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Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung der von den Kanten laufender
Warenbahnen abhängigen Maschinenteile, insbesondere der Einlaßkettenführung von
Gewebe-, Spann- und Trockenmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche
eine Kante einer laufenden Warenbahn aus Textilgewelbe, Papie!r, Kunststoff od.
dgl. abtastet, deren Stellung zu abhängigen Maschinenteilen ermittelt und je nach
der Abweichung von einer Sollstellung die für die Maschinenteile notwendige Steuerung
veranlaßt, welche zur Wiedererreichung der Sollstellung not'-wendig ist. Diese Aufgabe
tritt insbessondere bei der Einlaßkettenführung von Gewebespannr und trockenmaschinen
auf.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, welche die Stellung der Warenkanten
mechanisch, optisch (photoelektrisch) oder pneumatisch abtasten und damit den elektrischen,
pneumatischen oder mechanischen Steuerungsgeiber so beeinflussen oder betätigen
daß die Steuerung veranlaßt wird.
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Die mechanische Abtastung hat be!i dünnen Gewebebahnen den Nachteil,
daß die Warenkante nicht steif genug ist, um die notwendige Verstellkraft des Tasters
ohne Beulen in der Warenbahn aufzubringen. Photo elektrische Taster stellen zwar
diesen Nachteil ab, sind aber wegen der elektronischen Verstärkung, Fremdlichtausschaltung
und Spannungsstabilität kostspielig, und bei der Beseitigung von Störungen wird
die Hilfe eines meist nicht so schnell zur Verfügung stehenden Fachmannes benötigt.
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Bei pneumatischen Tastern wird die Warenkante durch einen oder mehrere
Luftströme blasend oder saugend abgetastet. Blasende Taster besitzen eine oder mehrere
Blasdüsen, denen mit geringem Abstand für den Durchtritt der Warenkante eine Auffangdüse
gegenüberliegt, welche den mehr oder weniger durchtretenden Luftstrom in einen Balg,
auf eine Membran oder ein sonstiges luftdruckempfindliches Steuerteil leitet.
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Eine neuere amerikanische Konstruktion arbeitet mit sich gegenüberliegenden
Blasstrahlen verschiedenen Druckes und Größe Der Luftstrom größeren Druckes kann
dabei denjenigen niedrigeren Druckes an seinem Austritt hindern, sobald nicht zwischen
ihnen eine Gewebekante schwebt. Die Düse niedrigeren Druckes ist über eine Drossel
mit der Düse höheren Druckes verbunden und an eine Membran angeschlossen.
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Saugende Taster besitzen eine zuweilen aufgeteilte Saugdüse, welche
über eine Drossel an ein Sauggebläse angeschlossen ist. Bei Abdeckung der Saugdüse
ändert sich der Unterdruck zwischen Düse und Drossel, so daß eine Membran oder ein
Queck&ilber-U-Rohr als Steuerteil an dieses Zwischenstück angeschlossen ist
Alle diese bekannten Konstruktionen leiden unter dem Mangel, daß die Luftdurchlässigkeit
der Gewebe trotz Drosselverstellung, Verstellung des Gegenzuges der Membran usw.
nicht genügend berücksichtigt werden kann So sind sie gerade für poröse Gewebe,
welche mit mechanischen Tastern nur ungenau ab getastet werden, im Betrieb unsicher
und deshalb in der Praxis nur selten anzutreffen.
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Bezeichnet man den Durchlässigkeitsgrad eines Gewebes mit a und definiert
ihn durch das Verhältnis der Summe aller kleineren, offenen Querschnitte zum Gesamtquerschnitt,
so ist a zwar nur schwer aus dem Gewebeaufbau zu ermitteln; doch vergleicht man
a mit dem Öffnungsgrad einer Meßdüse in einem Rohr, so ergibt sich die bekannte
Beziehung zwischen. Widerstandszahl A und Durchlässigkeitsgrad a zu -1. a2 Die Widerstandszahl
i eines Gewebes ist nuln leicht durch eine strömungstecmische Messung zu bestimmen,
da sie das Verhältnis zwischen dem Druckabfall dp vor und hinter dem Gebwebedurchtritt
und dem dynamischen Druck Pdyn vor oder hlinter dem Gewebe darstellt. Ein pneumatischer
Taster kann nur dann seine Aufgabe erfüllen, wenn er auch alle vorkommenden Gewebe
sicher steuert. So besitzt beispielsweise ein Tüllgewebe aus monofilem Polyamid
eine gemessene Widerstandszahl von Ä = 0,08, wodurch sich eine Durchlässigkeit von
a = 0,96 ergibt.
