WO2012107486A1 - Verfahren und vorrichtung zum verfestigen einer kontinuierlich zugeführten warenbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verfestigen einer kontinuierlich zugeführten warenbahn Download PDF

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WO2012107486A1
WO2012107486A1 PCT/EP2012/052125 EP2012052125W WO2012107486A1 WO 2012107486 A1 WO2012107486 A1 WO 2012107486A1 EP 2012052125 W EP2012052125 W EP 2012052125W WO 2012107486 A1 WO2012107486 A1 WO 2012107486A1
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WO
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web
solidification
zone
speed
solidifying
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PCT/EP2012/052125
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert KÜHL
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.)
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Publication date
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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
  • Needle structures in one process step 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.
  • a take-off device e.g. through several draw-off rollers, withdrawn from the needle zone.
  • a set by the deduction device withdrawal speed on the web By the
  • the trigger device generates depending on the movement of the needles more or less pronounced tensile forces that affect the structure of the web.
  • Puncture cycle and the modulation matched so that the interaction between the needling and the take-off device can be reduced.
  • 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 has a lack of consistency for subsequent process steps.
  • Such method and such a device are known for example from WO 2008/151961 AI.
  • the beam carrier via a vertical drive and at the same time via a horizontal drive in such a way
  • Guideway are guided, 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.
  • 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.
  • This task is performed by a method and a
  • Needling technique has the advantage of a
  • Hardening 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,
  • one or more parameters can be detected on the moving web, which is an indication of a product property, eg the quality of the generated structure in the web, or for a
  • 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 are also influenced, in particular controlled or regulated, in a plant.
  • An inventive method and a device according to the invention are characterized in particular by the fact that a parameter of the web is detected, which determines the actual state of the web immediately after solidification, in particular needling, and as a measure of
  • Discharge device is suitable. According to one
  • inventive method is used as a parameter
  • Movement of the needles can thus be the respective
  • the total produced material lengths of the web can be detected in one process.
  • a device according to the invention is for this purpose further developed such that the measuring device a
  • Sensor device which comprises for scanning the web optical means, 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. It has been shown that in surveying the
  • Horizontal stroke should be adjusted.
  • the horizontal stroke is selected as far as possible such that one possible
  • Withdrawal speed is adjusted. For example, a lower limit and an upper limit
  • Evaluation unit connected by which several Measured values can be stored and / or converted and / or multiple data calculated and / or compared. So immediately after finding a
  • Machine parameters can be carried out, the development of a method according to the invention is particularly advantageous in which immediately after exceeding a
  • Direct control signal to a machine control device by which the horizontal feed and thus the movement of the needles in the direction of goods travel at needle insertion is changeable.
  • 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. u this purpose will be the further education of
  • the measuring device is assigned a control module for generating a control signal.
  • the measuring device For automated change of the machine setting is the measuring device with a
  • Machine control device coupled by which at least one drive of the needle bar is controllable.
  • Determining the process will be the training of a
  • a method according to the invention preferably used, in which activates the control signal a signal transmitter, which is monitored by an operator.
  • This can be a visual or acoustic signals
  • Machine parameters can perform.
  • the method variant is provided, in which the
  • Control signal generates a data display on an operation monitor.
  • Nadeladelungszonen are provided one behind the other, in each of which a needling of the web
  • the inventive method can also be applied in the variant in which the
  • the device according to the invention is designed such that a plurality of needle bars at a distance
  • Measuring device is disposed between the needle bar.
  • 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.
  • 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.
  • Decoupling means such as a separate
  • 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, in particular for needling machines with a horizontal feed.
  • an optimized setting of the machine parameters in particular for needling machines with a horizontal feed.
  • inventive method and apparatus according to the invention is particularly suitable for being able to produce high and uniform product qualities on the web.
  • Fig. 1 a schematic view of a first
  • Fig. 2 a schematic representation of another
  • Fig. 3 a schematic representation of another
  • 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 e.g. from a single-layer or multi-ply nonwoven made of fibers, from a
  • a stacker or nonwoven layer may be preceded by a pile producer, eg a card or card.
  • a pile producer eg a card or card.
  • the mentioned Machines can be part of a system, in particular nonwoven system.
  • Apparatus of Fig. 1 shows a
  • Hardening 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 a
  • Web 21 is characterized by an arrow.
