WO1991016595A1

WO1991016595A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: WO1991016595A1
Application number: PCT/DE1991/000293
Authority: WO
Inventors: Rudolf Oexler
Original assignee: Schubert & Salzer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1991-10-31
Also published as: EP0478734B1; DE59107958D1; DE4012551C1; JPH05500572A; US5237754A; EP0478734A1

Abstract

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

Description

Meßvorrichtunσ

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt sind Regulierstrecken, bei denen ein zu verstrecken¬ des Faserband auf die Faserbanddicke hin mechanisch abgeta¬ stet wird und die abgetasteten Werte in elektrische Signale umgewandelt werden. Derartige Abtasteinrichtungen sind vor dem eigentlichen Streckwerk angeordnet. Es wird damit die Stärke des einlaufenden Faserbandes abgetastet. Die Abta¬ stung geschieht mittels Tastwalzen. Eine der beiden Walzen ist beweglich gelagert und wird durch die Dickenschwankungen der Bänder mehr oder weniger stark ausgelenkt. Die Auslenk¬ bewegungen werden von einem Signalwandler in elektrische Spannungswerte umgewandelt. Die Meßspannung wird einem elek¬ tronischen Gedächtnis zugeführt. Dieses sorgt dafür, daß die Verzugsänderung genau in dem Augenblick erfolgt, in dem sich das abweichende Bandstück im Hauptverzugsfeld befindet. Die Verzugsänderung erfolgt durch eine Drehzahländerung der Wal¬ zen des Streckwerks. Eine derartige bekannte Regulierung ist beispielsweise in der DE-OS 25 44 029 beschrieben.

Neben der Abtastung des zu verstreckenden Faserbandes ist weiterhin bekannt, daß das verstreckte Faserband zur Kon¬ trolle noch einmal abgetastet wird. Dies geschieht mittels eines Ausgangswalzenpaares, welches unabhängig von den Tast¬ walzen am Streckwerkseingang angeordnet ist. Das verstreckte Faserband wird hier wiederum mechanisch abgetastet und ein Soll-Ist-Wert-Vergleich aus dieser mechanischen Abtastung elektronisch ermittelt. Bei Überschreiten einer einstellba¬ ren Grenzabweichung wird die gesamte Maschine stillgesetzt. Diese zustätzliche, vom eigentlichen Reguliersystem absolut unabhängige Kontrolle ist unter dem Begriff "Sliver-Monitor" bekannt. Die Toleranzgrenze, bei welcher die Maschine abge¬ stellt wird, hat üblicherweise einen Wert zwischen 1 und 5% Abweichung. Eine der beiden Ausgangswalzen ist wiederum aus- lenkbar gelagert und dient als Abtastwalze. Je nach Volumen des Faserbandes ändert sich der Abstand der beiden Abzugs- walzen voneinander. Durch ein Wegmeßsystem wird dieser Ab¬ stand in ein elektrisches Signal umgewandelt und dem Monitor als Meßgröße zugeführt. Der Monitor vergleicht die Meßgröße mit dem zu Beginn eingestellten 0%-Wert. Die Maschine wird abgestellt, wenn eine Abweichung auftritt, die größer als der eingestellte Grenzwert ist und länger als eine bestimmte Verzögerungszeit dauert.

Die Bestrebung bei der Entwicklung neuer Strecken geht da¬ hin, daß die Liefergeschwindigkeit wesentlich erhöht wird. Dabei wurde festgestellt, daß der Toleranzbereich des Faser¬ verbandes häufig größer als bei langsam laufwenden Strecken eingestellt werden muß, um das selbständige Abstellen der Maschine zu verhindern. Als Folge der hohen Liefergeschwin¬ digkeit mußten daher Qualitätseinbußen in Kauf genommen wer¬ den, da ein größerer Toleranzbereich gewählt werden mußte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, insbeson- dere bei schneilaufenden Strecken, die Qualität des Faser¬ verbandes zu erhöhen, indem der zulässige Toleranzbereich der Dicke des Faserverbandes äußerst gering zu halten ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenig¬ stens eine der Walzen des Walzenpaares aus einem Material geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist. Das Material ist dabei derart zu wählen, daß die Wärmeausdehnung des Walzen¬ paares im Betrieb der Meßvorrichtung geringer ist als der vorgegebene Toleranzbereich der Dicke des Faserbandes. Vor¬ teilhafterweise wird dabei sichergestellt, daß auch bei ei¬ ner geringen zulässigen Toleranz der Dicke des Faserverban¬ des die Messung genau durchgeführt werden kann. Der Faser¬ verband kann ein Faserband, eine Lunte oder auch ein Faden sein. Die Erfindung ist insbesondere von Vorteil bei Meßvor¬ richtungen, welche Schnellaufende Faserverbände auf ihre Dicke hin zu messen haben, da besonders hierbei große Rei¬ bungswärme entsteht. Vorteilhaft bei der Erfindung ist auch, daß der Sollwert und der dazugehörige Toleranzbereich der zu messenden Dicke des Faserverbandes vor Beginn der Messung einstellbar ist und über die gesamte Dauer der Messung unab¬ hängig von der Temperatur der Walzen beibehalten werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich keramisches Material für wenigstens eine der Walzen des Walzenpaares erwiesen. Hier¬ bei war insbesondere Siliziumnitrid vorteilhaft. Für weniger stark temperaturbelastete Meßvorrichtungen oder für größere Toleranzbereiche hat sich auch die Verwendung von Nickelle¬ gierungen für die Walzen bewährt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiele im Fol¬ genden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Regulierstrecke

