grenzwert verglichen. Für den Fall, dass eine Grenzwertüberschreitung festgestellt wird, wird über das Steuermodul 28 ein Signal erzeugt und dem Signalgeber 29 zur Aktivierung des Leuchtmittels aufgegeben. Anhand des Leuchtsignals des Signalgebers 29 erkennt eine Bedienperson, dass eine Grenzwertüberschreitung oder Grenzwertunterschreitung der Warengeschwindigkeit vorliegt, die ggf. eine Änderung der Maschinenparameter erfordert.At the in Fig. 2 illustrated embodiment, the goods speed of the web 21 can be detected continuously via the sensor device 23. The measuring signals of the sensor device 23 are converted within the evaluation unit 27 into an actual value of the goods speed of the material web 21 and compared with a stored limit value or a stored tolerance band with an upper and a lower limit value. In the event that a threshold value is exceeded, a signal is generated via the control module 28 and the signal generator 29 is abandoned to activate the light source. On the basis of the light signal of the signal generator 29, an operator recognizes that there is a limit value overrun or lower limit value of the goods speed, which may require a change of the machine parameters.

Für den Fall, dass die Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 mit einem unteren und einem oberen Grenzwert verglichen wird, könnte der Signalgeber über mehrere Leuchtmittel mit unterschiedlicher Farbeinstellung verfügen. Somit ist es für die Bedienperson sofort zu erkennen, ob eine zu hohe Warengeschwindigkeit oder eine zu niedrige Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 innerhalb der Führungszone vorherrscht.In the event that the goods speed of the web 21 is compared with a lower and an upper limit, the signal generator could have a plurality of bulbs with different color setting. Thus, it is immediately apparent to the operator whether an excessive goods speed or too low a goods speed of the web 21 prevails within the guide zone.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Warenbahn 26 durch zwei hintereinander angeordnete Nadelbalken 1.1 und 1.2 vernadelt. Um die Antriebe beider Nadelbalken 1.1 und 1.2 aufeinander abstimmen zu können, besteht auch die Möglichkeit, die Messeinrichtung 22 in einer Führungszone anzuordnen, die sich zwischen den Vernadelungszonen der beiden Nadelbalken 1.1 und 1.2 erstreckt.At the in Fig. 2 illustrated embodiment, the web 26 is needled by two needle bars 1.1 and 1.2 arranged one behind the other. To the drives of both It is also possible to arrange the measuring device 22 in a guide zone which extends between the needling zones of the two needle bars 1.1 and 1.2.

In Fig. 3 ist schematisch eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei welcher die Messeinrichtung 22 zwischen den Nadelbalken 1.1 und 1.2 angeordnet ist. Die den Nadelbalken 1.1 und 1.2 zugeordnete Abstreifplatte 19 ist mehrteilig ausgebildet, um zwischen den Vernadelungszonen ein berührungsloses Abtasten der Warenbahn 21 durch die Sensoreinrichtung 23 zu ermöglichen.In Fig. 3 schematically an arrangement of the device according to the invention is shown, in which the measuring device 22 is disposed between the needle bar 1.1 and 1.2. The needle bar 1.1 and 1.2 associated stripper plate 19 is formed in several parts, to allow a contactless scanning of the web 21 by the sensor device 23 between the needling.