  • Take-off rollers 25.1 and 25.2 is formed.
  • the take-off rollers 25.1 and 25.2 are driven at a peripheral speed such that the web 11 of a
  • the solidifying device in particular the needling machine shown, can be before the solidification or
  • Nadeladelungszone a feeder or feeder (not shown) with driven rollers or the like. exhibit.
  • 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, the two parallel
  • crank drives 6.1 and 6.2 has 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
  • FIG. 1 the arranged on the beam support 2 two connecting rods 7.1 and 7.2 are 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 with their opposite ends by two
  • Pleuel loftgelenke 8.1 and 8.2 connected to 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 the
  • the crankshaft 9.1 is associated with a phase adjustment device 11.
  • the phase adjuster 11 has a control gear 18 and a with the actuating gear 18th
  • the actuating mechanism 18 is for adjusting a phase angle ⁇ with the
  • 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 the
  • Phase offset with the angle ⁇ between the crankshaft 9.1 and 9.2 is about the connecting rods 7.1 and 7.2 at the
  • Beam support 2 an oscillating misalignment
  • 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 by the
  • Phase adjustment device 11 is set in an angular range of 0 ° to 30 ° depending on the desired stroke length.
  • a guide device 14 is provided, which in this case
  • Embodiment is formed 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 is connected.
  • Discharge device 24 a measuring device 22 for detecting a parameter, e.g. a goods speed, arranged on the web 21.
  • the measuring device 22 is in this embodiment by a non-contact
  • Sensor device 23 is formed, which is held at a distance from the web 21.
  • the sensor device 23 has not shown here 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 sent and
  • the sensor device could generate measurement signals which, according to the laser Doppler method, become a
  • the measuring device 22 is coupled to an evaluation unit 27, which is connected to the machine control device 13.
  • the detected via the measuring device 22 actual values of a goods speed of the web 21 can be analyzed and to adjust
  • crankshaft 9.1 and 9.2 are driven synchronously in opposite directions.
  • the crankshaft 9.1 has a phase angle ⁇ 0, so that in addition to the pure vertical up and down movement a superimposed pivotal and horizontal movement is initiated on the beam support 2.
  • Production speed of the web 21 is tuned. For this purpose, first a phase angle over the
  • Phase adjustment device 11 is set so that a needle-punching process can be started.
  • the guide zone which extends between the needle bar 1 and the trigger 24, is now the
  • Evaluation unit 27 compare with a stored tolerance band having at least one or two limit values for the goods speed at
  • 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 .
  • acoustic or visual signal is displayed.
  • Fig. 2 an arrangement of a device according to the invention is shown schematically, as it could be used for example in a semi-automatic machine.
  • the device is only schematically indicated by two needle bars arranged one behind the other 1.1 and 1.2, which at their lower sides in each case one
  • Each of the needle bar 1.1 and 1.2 thus forms a
  • Needling zone in which a web 21 is needled.
  • the direction of material flow is indicated by an arrow in FIG. 2, the web 21 being pulled off the two needling zones by the draw-off device 24.
  • the web 21 is in the
  • Needling zones between a stripper plate 19 and a bed plate 20 out which are assigned to the two needle bars 1.1 and 1.2.
  • Extractor 24 extends, a measuring station with the measuring device 22 is arranged.
  • the measuring station has for this purpose a lower guide plate 31 and an upper
  • Measuring plate 32 on.
  • the web 21 is guided between the lower guide plate 31 and the upper measuring plate 32.
  • the upper measuring plate 32 is the
  • the measuring device 22 is connected to an evaluation unit 27 and a control module 28.
  • the control module 28 is connected via a signal line to a signal generator 29
  • the signal generator 29 has in this case
  • Embodiment to a light source, through which a visual signal can be generated.
  • the goods speed of the web 21 can be any suitable goods speed of the web 21.
  • the measurement signals of the sensor device 23 are within the evaluation unit 27 in an actual value of the
  • Tolerance band compared with an upper and a lower limit.
  • a signal is generated via the control module 28 and the signal generator 29 is abandoned to activate the light source. Based on the light signal of the signal generator 29 detects a
  • the signal generator could have a plurality of bulbs with different color setting. Thus, it is immediately visible to the operator, whether too high a goods speed or too low
  • the web 26 is needled by two successively arranged needle bar 1.1 and 1.2.
