[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Kettspannung an Webmaschinen,
mit einem über die Webbreite reichenden und von den Kettfäden teilweise umschlungenen
Fühlorgan für die Kettspannung oder eine dazu proportionale Grösse.
[0002] Bekanntlich ist für einen einwandfreien Ausfall des auf einer Webmaschine hergestellten
Gewebes eine ausreichend konstante Kettspannung von ausschlaggebender Bedeutung. Dazu
werden sogenannte Kettspannungsregler verwendet, für deren einwandfreies Arbeiten
die Messung der Kettspannung einen wesentlichen Faktor bildet. Aus der gemessenen
Kettspannung werden Regelgrössen abgeleitet, mit denen Organe zur Beeinflussung der
Kettspannung entsprechend angesteuert werden können.
[0003] Obwohl bisher eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Messung der Kettspannung vorgeschlagen
worden ist, sind immer noch die am längsten bekannten Vorrichtungen am weitesten verbreitet,
bei denen die von der ganzen Kette auf ein Umlenkorgan, beispielsweise einen Streichbaum,
ausgeübte Kraft ausgenützt wird (sie he zum Beispiel DE-A-2 206 781). Diese Messung
der Spannung der gesamten Kette hat vor allem den Nachteil der grossen zu bewegenden
Massen, die einerseits eine gewisse Trägheit des Systems und andererseits nur relativ
geringe Auslenkungen des federnd gelagerten Streichbaums zur Folge haben. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, dass wegen der Heranziehung aller Kettfäden zur Kraftmessung
Kettspannungsunterschiede über die Webbreite nicht erfasst werden können.
[0004] Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung angegeben werden, welche einerseits
auf Kettspannungsschwankungen möglichst trägheitslos reagiert und welche andererseits
die Erkennung von Kettspannungsunterschieden über die Webbreite ermöglicht.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das genannte Fühlorgan nebeneinander
angeordnete Sensoren zur Messung der Spannung der am jeweiligen Sensor anliegenden
Kettfäden aufweist, und dass für jeden Sensor eine Auswertung der gemessenen Spannung
erfolgt.
[0006] Das Fühlorgan wird also gemäss der Erfindung in eine Reihe von Einzelsensoren aufgeteilt,
wodurch die Trägheit des Systems entsprechend reduziert und eine rasche Reaktion auf
geringe und örtlich begrenzte Spannungsschwankungen ermöglicht wird. Jeder der Einzelsensoren
ist nur noch von einer geringen Anzahl von Kettfäden umschlungen, so dass auch geringe
Kettspan nungsschwankungen gemessen werden können, und ausserdem der Verlauf der
Kettspannung über die Webbreite ersichtlich ist.
[0007] Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung der genannten Vorrichtung zur Detektion
von Kettfadenbrüchen.
[0008] Zur Ueberwachung von Kettfadenbrüchen werden heute Lamellen verwendet, und zwar eine
Lamelle pro Kettfaden. Bei Bruch eines Kettfadens fällt die betreffende Lamelle nach
unten auf eine schienenförmige Lamellenführung und stellt dadurch einen Kontakt her,
durch den die Webmaschine gestoppt wird.
[0009] Diese Lamellen weisen eine ganze Reihe von Nachteilen auf:
- Aus Gewichtsgründen müssen für verschiedene Kettmaterialien Lamellen von unterschiedlicher
Dicke und Länge verwendet werden.
- Wegen der Dicke der Lamellen müssen diese auf mehrere, und zwar in der Regel auf
insgesamt sechs, Lamellenreihen verteilt werden, um sicherzustellen, dass sich die
Lamellen beim Herunterfallen nicht gegenseitig behindern.
- Bei sehr dichten Webketten, beispielsweise bei Kettfäden von 15 den, sind sechs
Lamellenreihen nicht ausreichend, und es müssen acht oder sogar zwölf Lamellenreihen
verwendet werden.
- Bei der Fachöffnung können die ersten beiden Lamellenreihen an der Blattseite an
der Unterseite der Lamellenstäbe an schlagen, wodurch an den Lamellen ein scharfer
Grat entsteht, der zu zusätzlichen Kettfadenbrüchen führen kann. Auf diese Art beschädigte
Lamellen können auch bei späteren Einziehprozessen Probleme bereiten.