Hierbei sei erwähnt, dass die Messeinrichtung 22 auch gegenüberliegend zu dem Nadelbalken 1.1 und 1.2 angeordnet werden könnte, so dass die Bettplatte 20 mehrteilig auszubilden ist, um ein Abtasten der Warenbahn 21 von der Unterseite her durch die Sensoreinrichtung 23 zu ermöglichen. Diese Anordnung ist in Fig. 3 gestrichelt dargestellt.It should be noted that the measuring device 22 could also be arranged opposite to the needle bar 1.1 and 1.2, so that the bed plate 20 is to be formed in several parts to allow scanning of the web 21 from the bottom by the sensor device 23. This arrangement is in Fig. 3 shown in dashed lines.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung 22 über die Auswertungseinheit 27 mit einem Bedienungsmonitor 30 verbunden. So lässt sich an dem Bedienungsmonitor 30 unmittelbar die Geschwindigkeitsverläufe der gemessenen Warengeschwindigkeit anzeigen. Damit könnte eine Bedienperson unmittelbar das Ergebnis von Einstellungsveränderungen der Maschinenparameter in den Verlauf der Ist-Werte der Warengeschwindigkeit der Warenbahn 21 erkennen.At the in Fig. 3 illustrated embodiment, the measuring device 22 is connected via the evaluation unit 27 with a control panel 30. For example, the speed monitor of the measured goods speed can be displayed directly on the operating monitor 30. In this way, an operator could immediately recognize the result of setting changes of the machine parameters in the course of the actual values of the goods speed of the material web 21.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Warenbahn nach dem Vernadeln durch die beiden angetriebenen Nadelbalken 1.1 und 1.2 durch die Abzugseinrichtung 24 mit einer wesentlich konstanter Abzugsgeschwindigkeit angetrieben. Die Materialflussrichtung ist hierbei ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichnet. Die Abzugseinrichtung 24 ist wie in den zuvor genannten Ausführungsbeispiel durch zwei Abzugswalzen 25.1 und 25.2 angetrieben.At the in Fig. 3 illustrated embodiment, the web after needling by the two driven needle bar 1.1 and 1.2 through the Trigger device 24 driven at a substantially constant take-off speed. The material flow direction is also marked by an arrow. The take-off device 24 is driven by two take-off rolls 25.1 and 25.2 as in the aforementioned embodiment.

An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass der Antrieb der Abzugswalzen 25.1 und 25.2 ebenfalls steuerbar ist, so dass ein Steuergerät der Abzugseinrichtung 24 ebenfalls mit der Maschinensteuereinrichtung 13 koppelbar ist, so dass zur Einstellung einer optimierten Warendurchlaufgeschwindigkeit der Warenbahn 21 auch die Abzugsgeschwindigkeit durch die Abzugswalzen 25.1 und 25.2 änderbar ist.It should be expressly mentioned that the drive of the take-off rolls 25.1 and 25.2 is also controllable, so that a control device of the take-off device 24 can also be coupled to the machine control device 13, so that for setting an optimized goods throughput speed of the web 21 and the take-off speed by the take-off rolls 25.1 and 25.2 is changeable.

Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Messeinrichtungen mit berührungslosen Sensoreinrichtungen gezeigt, die ein Abtasten der Warenbahn über optische Mittel ermöglicht. Die Warenbahn 21 kann nach dem Vernadeln durch eine berührungslose Sensoreinrichtung abgetastet werden.In the in the FIGS. 1 to 3 illustrated embodiments of the inventive device for carrying out the method according to the invention are measuring devices with non-contact sensor devices shown, which allows scanning of the web via optical means. The web 21 can be scanned after needling by a non-contact sensor device.

Zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung der Warengeschwindigkeit haben sich insbesondere optische Sensoreinrichtungen bewährt, die nach dem Laser-Doppler-Prinzip operieren. Hierbei werden über einen Sender zwei Laserstrahlen erzeugt, die an der Oberfläche der Warenbahn ein Streifenmuster ergeben, das zu Reflektionen führt, welche durch einen Empfänger empfangen werden. Aus den reflektierten Lichtsignalen werden über eine Digitalisierung und einem Mikroprozessor die erforderlichen Messdaten wie beispielsweise eine Weglänge oder eine Geschwindigkeit der Warenbahn berechnet.For non-contact speed measurement of the speed of goods, in particular optical sensor devices which operate on the laser Doppler principle have proven successful. Here are two stations via a transmitter Produces laser beams which give a strip pattern on the surface of the web, which leads to reflections which are received by a receiver. From the reflected light signals, the required measurement data, such as, for example, a path length or a speed of the material web, are calculated via a digitization and a microprocessor.