Fig. 2 die Abtastung des regulierten Faserbandes.

In Fig. 1 ist schematisch ein Streckwerk dargestellt, bei welchem mehrere Faserbänder 1 verstreckt werden. Die Faser¬ bänder 1 werden in einem Bandtrichter 2 zusammengefaßt und zwischen einer Nutwalze 20 und einer Tastwalze 21 hindurch¬ geführt. Anschließend gelangen die Faserbänder 1 zu mehreren Streckwerkswalzen, in denen durch zunehmende Geschwindigkei¬ ten der Streckwerkswalzen 22, 23, 24 zu einem Faserband 1'vorbestimmter Stärke verstreckt werden. Das Faserband 1' wird nach der Lieferwalze 24 durch eine Vliesführungsdüse 25 geführt und dabei zusammengefaßt. Anschließend wird das Fa¬ serband 1' von einem Abzugswalzenpaar abgezogen. Das Abzugs¬ walzenpaar besteht aus einer Abzugswalze 26 und einer Tast¬ walze 27.

Die dem Streckwerk zugeführte Faserbänder 1 besitzen noch keine hohe Gleichmäßigkeit. Hingegen besitzt das regulierte Faserband l'eine sehr hohe Gleichmäßigkeit, die bis zu nur 1% von einem Sollwert abweicht. In einer Regulierstrecke werden nunmehr die zugeführten Faserbänder 1 in dem Walzen¬ paar 20, 21 auf ihre Dicke hin gemessen. Dies geschieht da¬ durch, daß die Nutwalze 20 auf einer nicht gezeigten orts¬ fest gelagerten drehbaren Welle angeordnet ist. Die Tastwal¬ ze 21 hingegen ist derart drehbar auf einer Welle gelagert, daß sich der Achsabstand zwischen der Achse der Nutwalze 20 und der Achse der Tastwalze 21 verändern kann. Eine derarti¬ ge Veränderung geschieht dadurch, daß ein dickeres oder dün¬ neres Faserband 1 zwischen Nutwalze 20 und Tastwalze 21 hin¬ durchgeführt wird. Die mittels einer Feder gegeneinander ge- drückte Nutwalze 20 und Tastwalze 21 werden dabei unter¬ schiedlich weit auseinandergedrückt. Diese veränderliche Wegstrekce ist beispielsweise mittels eines berührungslosen Wegsensors aufnehmbar und in eine zu der Wegstrecke analogen Meßspannung wandelbar. Dies geschieht in einem Signalwandler 33. Die so ermittelte Meßspannung wird über mehrere nicht dargestellte Einheiten zur Regelung der Strecke an einen Re¬ gelmotor 31 weitergegeben. Der Regelmotor 31 wirkt auf ein Planetengetriebe 32, welches dem Antrieb eines Hauptmotors 30 überlagert ist und auf die Mittelwalze 23 einwirkt. Hier¬ durch wird je nachdem, ob zwischen Nutwaize 20 und Tastwalze

21 ein dickes oder dünnes Faserband ermittelt wurde, die Ge¬ schwindigkeit der Mittelwale 23 erhöht oder verringert. Die Geschwindigkeiten der Nutwalze 20 und der Streckwerkswalze

22 werden analog zur Geschwindigkeit der Mittelwalze 23 ver¬ ändert. Der Hauptmotor 30 betreibt das Streckwerk mit einer Sollgeschwindigkeit, die von einem zu Beginn der Produktion eingestellten Sollverzug ausgeht. Die Verknüpfung des An¬ triebs der Nutwalze 20 mit der Streckwerkswalze 22, der Mit¬ telwalze 23 und der Lieferwalze 24 ist mittels der Pfeile in Fig. 1 dargestellt.