[0010] Durch die Erfindung soll die Möglichkeit eröffnet werden, die konventionellen Kettwächterlamellen
durch ein System zu ersetzen, welches die aufgezählten Nachteile nicht aufweist.
[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Signal jedes Sensors
auf das Auftreten einer sprunghaften Abnahme untersucht und jede derartige Abnahme
als Bruch eines am jeweiligen Sensor anliegenden Kettfadens interpretiert wird.
[0012] Der Hauptgedanke der erfindungsgemässen Lösung besteht also darin, in einem definierten
Bereich der Kette jeweils für eine bestimmte Kettfadenschar deren Spannung zu messen
und eine sprunghafte Abnahme der gemessenen Kettspannung als Bruch eines Kettfadens
der jeweiligen Kettfadenschar zu interpretieren. Dabei wird die Anzahl der Fäden
einer an einem Sensor anliegenden Kettfadenschar so gewählt, dass die durch den Bruch
eines Kettfadens verursachte Aenderung der Gesamtspannung der Fadenschar noch gut
erkennbar und damit sicher detektierbar ist. Die Detektion eines Kettfadenbruchs durch
einen Sensor dient gleichzeitig zur Lokalisierung des gebrochenen Kettfadens und
erleichtert dessen Reparatur.
[0013] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren
näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen
Teile einer Webmaschine,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in einem grösseren Massstab,
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2,
Fig. 4 ein Detail von Fig. 3 in zwei Ansichten,
Fig. 5 ein Diagramm zur Funktionserläuterung; und
Fig. 6 ein Blockschema des Schaltungsteils der erfindungsgemässen Vorrichtung.
[0014] Gemäss Fig. 1 besteht eine Webmaschine in bekannter Weise aus einem Kettbaum 1, von
welchem die Kettfäden 2 durch eine Kettablassvorrichtung 3 über einen Streichbaum
4 und eine Fachbildevorrichtung 5 der Gewebeanschlagkante 6 zugeführt werden. Die
in das durch die Fachbildevorrichtung 5 gebildete Webfach 7 eingetragenen Schussfäden
werden von einer oszillierend angetriebenen Weblade 8 an die Gewebeanschlagkante
6 angeschlagen. Das auf diese Weise gebildete und mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnete
Gewebe wird in bekannter Weise durch eine Abzugswalze über einen Brustbaum abgezogen
und auf einem Warenbaum aufgewickelt (Gewebabzug und -aufwicklung sind nicht dargestellt).
[0015] Der Streichbaum 4 ist mit einem Fühlorgan F zur Messung der Kettspannung und/oder
zur Detektion von Kettfadenbrüchen ausgerüstet; dem Fühlorgan F ist eine in Laufrichtung
der Kettfäden 2 unmittelbar vor dem Streichbaum 4 angeordnete Spannwalze 10 zugeordnet.
Diese dient dazu, den das Fühlorgan F umschlingenden Kettfäden 2 eine möglichst gleichmässige
Grundspannung zu geben. Die Spannwalze 10 kann als statischer und mit einem Bremsbelag
versehener Spannbaum oder als angetriebene Bürstenwalze ausgebildet sein, welche
vorzugsweise entgegengesetzt zur Abrollrichtung des Kettbaums 1 und damit in Gegenrichtung
zur Transportrichtung der Kettfäden 2 rotiert. Die Bürstenwalze bietet den zusätzlichen
Vorteil, dass eventuell verschlichtete Kettfäden von ihr getrennt werden.
[0016] Das Fühlorgan F bildet entweder Teil des Streichbaums 4 und ist beispielsweise in
dessen Mantel eingebaut, oder es ist mittels geeigneter Haltemittel auf dem Streichbaum
abgestützt und von diesem getragen. Wenn a den Winkel zwischen der Ebene der auf den
Streichbaum 4 zulaufenden und der Mittelebene der von diesem ablaufenden Kettfäden
2 bezeichnet, dann ist das Fühlorgan F vorzugsweise entlang einer Erzeugenden des
Mantels des Streichbaums 4 in der Winkelhalbierenden a/2 positioniert. Während des
Webprozesses wird die Position des Fühlorgans F in der Regel nicht geändert; beim
Kettwechsel ist es vorteilhaft, das Fühlorgan F mit oder ohne Streichbaum 4 um 180°
zu verdrehen, so dass es von Kettfäden 2 frei ist.