An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich gesagt, dass eine berührungslose Messung einer Länge und/oder Geschwindigkeit der Warenbahn natürlich auch mit anderen - hier nicht erwähnten - optischen Messverfahren beispielsweise dem Ortsfrequenzfilterverfahren durchführbar wäre.At this point, however, expressly stated that a non-contact measurement of a length and / or speed of the web of course with other - not mentioned here - optical measuring method, for example, the spatial frequency filter method would be feasible.

Ein nach dem Laser-Doppler-Verfahren gemessener Geschwindigkeitsverlauf der Warenbahn bei einem herkömmlichen Vernadelungsprozess ohne einen horizontalen Vorschub der Warenbahn ist in Fig. 4 schematisch gezeigt. Hierbei lässt sich ein Einstechzyklus der Nadel an der Warengeschwindigkeit in vier Zonen unterteilen. In einer ersten Zone, die mit I gekennzeichnet ist, befinden sich die Nadeln im Einstich in der Warenbahn. In dieser Phase wird das Material gehalten und verstreckt zwischen der Abzugseinrichtung und den Nadelbalken wirkende Materialdehung.A measured according to the laser Doppler method speed course of the web in a conventional needling process without a horizontal feed of the web is in Fig. 4 shown schematically. Here, a piercing cycle of the needle can be subdivided into four zones at the rate of goods. In a first zone marked I, the needles are in the groove in the web. In this phase, the material is held and stretched between the take-off device and the needle bar-acting material stretch.

In der Phase II werden die Nadeln aus dem Einstich geführt, wobei eine Einspringen des Materials festgestellt wird. Dies führt zu hohen Geschwindigkeiten durch Nachrutschen des Materials in der Warenbahn.In phase II, the needles are guided out of the groove, whereby a jump in the material is detected. This leads to high speeds by slipping of the material in the web.

In der Phase III findet eine freie Materialbewegung statt, die sich in Phase IV als eine an die Abzugsgeschwindigkeit angepasste Durchlaufgeschwindigkeit einstellt. Anschließend gehen die Nadeln wieder in den Einstich, so dass der Zyklus vom neuen beginnt.In phase III, a free material movement takes place, which adjusts itself in phase IV as a feed rate adapted to the take-off speed. Then the needles go back into the groove so that the cycle starts from the new one.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nun derartige Ist-Werte der Warengeschwindigkeit der Warenbahn genutzt, um eine möglichst gleichförmige Materialbewegung innerhalb des gesamten Prozesses zu erhalten. In Fig. 5 ist beispielsweise ein Geschwindigkeitsverlauf einer gleichförmigen Materialbewegung einer Warenbahn dargestellt. Hierbei verlaufen die Ist-Werte der Warengeschwindigkeit zwischen einem oberen Grenzwert Go und einen unteren Grenzwert Gu. Während des Prozesses und insbesondere zu Beginn des Prozesses lassen sich so zunächst Maschineneinstellungen finden, bei welchen die Warengeschwindigkeit der Warenbahn innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte gehalten ist.In the method according to the invention and in the device according to the invention, such actual values of the goods speed of the material web are used in order to obtain the most uniform possible material movement within the entire process. In Fig. 5 For example, a speed profile of a uniform material movement of a web is shown. In this case, the actual values of the goods speed run between an upper limit value G o and a lower limit value G u . During the process and in particular at the beginning of the process, it is thus possible first to find machine settings in which the goods speed of the material web is kept within the prescribed limit values.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind somit besonders geeignet, um Vernadelungsprozesse mit einstellbaren Horizontalvorschub, bei welchen die Nadeln auf einer umlaufenden Führungsbahn geführt sind, die während des Einstichzyklusses einen Materialvörschub an der Warenbahn erzeugen. So können beispielsweise durch eine Wegmessung auch die eingestellten Horizontalhübe pro Einstichzyklus durch das erfindungsgemäße Verfahren erfasst werden und zur Optimierung des Prozesses herangezogen werden.The method according to the invention and the device according to the invention are therefore particularly suitable for needle punching processes with adjustable horizontal feed, in which the needles are guided on a circumferential guideway which generates a material feed on the material web during the puncturing cycle. Thus, for example, can be detected by the method according to the invention by a path measurement and the horizontal strokes set per puncture cycle and used to optimize the process.