  • the measuring device 22 it is also possible to arrange the measuring device 22 in a guide zone located between the
  • Needling zones of the two needle bars 1.1 and 1.2 extends.
  • Fig. 3 is an arrangement of the
  • the measuring device 22 is disposed between the needle bar 1.1 and 1.2.
  • the needle bar 1.1 and 1.2 are disposed between 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 zones.
  • 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 a scanning of the web 21 from the bottom through the sensor device 23
  • the measuring device 22 is connected to an operating monitor 30 via the evaluation unit 27. So can be at the
  • Detecting material web 21 In the embodiment shown in Fig. 3, the web is after needling by the two
  • Material flow direction is also marked by an arrow.
  • the extraction device 24 is as in the aforementioned embodiment by two
  • Drive the take-off rollers 25.1 and 25.2 is also controllable, so that a control device of the trigger device 24 is also coupled to the machine control device 13, so that to set an optimized
  • Embodiments of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention are shown with non-contact sensor devices, which allows scanning of the web via optical means.
  • the method according to the invention is not limited to the fact that the
  • Web 21 is scanned after needling by a non-contact sensor device. So are you
  • a freely rotatable measuring wheel can be arranged whose speed is detected and whose circumference is held in contact with the material web.
  • Proven sensor devices that operate on the laser Doppler principle. 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 are over a
  • required measurement data such as a path length or a speed of the web calculated.
  • the spatial frequency filter method for example, the spatial frequency filter method
  • Fig. 4 schematically. This can be a puncture cycle of the needle on the
  • 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.
  • Needling processes with adjustable horizontal feed in which the needles are guided on a revolving guideway, which produce a material feed on the web during the Einichzyklusses. For example, by a distance measurement and the
  • Transverse movements occur within the 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.
  • Device is not limited to needle machines whose needle bar are driven by a horizontal feed. Basically, it can also be done with it
  • adjusting mechanism shown in Fig. 1 for adjusting the horizontal feed is only exemplary.
  • the invention can be known in principle with any automatic or manual adjustment mechanism
  • Needle machines combine, e.g. a needle machine according to EP 0 892 102 A, the separate drives for the
  • solidification device and the solidification process may be modified, the solidification being e.g. by thermal or
  • Needling zone another hardening zone is present.
  • the measuring device 22 or the sensor device 23 are then preferably located between them
  • Sensor device (23) are modified. They are preferably located directly at the exit of the consolidation or needling zone and can be at a local
  • the design and function of the measuring and sensor device (22, 23) can vary.
  • the surface of the web (21) can be scanned to their surface quality, especially their
  • the density or thickness of the web (21) can be detected.
  • a fiber orientation or the existence of unwanted holes or other defects in the web (21) can be detected.
  • the basis weight of the web (21) can be detected as a parameter.
  • Be detected embodiment examples web speed. Any combination of type and number of parameters is possible. According to the
  • Parameter selection can be the training and arrangement of
  • Measuring device (22) 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.
  • the said one or more parameters may alternatively or in addition to the machine control device (13) other control devices of and / or

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, einer kontinuierlich zugeführten Warenbahn (21), wobei in einer Verfestigungszone die Warenbahn verfestigt und durch eine Abzugseinrichtung (24) aus der Verfestigungszone abgezogen wird. Mindestens ein Parameter, insbesondere eine Warengeschwindigkeit, der verfestigten Warenbahn (21) wird in einer der Verfestigungszone nachgeordneten Führungszone vor der Abzugseinrichtung (24) mittels einer Messeinrichtung (22) vorzugsweise berührungslos erfasst und ggf. zur Steuerung der Verfestigungseinrichtung herangezogen.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen einer
kontinuierlich zugeführten Warenbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, einer
kontinuierlich zugeführten Warenbahn gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
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 .
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.
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 .
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 AI 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
Nach ustierungen der Maschineneinstellungen vom
Bedienungspersonal erforderlich. Ferner ist es aus der DE 103 46 473 AI 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.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Verfestigungstechnik aufzuzeigen.
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.
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 . 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 . 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 ..
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.
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.
Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei welcher 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.
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. 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. 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.
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 . 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.