[0017] Als Varianten zur beschriebenen Anordnung des Fühlorgans F auf dem oder im Streichbaum
4 ist eine Anordnung auf einem drehbar ausgebildeten Streichbaum oder zwischen Kettbaum
und Streichbaum oder zwischen Streichbaum und Tänzerwalze möglich. Man kann auch
durch künstliche Umlenkung nach dem Streichbaum ein Kräftedreieck erzeugen.
[0018] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Webmaschine von Fig. 1 im Bereich des Streichbaums
4 und Fig. 3 zeigt eine als Abwikklung dargestellte Ansicht in Richtung des Pfeiles
III von Fig. 2. Wie den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, ist das Fühlorgan F durch
nebeneinander aufgereihten Sensoren S1 bis Sn zur Messung der von den jeweiligen Kettfäden
2 auf den Sensor ausgeübten Kraft gebildet. Die Sensoren S1 bis Sn sind piezoelektrische
Sensoren, Piezo-Folien oder Dehnungsmessstreifen; es ist auch möglich kapazitive
Sensoren zu verwenden. In diesem Fall und ebenso bei der Verwendung von Dehnungsmessstreifen,
müsste jeder Sensor federnd gelagert sein, so dass die Kraftmessung durch Bestimmung
des Verstellweges der Sensoren stattfinden könnte.
[0019] Die einzelnen Sensoren S1 bis Sn sind durch Trennelemente T voneinander getrennt,
welche sicherstellen, dass die Anzahl Kettfäden pro Sensor konstant ist. Diese Trennelemente
können so wie in Fig. 3 auf einem separaten Halter 11, oder sie können auch direkt
auf dem Fühlorgan F, zwischen den einzelnen Sensoren S1 bis Sn montiert sein. Der
Abstand zwischen benachbarten Trennelementen T beträgt 1 bis 2 cm, die Trennelemente
T sind lamellenartig ausgebildet und weisen eine Dicke von etwa 0,2 bis 0,3 mm auf.
Diese Werte sind als Richtwerte zu verstehen.
[0020] Anstatt lamellenartige Trennelemente T in Form von Trennblechen kann zur Unterteilung
der Kettfäden 2 auch eine Zahnstange oder eine Schneckenwelle verwendet werden. Die
Sensoren S1 bis Sn können getrennte Empfindlichkeitsbereiche aufweisen oder sie können
überlappend, mit rechteck-, dreieck- oder trapezförmigen Empfindlichkeitsbereichen
ausgebildet sein. Bei der Auswertung wird dann mit Vorteil eine Interpolation der
Sensorsignale vorgenommen.
[0021] Fig. 4 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des Fühlorgans F, und zwar zeigt Fig.
4a eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2 und Fig. 4b einen Schnitt nach
der Linie A-A von Fig. 4a. Man kann Fig. 4 entnehmen, dass das Fühlorgan F einen schienenförmigen
Halter 12 für die Sensoren S1, S2 aufweist, und dass die Sensoren S1, S2 einander
leicht überlappend und gegeneinander versetzt entlang von zwei Reihen im Halter 12
angeordnet sind. Jeder Sensor S besteht aus einem Grundelement 13 und aus einem von
diesem getragenen bügelartigen Kontaktelement 14, auf welchem die Kettfäden 2 aufliegen.
Die Auflagefläche des Kontaktelements 14 überragt den Halter 12 geringfügig, vorzugsweise
um etwa 0,3 mm. Das Kontaktelement 14 ist ein U-fömig ausgebildeter Bügel mit einer
Wandstärke von etwa 0,2 bis 0,5 mm.
[0022] Fig. 5 zeigt den typischen Verlauf der Kettfadenspannung während eines Webzyklus
von 360°. Auf der Ordinate ist die Kettzugkraft P in cN pro Kettfaden und auf der
Abszisse ist die Zeit t in Tausendstelsekunde eingetragen. Der Blattanschlag, bei
dem die Kettfadenspannung ein Maximum erreicht, ist jeweils mit B bezeichnet. Die
Kraftmessung pro Sensor S1 bis Sn (Fig. 3) erfolgt über einen festgelegten geeigneten
Bereich von kleiner oder gleich 360° jedes Webzyklus. Anstatt der Kraft kann auch
die in Fig. 5 schraffierte Fläche ausgewertet werden. Die optimale Länge des Messbereichs
wird vorzugsweise empirisch ermittelt, da sie von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise
Webmaschinentyp, Kettfadenmaterial, Kettspannung, Drehzahl der Webmaschine, Temperatur,
Luftfeuchtigkeit, und dergleichen beeinflusst ist.