Eine Kontrolle, ob das regulierte Faserband 1' tatsächlich in dem vorgegebenen Toleranzbereich hinsichtlich der Faser¬ banddicke bzw. analog hierzu des Faserbandgewichtes liegt, wird durch die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 vorgenom¬ men. In ähnlicher Weise wie bei der Nutwalze 20 und der Tastwalze 21 ist die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 ge¬ lagert. Während die Abzugswalze 26 in einem ortsfesten Lager drehbar auf einer Welle befestigt ist, ist das Lager der Tastwalze 27 beweglich angeordnet. Durch Schwankungen der Dicke des Faserbandes 1' wird die Tastwalze 27 mehr oder we¬ niger stark ausgelenkt. Die Übertragung des Abstandes zwi- sehen der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 in elektrische Werte geschieht in einem Signalwandler 33'. Dabei wird vor¬ zugweise ein berührungsloser Wegsensor eingesetzt, welcher den Abstand der Walzen 26 und 27 voneinander erfaßt und in eine hierzu analoge elektrische Spannung umwandelt. Die Spannung wird von einem Sliver-Monitor 24 erfaßt und ausge¬ wertet. Überschreitet er über eine vorher festgelegte Zeit¬ dauer hinweg eine bestimmte prozentuale Abweichung von dem Sollwert der Faserbanddicke, so gibt er an den Hauptmotor 30 ein Signal zum Abstellen der Strecke. Es wird dadurch ver¬ hindert, daß über längere Zeit hinweg ein Faserband erzeugt wird, das den geforderten Qualitätsansprüchen nicht ent¬ spricht. Durch den Stillstand der Strecke ist es dem Bedie¬ nungspersonal möglich, die Fehlerursache zu ermitteln.

Sowohl der Abstand des Walzenpaares 20, 21 als auch der Ab¬ stand des Walzenpaares 26, 27 wird vor Beginn des Streckvor¬ ganges derart eingestellt, daß die Signalwandler 33 und 33' eine Sollwertvorgabe haben. Der Achsabstand der Walzenpaare 20, 21 und 26, 27 ist dabei derart, daß die Steuerung für die Regeleinrichtung als auch des Sliver-Monitors 34 eine Abstandsänderung der Achsen dahingehend auslegen kann, daß eine Achsabstandvergrößerung eine höhere Faserbanddicke be¬ deutet und eine Achsabstandverringerung eine geringere Fa¬ serbanddicke bedeutet.

Insbesondere bei sehneHäufenden Strecken, d. h. bei Strek- ken mit Liefergeschwindigkeiten bis zu 1.000 m/min und mehr bestand das Problem, daß sich die Walzen 20, 21 und 26 und 27 durch den hohen Faserbanddurchsatz stark erwärmten. Es wurde nunmehr festgestellt, daß die Erwärmung der Walzenpaa¬ re dafür maßgebend war, daß bei schneilaufenden Strecken die Genauigkeit des vertreckten Faserbandes 1' im allgemeinen stark litt. Außerdem wurde bei einem engen Toleranzbereich, der dem Faserband 1' zugestanden wurde, die Strecke häufig wegen Überschreiten des zulässigen Toleranzbereiches abge¬ stellt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Walzen 20, 21 und 26, 27 wird nun in vorteilhafter Weise erreicht, daß die durch die Erwärmung bewirkte Ausdehnung der Walzen während des Betriebs deutlich reduziert wird im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Walzen. Durch die Ausdehnung der Walzen 20, 21 und 26, 27 weist auch der im kalten Zustand eingestellte Achsabstand der Walzenpaare für den Sollzustand nahezu keinen Unterschied zu dem Achsabstand nach einer gewissen Laufzeit auf.

Als vorteilhafte Materialien für die Walzen 20, 21 und/oder 26, 27 hat sich Siliziumnitrid erwiesen. Dieses keramische Material hat insbesondere Vorteile hinsichtlich der geringen Ausdehnung und der hohen Härte und Verschleißfestigkeit. Für geringere Anforderungen an die Genauigkeit des regulierten Faserbandes 1' oder bei weniger hohen Liefergeschwindigkei¬ ten haben sich Nickelstähle als vorteilhaftes Material für die Walzen 20, 21 und/oder 26 , 27 erwiesen.