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. Um eine Anpassung des Horizontalvorschubes zu erhalten, wird die Führungsbahn der Nadeln zur Vergrößerung oder zur Verkleinerung eines Horizontalhubes an der Warenbahn verändert . u diesem Zweck wird die Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher der Messeinrichtung ein Steuermodul zur Erzeugung eines Steuersignales zugeordnet ist. Zur automatisierten Veränderung der Maschineneinstellung ist dabei die Messeinrichtung mit einer
Maschinensteuereinrichtung gekoppelt, durch welche zumindest ein Antrieb des Nadelbalkens steuerbar ist.
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.
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 . Hierfür ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besonders geeignet, bei welcher die
Messeinrichtung mit einem Bedienungsmonitor zur
Visualisierung von Daten oder Signalen gekoppelt ist. 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.
Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass mehrere Nadelbalken mit Abstand
hintereinander angeordnet sind und dass die
Messeinrichtung zwischen den Nadelbalken angeordnet ist.
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.
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.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen
Unteransprüche definiert.
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 .
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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. 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 Bewegungsund 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.
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.
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.
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. 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.
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 .
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. 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.
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 .
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. 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.
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.
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 .
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. 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.
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.
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. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht darauf beschränkt, dass die
Warenbahn 21 nach dem Vernadeln durch eine berührungslose Sensoreinrichtung abgetastet wird. So sind auch
Messeinrichtungen möglich, bei welchen die
Warengeschwindigkeit der Warenbahn über einen Kontakt zu einem Messrad erfolgt. So lässt sich beispielsweise an einer Unterseite oder einer Oberseite der Warenbahn ein frei drehbares Messrad anordnen, dessen Drehzahl erfasst wird und dessen Umfang mit einem Kontakt zur Warenbahn gehalten ist.
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.
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.
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 .
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 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.
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.
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 Materialvorschub 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. 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.
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 .
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 Nadelmaschine gemäß der EP 0 892 102 A, die getrennte Antriebe für den
Vertikal- und Horizontalvorschub der Nadeln aufweist.
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.
Außerdem kann die Messeinrichtung (22) und die
Sensoreinrichtung (23) abgewandelt werden. Sie befinden sich vorzugsweise direkt am Ausgang der Verfestigungsoder 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 rau 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.
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. BEZUGS ZEICHENLISTE
1, i.i, Nadelbalken
2 Balkenträger
3 Nadelbrett
4 Nadeln
5 Kurbeltriebwerke
6.1, 6.2 Kurbelantrieb
7.1, 7.2 Pleuelstangen
8.1, 8.2 Pleueldrehgelenk
9.1, 9.2 Kurbelwelle
10.1, 10 Pleuelkopf
11 PhasenverStelleinrichtung
12 Stellaktor
13 Maschinensteuereinrichtung
14 Führungseinrichtung
15 Führungslenker
16.1, 16 Drehgelenk
17 Koppelkinematik
18 Stellgetriebe
19 Abstreifplatte
20 Bettplatte
21 Warenbahn
22 Messeinrichtung
23 Sensoreinrichtung
24 Abzugseinrichtung
25.1, 25 Abzugswalzen
27 Auswertungseinheit
28 Steuermodul
29 Signalgeber
30 Bedienungsmonitor
31 Führungsplatte
32 Messplatte

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, einer kontinuierlich zugeführten Warenbahn (21), bei welchem in einer Verfestigungszone, insbesondere einer Vernadelungszone, die Warenbahn (21)
verfestigt wird und bei welchem die verfestigte Warenbahn (21) durch eine Abzugseinrichtung (24) aus der Verfestigungszone abgezogen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Parameter, insbesondere eine Warengeschwindigkeit, der
verfestigten Warenbahn (21) in einer der
Verfestigungszone nachgeordneten Führungszone vor der Abzugseinrichtung (24) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Warengeschwindigkeit der Warenbahn (21) durch eine berührungslose Messung einer Warenlänge pro
Zeiteinheit ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Warengeschwindigkeit der Warenbahn (21) in
Abzugsrichtung der Warenbahn (21) und /oder quer zur Abzugsrichtung der Warenbahn (21) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass ein IST-Wert
Warengeschwindigkeit mit zumindest einem
hinterlegten Grenzwert der Warengeschwindigkeit verglichen wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass in Abhängigkeit vom Vergleich des Ist-Wertes der
Warengeschwindigkeit mit dem Grenzwert der Warengeschwindigkeit ein Steuersignal erzeugt wird.
6. ) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuersignal einer Steuereinrichtung (13) einer
Verfestigungseinrichtung zugeführt wird, durch welche der Verfestigungsprozess verändert wird.
7. ) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuersignal einer Steuereinrichtung (13) einer Nadelmaschine zugeführt wird, durch welche eine Führungsbahn und/oder eine Führungsgeschwindigkeit von Nadeln (4) änderbar ist.
8. ) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die Führungsbahn der Nadeln (4) zur Vergrößerung oder zur
Verkleinerung eines Horizontalvorschubes an der Warenbahn (21) verändert wird.
9. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuersignal einen Signalgeber aktiviert, welcher von einer
Bedienperson überwacht wird.
10. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuersignal eine Datenanzeige an einem Bedienungsmonitor
erzeugt .
11. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Warenbahn (21) zum Verfestigen, insbesondere Vernadeln, durch mehrere Verfestigungszonen, insbesondere
Vernadelungszonen geführt wird und dass die
Warengeschwindigkeit der Warenbahn (21) in der Führungszone zwischen benachbarten
Verfestigungszonen, insbesondere Vernadelungszonen erfasst wird. 12.) Verfestigungsvorrichtung mit einer Verfestigungszone zum Verfestigen einer kontinuierlich zugeführten Warenbahn (21) und mit einer Abzugseinrichtung (24) zum Abzug der verfestigten Warenbahn (21) aus der Verfestigungszone, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der
Verfestigungszone und der Abzugseinrichtung (24) eine Messeinrichtung (22) zur Erfassung eines
Parameters, insbesondere einer Warengeschwindigkeit, der Warenbahn (21) innerhalb einer der
Abszugseinrichtung (24) vorgelagerten Führungszone angeordnet ist.
13. ) Verfestigungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Verfestigungsvorrichtung als Nadelmaschine mit einer
Vernadelungszone ausgebildet ist, in der ein
oszillierend angetriebener Nadelbalken (1) mit einer Vielzahl von Nadeln (4) angeordnet ist, wobei zwischen dem Nadelbalken (1) und der
Abzugseinrichtung (24) eine Messeinrichtung (22) zur
Erfassung eines Parameters, insbesondere einer
Warengeschwindigkeit, der Warenbahn (21) innerhalb einer der Abszugseinrichtung (24) vorgelagerten Führungszone angeordnet ist.
14. ) Verfestigungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messeinrichtung (22) eine Sensoreinrichtung (23) zum Abtasten der Warenbahn (21) aufweist.
15. ) Verfestigungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messeinrichtung (22) eine berührungslose
Sensoreinrichtung (23) aufweist.
16. ) Verfestigungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Sensoreinrichtung (23) optische Mittel insbesondere einen Sender zum Erzeugen eines Lichtsignals und einen Empfänger zum Erfassen von reflektierten
Lichtsignalen aufweist.
17. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) mit einer
Auswertungseinheit (27) verbunden ist, durch welche mehrere Messwerte gespeichert und/oder umgewandelt und/oder mehrere Daten berechnet und/oder verglichen werden .
18. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) mit einem Steuermodul (28) zur Erzeugung eines Steuersignal verbunden ist.
19. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) mit einem Signalgeber (29) zur Erzeugung eines optischen und/oder akustischen Signals gekoppelt ist.
20. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) mit einer
Maschinensteuereinrichtung (13) verbunden ist, durch welche ein Antrieb, insbesondere ein Antrieb (5) eines Nadelbalkens (1), steuerbar ist.
21. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) mit einem Bedienungsmonitor (30) zur Visualisierung von Daten und/oder Signalen gekoppelt ist.
22. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Verfestigungszonen, insbesondere Nadelbalken
(1.1, 1.2), mit Abstand hintereinander angeordnet sind und dass die Messeinrichtung (22) zwischen den Verfestigungszonen, insbesondere Nadelbalken (1.1, 1.2), angeordnet ist.
23. ) Verfestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (22) an einer oberen
Abstreifplatte (19) oder an einer unteren Bettplatte (20) angeordnet sind, welche Platten (19, 20) dem
Nadelbalken (1) zugeordnet sind.
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