[0023] In Fig. 6 ist die Auswertung und Regelung schematisch dargestellt. Man erkennt die
Sensoren S1 bis Sn, deren Ausgänge mit einer Digitalisierungsstufe 15 verbunden sind,
welche einen Verstärker und einen Analog/Digitalwandler enthält. Die Digitalisierungsstufe
15 enthält pro Sensor S1 bis Sn einen Ausgang 16, der mit einer Auswertestufe 17
verbunden ist, von welcher entsprechende Ausgänge 18 zu einer Steuereinheit 19 führen.
Ein weiterer Ausgang 20 der Auswertestufe 17 führt zu einem übergeordneten Datensystem
zur Prozesssteuerung und Prozessüberwachung. Die Steuereinheit 19 besitzt drei Ausgänge
21 bis 23, von denen der Ausgang 21 zur Kettablassvorrichtung 3 und der Ausgang 22
zum Antrieb M der Webmaschine WM führt. Der Ausgang 23 führt zu einem Anzeigebalken
24 für Kettfadenbruch.
[0024] Dieser Anzeigebalken 24 weist vorzugsweise pro Sensor S1 bis Sn eine Anzeige, beispielsweise
ein Lämpchen L1 bis Ln auf, so dass unmittelbar angezeigt wird, von welchem Sensor
ein Kettfadenbruch detektiert worden ist, was die Reparatur gebrochener Kettfäden
wesentlich erleichtert. Der Anzeigebalken 24 kann oberhalb der Kette an einer gut
einsehbaren Stelle angeordnet, er kann aber auch in das Fühlorgan F (Fig. 3) integriert
sein. Im letzteren Fall würde jeder Sensor S1 bis Sn ein Lämpchen L1 bis Ln aufweisen.
[0025] Ueber die Leitung 21 erfolgt eine Regelung der Kettablassvorrichtung 3 (Fig. 1)
anhand eines Soll/Istvergleichs der vorgegebenen und der gemessenen Kettspannung.
Ueber die Leitung 22 wird bei Kettfadenbruch die Webmaschine WM gestoppt.
[0026] Bei jedem Start der Webmaschine wird pro Sensor ein Referenzwert der Kettspannung
gebildet und in der Auswertestufe 17 gespeichert. Wenn ein Kettfaden bricht, wird
eine entsprechend kleinere Kraft gemessen. Unterschreitet diese den Referenzwert nur
einen gewissen vorgegebenen Betrag, dann wird dies als Detektion eines Kettfadenbruchs
interpretiert und die Webmaschine wird via Leitung 22 gestoppt. Wenn nach der Reparatur
des Bruchs der betreffende Kettfaden versehentlich in eine benachbarte Messzone eingelegt,
d.h. einem anderen Sensor zugeordnet wird, so entsteht daraus kein Problem, weil beim
Neustart der Webmaschine neue Referenzwerte gebildet werden.
[0027] Es besteht auch die Möglichkeit, die Referenzwerte jeweils pro Webzyklus zu messen
und zu speichern. Dann könnte man gegebenenfalls auf die Trennelemente T (Fig. 3)
verzichten, weil angenommen werden kann, dass sich die Kettfäden nicht innerhalb
eines Webzyklus zwischen den Sensoren verschieben. Man kann auch einen Quervergleich
über jeweils drei benachbarte Sensoren S1 bis S3, S2 bis S4, und so weiter, machen,
wodurch ein Wechsel eines Kettfadens vom einem zum anderen Sensor erkennbar wäre.
Hier genügt es, die Referenzwerte nur beim Start der Webmaschine zu speichern und
man kann trotzdem auf die Trennelemente verzichten.
[0028] Anstatt das Signal jedes Sensors getrennt oder gegebenenfalls zusammen mit den Signalen
seiner direkten Nachbarn auszuwerten, können die Messwerte auch addiert werden. In
diesem Fall würde in der Auswertestufe 17 ein Referenzwert für den Sensor S1, dann
für die Sensoren S1 + S2, und so weiter gebildet und mit den entsprechenden Messwerten
verglichen. Man kann auch die Mess- und Referenzwerte über ein Zeitfenster mitteln,
welches mit dem Schusseintrag oder mit der Fachbildung oder mit einem anderen Teil
des Webzyklus synchronisiert ist, und die Auswertung anhand einer Differenzbildung
zwischen zwei oder mehr als zwei Fenstern vornehmen. Eine weitere Möglichkeit besteht
in der Auswertung der Extremwerte (Amplituden) oder charakteristischer Wendepunkte
des Signals.