Fig. 2 zeigt anhand des Beispiels der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 die Anordnung zur Messung des regulierten Fa¬ serbandes 1' . Das Faserband 1' wird in einen Schnabeltrich¬ ter 28 eingefüht und der Abzugswalze 26 und der Tastwalze 27 zugeführt. Der Schnabeltrichter 28 umgreift die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 seitlich, so daß das Faserband 1' in seiner Gesamtheit zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt wird. Nachdem das Faserband 1' die Walzen passiert hat, wird es in einen Bandkanal 29 eingeleitet, der die Ablage des fa- serbandes 1' in einer nicht dargestellten Kanne bewerkstel¬ ligt. Die Abzugswalze 26 und die Tastwalze 27 sind mittels nicht dargestellter Schrauben durch Bohrungen 262 bzw. 272 auf Wellen befestigt. Zentrisch angeordnete Bohrungen 263 und 273 dienen zur Zentrierung der Abzugswalze 26 bzw. Tastwalze 27 auf den jeweiligen Wellen. Die Abzugswalze 26 ist mit ih¬ rer Welle in einem Lagergehäuse 261 drehbar gelagert. Ds La¬ gergehäuse 261 ist ortsfest an der Strecke angeordnet. Die Tastwalze 227 ist auf ihrer Welle in dem Lagergehäuse 271 drehbar gelagert. Das Lagergehäuse 271 ist derart an der Strecke angeordnet, daß es in einer Richtung A auslenkbar ist. Die Auslenkung geschieht gegen die Kraft einer Druckfe¬ der 274. Die Druckfeder 274 drückt die Tastwalze 27 gegen die Abzugswalze 26 und stützt sich an einem ortsfesten Bau¬ teil der Strecke ab. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Walzen 26, 27 kann es auch vorteilhaft sein, durch einen Mindesabstandhalter zwischen den Lagergehäusen 261 und 271 die Walzen 26, 27 in einem wenige Zehntel mm betragenden Ab¬ stand voneinander zu halten, wenn kein Faserband 1' sich zwischen den Walzen 26, 27 befindet.

An dem Gehäuse 271 ist eine Meßplatte 275 angeordnet. Diese Meßplatte 275 gewährleistet eine exakte Bezugsfläche für ei¬ nen Wegsensor 35. Der Wegsensor 35 erfaßt einen Abstand B zwischen dem Wegsensor 35 un der Meßplatte 275. Eine Verän¬ derung des Abstands B gibt der Wegsensor 35 durch eine Ände¬ rung einer elektrischen Spannung an den Sliver-Monitor 34 weiter. Der Wegsensor 35 dient somit als Signalwandler 33 bzw. 33' entsprechend der Fig. 1. Der als Meßstrecke dienen¬ de Abstand B ist im allgemeinen sehr gering, d. h. wenige Zehntel mm. Bereits kleinste Abstandänderungen zwischen der Abzugswalze und der Tastwalze 27 werden von dem Wegsensor 35 registriert. Durch die Verwendung keramischer Walzen 26, 27 wird die Tem¬ peraturabhängigkeit der Regel- bzw. Kontrolleinrichtung deutlich reduziert. Die Ausdehnung der Walzen 20, 21 und/o¬ der 26/27 ist durch den Temperaturanstieg bei dem schnellau¬ fenden Betrieb der Strecke geringer, als der zu ermittelnde Toleranzbereich des verstreckten Faserbandes 1' und damit eine Qualitätseinbuße wird in vorteilhafter Weise vermieden.

Die Walzen 20, 21 und/oder 26, 27 sind in ihrer Breite vor¬ teilhafterweise gering gehalten. Hierdurch wird gewährlei¬ stet, daß das Faserband in einer geringen Breite zwischen den Walzenpaaren hindurchgeführt wird und somit eine relativ große Auslenkung der Walzenpaare verursacht. Es sind damit bereits geringe Unterschiede in der Faserbanddicke fest¬ stellbar. Als vorteilhaft hat sich eine Breite von ca. 5 mm erwiesen. Die Kanten der Walzen 20, 21, 26, 27 sind vorteil¬ hafterweise scharfkantig aber gratfrei. Fasermaterial kann sich dadurch nicht an den Kanten der Walzen 20, 21, 26 , 27 verhängen und zu falschen Messungen führen. Außerdem wird vermieden, daß sich Faserband seitlich neben den Walzen 20, 21, 26, 27 befindet und somit zur Messung nicht beiträgt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei- spiel beschränkt.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Messung einer in einem vorgegebenen To¬ leranzbereich liegenden Dicke eines Faserverbandes mit einem in Abhängigkeit von der Dicke des zu messenden Faserverbandes abstandsveränderbar angeordneten Walzen¬ paar, zwischen dem der Faserverband zur Messung hin¬ durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenig¬ stens eine der Walzen (20, 21; 26, 27) DES Walzenpaares aus einem Material geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist, so daß die Wärmeausdehnung des Walzenpaares im Be¬ trieb der Meßvorrichtung geringer ist als der vorgege¬ bene Toleranzbereich der Dicke des Faserverbandes (1;

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Walzen (20, 21; 26, 27) aus ke¬ ramischem Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß das keramische Material Siliziumnitrid ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Walzen (20, 21; 26, 27) aus einer Nickellegierung her¬ gestellt ist.