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Für die Arbeitsweise eines pneumatischen Tasters bedeutet eine Durchlässigkeit
von a = 0,96 bei halber Düsenabdeckung, der Sollstellung ein Öffnungsgrad der Düse
von 0,98 und für das Steuerteil die Aufgabe, bei a = 0,98 keine Schaltung, bei a
= 0,97 nach einer Seite und a = 0,99 nach der anderen Seite zu schalten.
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Diese Arbeitsgenauigkeit von 1 O/o kann von bisherigen Konstruktionen
nicht erfüllt werden, da bei ihnen alle in den Regelvorgang eingehenden Schwankungen
diese Toleranz übersteigen, z. B. der vom Wetter abhängige, atmosphärische Luftdruck,
welcher auf die Membran oder den Quecksilberschalter wirkt, die mechanische Reibung
der an dem Blasebialg angeschlossenen Teile, der mit der Bewegung der Membran sich
ändernde Federzug, der Unterdruck des Gebläses infolge Netzspannungs schwaidngen,
der Überdruck infolge Arbeitsungenauigkeit des Reduiierventils. Hierzu gehört auch
die Schwankung des Durchlässigkeitsgrad es selbst, da gerade die Maschenweite bei
Wirkwaren stark von der Spannung in Längs- und Querrichtung abhängt, welche bei
dem Einlauf in einen Spannrahmen sehr unterschiedlich ist.
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Eine neuere Konstruktion berücksichtigt zwar die Luitdurchlässigkeit
dadurch, daß ein B lastrahl die Gewebekante zweimal hintereinander abtasten muß,
wodurch die Verwendbarkeit verbessert wird, aber die grundsätzlichen Schsvierigkeiten
nicht beseitigt werden.
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Infolgedessen stellt diese Konstruktion gegenüber den vorgenannten
keinen wesentlichen Fortschritt dan Dagegen werden von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die bisherigen Nachteile sowohl in bezug auf die Luftdurchlässigkeit als auch in
den Regelvorgang eingehende Schwankungen vermieden, und sie bedarf keiner Einstellung
auf bestimmte Ge velbeeigenschaften und erfordert zudem geringen baulichen Aufwand.
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Das Tastprinzip stellt die gleichzeitige Anwendung der aus der Elektrotechnik
her bekannten, in die Strömungstechnik übertragenen Wheatstonelschen Brückenschaltung
und einer strömungstechnischen Kompensationsschaltung auf eine die Erfindung betreffende
Vorrichtung dar.
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Abb. I zeigt die Schaltung des Tastprinzips in einer Darstellung,
die aus der Elektrotechnik geläufig ist.
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Das Luftpotential besteht so zwischen 1 und 2, daß die Luft bei 1
in das System strömt und bei 2 abgesaugt wird. Der Knotenpunkt 1 stellt die im Raum
befindliche Luft, der Knotenpunkt 2 die Saugseiteeines GeZbtläses dar. Die Knotenpunkte
3 und 4 stellen die Tastkammer 3 und die Vergleichskammer 4 dar, welche durch eine
Nlembran 5 eine gemeinsame Wand haben. Zwischen den Knotenpunkten liegen paarweise
Strömungswiderstände, z. B. Düsen, und zwar zeigt 6 die Tastdüse, welche in der
Sollstellung in die freie, f, und abgedeckte Hälfte a zerfällt. Parallel zur Tastdüse
6 liegen die bei Betrieb mit Ware stets ganz abgedeckte Warenvergleichsdüse 7a und
die Ausgleichsdüse 7'. Die Größe der Düsen bzw. Strömungswiderstände sind so gewählt,
daß sowohl die Ausgleichsdüse 7f und die Warenvergleichsdüse 7a gleich der halben
Tasterdüse 6 sind. In der Sollstellung kompensiert sich die freie Hälfte f der Tastdüse
6 mit der Ausgleichsdüse 7f und die abgedeckte Hälfte 6a mit der Warenvergleichsdüse
7a. Zwischen den Kammern 3 und 4 und der Absaugung 2 liegen die Düsen 8 und 9, welche
als Paar zusammengehören, deshalb beide gleich groß sind und einen Strömungswiderstand
von beispielsweise drei Viertel der Tastdüse 6 haben.