[0029] Der ausserodentliche Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin, dass auf
die konventionellen Kettwächterlamellen verzichtet werden kann. Das bedeutet, dass
auch die Verwendung der Vorrichtung als reiner Detektor für Kettfadenbrüche sinnvoll
und nützlich ist. Selbstverständlich bietet die Verwendung zur Regelung des Kettablasses
ebenfalls Vorteile, vor allem, wenn man bedenkt, dass der Kettablass noch immer nicht
befriedigend gelöst ist. Schliesslich eröffnet die Kraftmessung mit den einzelnen
Sensoren noch die Möglichkeit der Feinregulierung jeder Kettfadenschar pro Sensor,
was speziell im Bereich der Randkettfäden an der Gewebeleiste von nicht zu unterschätzender
Bedeutung sein kann.
1. Vorrichtung zur Messung der Kettspannung an Webmaschinen, mit einem über die Webbreite
reichenden und von den Kettfäden teilweise umschlungenen Fühlorgan für die Kettspannung
oder eine dazu proportionale Grösse, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Fühlorgan
(F) nebeneinander angeordnete Sensoren (S1 bis Sn) zur Messung der Spannung der am
jeweiligen Sensor anliegenden Kettfäden (2) aufweist, und dass für jeden Sensor eine
Auswertung der gemessenen Spannung erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis
Sn) druckempfindlich ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (Sl bis
Sn) durch piezoelektrische Sensoren gebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jedes Sensors
(S1 bis Sn) 0.5 bis 3, vorzugsweise 1 bis 2 cm beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Trennelemente (T) zur
geordneten Zuführung der Kettfäden (2) zu den einzelnen Sensoren (S1 bis Sn) vorgesehen
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis
Sn) und die Trennelemente (T) von einem gemeinsamen, schienenartigen Halter (12) getragen
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennelemente (T)
von einem in Laufrichtung der Kettfäden (2) unmittelbar vor dem Fühlorgan (F) angeordneten
Halter (11) getragen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan (F) auf
dem Streichbaum (4) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan (F) in
der Winkelhalbierenden des Winkels (a) zwischen der Ebene der auf den Streichbaum
(4) zulaufenden und der Mittelebene der von diesem ablaufenden Kettfäden (2) angeordnet
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine in Laufrichtung der Kettfäden
(2) vor dem Streichbaum (4) angeordnete Spannwalze für die Kettfäden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannwalze durch
eine gegensinnig zur Ablassrichtung des Kettbaums (1) angetriebene Bürstenwalze (10)
gebildet ist.
12. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Detektion von Kettfadenbrüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Signal jedes Sensors (S1 bis Sn) auf das Auftreten
einer sprunghaften Abnahme untersucht und jede derartige Abnahme als Bruch eines am
jeweiligen Sensor anliegenden Kettfadens (2) interpretiert wird.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Start der
Webmaschine (WM) für jeden Sensor (S1 bis Sn) ein Referenzwert der Spannung der zugeordneten
Kettfäden (2) gebildet, und dass die gemessene Kettspannung mit diesem Referenzwert
verglichen wird.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert und
die gemeinsame Kettspannung über einen Bereich kleiner oder gleich der Länge eines
Webzyklus bestimmt werden.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettzugkraft über
der Zeit aufgenommen und das betreffende Integral ausgewertet wird.
16. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettspannung über
ein mit dem Webzyklus synchronisiertes Zeitfenster gemittelt wird, und dass eine
Differenzbildung zwischen mindestens zwei Zeitfenstern erfolgt.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das
Signal jedes Sensors (S1 bis Sn) getrennt ausgewertet wird.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch einen Anzeigebalken
(24) mit einer Anzeige (L1 bis Ln) für Kettfadenbrüche für jeden Sensor (S1 bis Sn).
19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigebalken (24)
in das Fühlorgan (F) integriert ist.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (S1 bis
Sn) ein Anzeigemittel vorzugsweise ein Lämpchen (L1 bis Ln) aufweist.