Es hat sich jedoch auch bei Messungen herausgestellt, dass durch die Veränderung der Materialstruktur auch Querbewegungen innerhalb der Warenbahn auftreten. Diese Querbewegungen, die auch als sogenanntes Einspringen des Materials bezeichnet werden, lassen sich durch derartige optische Sensoreinrichtungen direkt erfassen und einer Visualisierung zuführen. Da der Einsprung des Materials einen im wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Nadelbildes hat, können somit weitere Optimierungen bei der Einstellung der Maschinenparameter beobachtet werden.However, it has also been found in measurements that due to the change in the material structure, transverse movements also occur within the material web. These transverse movements, which are also referred to as so-called jumping in of the material, can be detected directly by such optical sensor devices and fed to a visualization. Since the jump of the material has a substantial influence on the quality of the material Needle image has, so further optimizations can be observed in the setting of the machine parameters.

An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf Nadelmaschinen beschränkt ist, deren Nadelbalken mit einem Horizontalvorschub angetrieben werden. Grundsätzlich lassen sich auch damit Vernadelungsprozesse optimieren, bei welchen der oder die Nadelbalken mit einer reinen Vertikalbewegung angetrieben werden.It should be expressly mentioned at this point that the method according to the invention and the device according to the invention are not limited to needle machines whose needle bars are driven by a horizontal feed. Basically, this can also optimize needling processes in which the one or more needle bars are driven with a pure vertical movement.

Zudem ist der in Fig. 1 gezeigte Verstellmechanismus zur Einstellung des Horizontalvorschubs nur beispielhaft. Die Erfindung lässt sich grundsätzlich mit jedem automatischen oder manuellen Verstellmechanismus bekannter Nadelmaschinen kombinieren, z.B. einer Nadelmäschine gemäß der EP 0 892 102 A , die getrennte Antriebe für den Vertikal- und Horizontalvorschub der Nadeln aufweist.In addition, the in Fig. 1 shown adjusting mechanism for adjusting the horizontal feed only by way of example. In principle, the invention can be combined with any automatic or manual adjusting mechanism of known needle machines, for example a needle-punching machine according to the invention EP 0 892 102 A having separate drives for the vertical and horizontal feed of the needles.

Darüber hinaus sind weitere Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele möglich. Die Verfestigungseinrichtung und das Verfestigungsverfahren können abgewandelt werden, wobei die Verfestigung z.B. durch thermische oder chemische Verfahren oder durch ein Fluidstrahlenverfahren oder nach dem Malivlies- oder Malimoverfahren oder auf sonstige geeignete Weise erfolgt und statt der Vernadelungszone eine andere Verfestigungszone vorhanden ist. Die Messeinrichtung 22 bzw. die Sensoreinrichtung 23 befinden sich dann vorzugsweise zwischen dieser Verfestigungszone und der Abzugeinrichtung 24.In addition, further modifications of the embodiments shown are possible. The solidification device and the solidification process may be modified, the solidification being e.g. by thermal or chemical methods or by a fluid blasting method or by the Malivlies or Malim method or in any other suitable manner, and instead of the needling zone another hardening zone is present. The measuring device 22 or the sensor device 23 are then preferably located between this solidification zone and the removal device 24.