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Da die Strömungswiderstände von 1 nach 2 bei Sollwertstellung in
den beiden parallelen Wegen über die Tastkammer 3 und der Vergleichskammer 4 paarweise,
d. h. jeweils vor und hinter den Kammern 3 und 4 gleich sind, ist der Druckunterschied
zwischen den Kammern 3 und 4 gleich Null, so daß die Membran 5 in Miftdstellung
bleibt. Sobald die Tastdüse 6 über die Hälfte abgedeckt ist, entsteht in der Tastkammer
3 ein größerer Unterdruck als in der Ver-
gleichskammer 4, so daß die Membran 5 zur
Tastkammer 3 gedrückt wird. Wird die Tastdüse 6 weniger als die Hälfte abgedeckt,
so wird die Membran zur Vergleichskammer gedrückt. Die Membran 5 kann beispielsweise
eine elektrische Kontakteinrichtung betätigen und wird damit zum Geber für die Steuerung.
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Ist die Stoffbahn zu Ende, so wird die Tastdüse 6 ganz frei, da aber
die Warenvergleichsdäse 70 ebenfalls ganz frei wird, bleiben die Strömungswiderstände
und der Unterdruck in den Kammern 3 und 4 gleich, die Membran in Mittelstellung
und die Steuerung in Ruhe. Die Aufgabe der automatischen Abschaltung der Steuerung
am Ende einer Warenbahn ist somit erfüllt.
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Ist die Ware luftdurchlässig, so liegt sie in der Sollstellung sowohl
über der abgedeckten Hälfte der Tastdüse 60 als auch über der Warenvergleichsdüse
7n, so daß die Strömungswiderstände 6a und 7a in stets gleicher Weise vermindert
werden. Die selbsttätige Kompensation der Luftdurchiässigkeit, d. h. die Aufgabe
der Unempfindl'ichkeit der Vorrichtung gegen verschiedene Warenbahnen mit unterschiedlicher
Luftdurchlässigkeit ist somit erfüllt. Verständlicherweise ist die Vorrichtung hierdurch
ebenfalls von Schwankungen im Unterdruck der Alrsaugung unempfindlich.
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Abb. II zeigt das Ausführungsschema, in welchem die in Abb. I benutzten
Kennzeichen übertragen sind.
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Der Knotenpunkt 1, die Außenluft, ist an allenAußenseiten der Vorrichtung
mit gleichem Potential vorhanden. 10 bedeutet die Warenbaum, deren Laufrichtung
senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Aus Darstellungsgründen ist die Warenbahn als
dickeres Gewebe gezeichnet und liegt nicht satt auf der Wand des Gehäuses. Die Warenvergleichsdüse
7a liegt weiter zur Bahninitte, damit sie auch bei extrem großen Schwankungen der
Warenbahn voll abgedeckt ist. Als Geber für die Steuerung ist beispielsweise eine
elektrische Kontakteinrichtung 11 angedeutet.
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Die konstruktive Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
mannigfach sein. Die Größe der Kammer 3 bestimmt weitgehend die Ansprechverzögering.
Es steht frei, den Kammern 3 und 4 einen anderen Platz, beispielsweise neben der
Warenbahn, zu geben und nur Ausläufer der Kammern zu den Düsen gehen zu lassen.
Ferner kann die Membran, der Geber oder beide sichtbar hinter oder in Glas angebracht
werden. Die Membran kann so angeordnet werden, daß ihre Bewegungsrichtung zur Ausschaltung
von Trägheitskräften senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Maschinenteils erfolgt,
auf dem die Vorrichtung montiert ist. Weiter kann die Gestaltung der Vorrichtung
von den Platzverhältnissen der Maschine, der sie dienen soll, abhängen. Die Strömungswiderstände,
welche hier stets als Düsen bezeichnet wurden, können als Blenden oder Drosseln
ausgeführt werden.
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Zur Regelung der Steuergenauigkeit läßt sich die Tastdüse 6 als schiitzförmige
Blende in einer kleinen, drehbaren Scheibe ausbilden.
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Die aufgeführten Merkmale sind nur Beispiele, wie die Vorrichtung
verändert werden kann, ohne die Grundlage dieser Erfindung zu verlassen.
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Aus der Abb. II ist zu erkennen, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung
die Aufgabe auf einfachste Weise erfüllt. Mit einem kleinen Gebläse in der Größenordnung
der von Haushalts staubsaugern werden selbst bei sehr durchlässigen Gewebebahnen
genügende Druckdifferenzen in den Kammern erreicht, ohne daß die Gefahr eines ungenügenden
Kontaktdrudees und folgenden Kontaktverschmorens bei einem
beispielsweisen
elektrischen Geber vorhanden wäre.
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Werden Membran und Ge;ber in einem Glasrohr angebracht, so kann die
Maschinenbedienung die Überprüfung und Beseitigung von Störungen ohne Hilfe durchführen.