Außerdem kann die Messeinrichtung (22) und die Sensoreinrichtung (23) abgewandelt werden. Sie befinden sich vorzugsweise direkt am Ausgang der Verfestigungs- oder Vernadelungszone und können an einem dortigen Maschinenteil befestigt sein. Sie können alternativ in der Führungszone mit einem Abstand von der Verfestigungs- oder Vernadelungszone angeordnet sein. Ferner können Ausbildung und Funktion der Mess- und Sensoreinrichtung (22,23) variieren. Mit einer geeigneten optischen Sensorik kann z.B. die Oberfläche der Warenbahn (21) abgetastet werden, um deren Oberflächenqualität, insbesondere deren Homogenität zu detektieren. Hierbei kann festgestellt werden, wie räu oder glatt die Oberfläche ist oder ob die Oberfläche eine Musterung aufweist oder ob bewusst erzeugte Verfestigungs- oder Vernadelungsmuster in der gewünschten Form und Ausbildung vorhanden sind. Außerdem kann die Dichte oder Dicke der Warenbahn (21) detektiert werden. Auch eine Faserorientierung oder die Existenz von unerwünschten Löchern oder sonstigen Fehlstellen in der Warenbahn (21) können detektiert werden. Schließlich kann als Parameter auch das Flächengewicht der Warenbahn (21) erfasst werden. Die vorgenannten Parameter können alternativ oder zusätzlich zu der in den Ausführungsbeispielen genannten Warenbahngeschwindigkeit erfasst werden. Hierbei sind beliebige Kombinationen in Art und Zahl der Parameter möglich. Entsprechend der Parameterwahl kann die Ausbildung und Anordnung der Messeinrichtung (22) variieren. Sie kann insbesondere mehrere und ggf. unterschiedliche Sensoreinrichtungen (23) aufweisen, die konzentriert oder verteilt in der besagten Führungszone angeordnet sind.In addition, the measuring device (22) and the sensor device (23) can be modified. They are preferably located directly at the exit of the consolidation or needling zone and can be attached to a local machine part. You can alternatively in the Guiding zone be arranged at a distance from the solidification or Vernadelungszone. Furthermore, the design and function of the measuring and sensor device (22, 23) can vary. With a suitable optical sensor, for example, the surface of the web (21) can be scanned in order to detect their surface quality, in particular their homogeneity. Here it can be determined how rough or smooth the surface is or whether the surface has a pattern or whether deliberately produced solidification or needle punching patterns are present in the desired shape and design. In addition, the density or thickness of the web (21) can be detected. Also, a fiber orientation or the existence of unwanted holes or other defects in the web (21) can be detected. Finally, the basis weight of the web (21) can be detected as a parameter. The aforementioned parameters can be detected alternatively or in addition to the web speed specified in the exemplary embodiments. Any combination of type and number of parameters is possible. Depending on the choice of parameters, the design and arrangement of the measuring device (22) may vary. In particular, it can have a plurality of and possibly different sensor devices (23) which are arranged concentrated or distributed in the said guide zone.

Die besagten ein oder mehreren Parameter können alternativ oder zusätzlich zur Maschinensteuereinrichtung (13) anderen Steuereinrichtungen von vor- und/oder nachgeschalteten Maschinen im Warenbahnfluss zugeführt und dort in geeigneter Weise ausgewertet sowie zu Steuer- oder Regelzwecken oder sonstigen Zwecken herangezogen werden.Said one or more parameters may alternatively or in addition to the machine control device (13) supplied to other control devices of upstream and / or downstream machines in the web flow and evaluated there in a suitable manner and used for control or regulatory purposes or other purposes.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1.1, 1.21, 1.1, 1.2
Nadelbalkenneedle beam
22
Balkenträgerbeam support
33
Nadelbrettneedle board
44
Nadelnneedles
55
KurbeltriebwerkeCrank Drives
6.1, 6.26.1, 6.2
Kurbelantriebcrank drive
7.1, 7.27.1, 7.2
Pleuelstangenconnecting rods
8.1, 8.28.1, 8.2
PleueldrehgelenkPleueldrehgelenk
9.1, 9.29.1, 9.2
Kurbelwellecrankshaft
10.1, 10.210.1, 10.2
Pleuelkopfsmall end
1111
Phasenverstelleinrichtungphase adjustment
1212
StellaktorStellaktor
1313
MaschinensteuereinrichtungMachine controller
1414
Führungseinrichtungguide means
1515
FührungslenkerTrailing arm
16.1, 16.216.1, 16.2
Drehgelenkswivel
1717
Koppelkinematikcoupling kinematics
1818
Stellgetriebeactuating mechanism
1919
Abstreifplattestripper
2020
Bettplattebedplate
2121
Warenbahnweb
2222
Messeinrichtungmeasuring device
2323
Sensoreinrichtungsensor device
2424
Abzugseinrichtungoff device
25.1, 25.225.1, 25.2
Abzugswalzenoff rolls
2727
Auswertungseinheitevaluation unit
2828
Steuermodulcontrol module
2929
Signalgebersignaler
3030
Bedienungsmonitoroperation monitor
3131
Führungsplatteguide plate
3232
Messplattemeasuring plate

Claims (15)

  1. Method for strengthening, in particular needling, a continuously fed material web (21), in which the material web (21) is strengthened in a strengthening zone, in particular a needling zone, and in which the strengthened material web (21) is drawn out of the strengthening zone by a drawing apparatus (24), characterized in that a material speed of the strengthened material web (21) is measured in a guide zone arranged downstream of the strengthening zone and before the drawing apparatus (24), the material speed of the material web (21) being determined by a non-contacting measurement of a material length per unit of time.
  2. Method according to Claim 1, characterized in that the material speed of the material web (21) is determined in the drawing direction of the material web (21) and/or transversely with respect to the drawing direction of the material web (21).
  3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a current value of the material speed is compared with at least one stored limiting value of the material speed, a control signal being generated as a function of the comparison of the current value of the material speed with the limiting value of the material speed.
  4. Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the control signal is fed to a control apparatus (13) of a strengthening apparatus, by means of which the strengthening process is changed.
  5. Method according to Claim 4, characterized in that the control signal is fed to a control apparatus (13) of a needling machine, by means of which a guide path and/or a guide speed of needles (4) can be changed.
  6. Method according to Claim 5, characterized in that the guide path of the needles (4) is changed in order to enlarge or to reduce a horizontal feed on the material web (21).
  7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the material web (21) is guided through a plurality of strengthening zones, in particular needling zones, for the purpose of strengthening, in particular needling, and in that the material speed of the material web (21) is measured in the guide zone between adjacent strengthening zones, in particular needling zones.
  8. Strengthening device having a strengthening zone for strengthening a continuously fed material web (21) and having a drawing apparatus (24) for drawing the strengthened material web (21) out of the strengthening zone, characterized in that between the strengthening zone and the drawing apparatus (24) a measuring apparatus (22) for measuring a material speed of the material web (21) is arranged within a guide zone upstream of the drawing apparatus (24), the measuring apparatus (22) having a sensor apparatus (23) for sensing the material web (21).
  9. Strengthening device according to Claim 8, characterized in that the strengthening device is designed as a needling machine having a needling zone, in which a needle beam (1) driven in oscillation and having a multiplicity of needles (4) is arranged, a measuring apparatus (22) for measuring a material speed of the material web (21) within a guide zone upstream of the drawing apparatus (24) being arranged between the needle beam (1) and the drawing apparatus (24).
  10. Strengthening device according to Claim 8 or 9, characterized in that the sensor apparatus (23) has optical means, in particular a transmitter for generating a light signal and a receiver for detecting reflected light signals.
  11. Strengthening device according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the measuring apparatus (22) is connected to an evaluation unit (27), by means of which a plurality of measured values are stored and/or converted and/or a plurality of data are calculated and/or compared.
  12. Strengthening device according to one of Claims 8 to 11, characterized in that the measuring apparatus (22) is connected to a control module (28) for generating a control signal.
  13. Strengthening device according to one of Claims 8 to 12, characterized in that the measuring apparatus (22) is connected to a machine control apparatus (13), by means of which a drive, in particular a drive (5) of a needle beam (1), can be controlled.
  14. Strengthening device according to one of Claims 8 to 13, characterized in that a plurality of strengthening zones, in particular needle beams (1.1, 1.2), are arranged one after another at a distance, and in that the measuring apparatus (22) is arranged between the strengthening zones, in particular needle beams (1.1, 1.2).
  15. Strengthening device according to one of Claims 8 to 14, characterized in that the measuring apparatus (22) is arranged on an upper stripper plate (19) or on a lower bed plate (20), which plates (19, 20) are assigned to the needle beam (1).
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