DE3734427A1 - Vorrichtung und verfahren zum weiterleiten einer materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Weiterleiten einer Materialbahn, insbesondere einer textilen Fadenschar, von einer ersten zu einer zweiten Transportwalze, wobei die Transportwalzen getrennte Antriebe zum Einstellen einer von der Differenz der Walzenumfangsgeschwindigkeiten abhängigen Längsspannung der Materialbahn besitzen, wobei eine Tänzerwalze quer zur Richtung der Längsspannung elastisch gegen die Materialbahn gedrückt ist, wobei ferner ein mit der Tänzerwalze gekoppelter Stellungsgeber vorgesehen ist, welcher eine der elastischen Auslenkung der Tänzerwalze entsprechende elektrische Ausgangsspannung an einem Gleichlaufregler liefert, und wobei der Gleichlaufregler die Drehzahl beider Transportwalzen, vorzugsweise über inkrementale Impulsgeber, überwacht und bei einer Drehzahlabweichung ein elektrisches Spannungs-Korrektursignal an einem der Transportwalzenantriebe liefert. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.

In der Textilindustrie und in der Papierindustrie wird häufig die Aufgabe gestellt, eine Materialbahn mit definierter Dehnung oder definierter Spannung weiterzuleiten. Probleme bereitet es, eine definierte Dehnung über alle Betriebszustände aufrechtzuerhalten, wenn der Elastizitätsmodul, z. B. in Abhängigkeit von der in der Materialbahn vorhandenen Restfeuchte oder in Abhängigkeit von der Feuchte der Umgebungsluft, schwankt. Es kann dann zu lediglich vom Elastizitätsmodul abhängigen Änderungen der Längsspannung der Materialbahn kommen, die zu Überdehnungen oder Antriebsüberlastungen einerseits oder zum übermäßigen Durchhängen der Materialbahn führen können. Ganz erhebliche Schwierigkeiten können sich in diesem Zusammenhang ergeben, wenn die Materialbahn aus einer Fadenschar, z. B. im Bereich der Webereivorbereitung der Textilindustrie, besteht, weil bei Anstieg der Materialspannung Fadenbrüche und bei zu starkem Absinken der Materialspannung Fadenverwicklungen der einzelnen Fäden auftreten können.

Aus den vorgenannten Gründen erscheint es wünschenswert, eine Steuerung des Gleichlaufs der beiden eingangs genannten Transportwalzen zu schaffen, die von der Dehnbarkeit der transportierten Materialbahnen abhängen. Eine entsprechende Regelung würde aber die universelle Anwendbarkeit der jeweiligen Transportvorrichtung beschränken, weil es bei vielen Materialien technologisch günstiger erscheint, mit konstanter Materialspannung zu produzieren.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlsteuerung der Transportwalzen zum Erzeugen einer langzeitstabilen Materialdehnung zu schaffen, die ohne mechanischen Umbau in eine als Materialspannungsregler zum Ausgleich eines schwankenden Elastizitätsmoduls ausgebildete Drehzahlsteuerung umschaltbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die eingangs genannte Vorrichtung darin, daß die elektrische Ausgangsspannung des Stellungsgebers der Tänzerwalze auf eine die Längsspannung der Materialbahn ermittelnde, speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) geschaltet ist und daß die speicherprogrammierbare Steuerung zum Ermitteln eines in den Gleichlaufregler einzuspeisenden Spannungs-Korrekturwert zwischen einem oberen und einem unteren Interventionspunkt ausgelegt ist.

Erfindungsgemäß wird die am Stellungsgeber der Tänzerwalze ermittelte elektrische Spannung auf einen Analog-Eingang der speicherprogrammierbaren Steuerung geführt, um die Materialspannung zu ermitteln. In der Steuerung wird nach Maßgabe eines vorgegebenen oberen und unteren Interventionspunktes ein - gegebenenfalls erforderlicher - Korrektur-Wert sowie die Polarität dieses Wertes bestimmt. Der Korrekturwert wird je nach Interventionsbereich in den Gleichlaufregler eingespeist. Wenn die Antriebe der Transportwalzen über inkrementale Impulsgeber zu überwachen sind, ist es zweckmäßig, den Korrekturwert vor dem Weiterleiten zunächst in eine proportionale Impulsfrequenz umzusetzen. Je nach Interventionsbereich kann der Korrekturwert in einen Meßgeberkanal des Leit- oder Folgegebers des Gleichlaufreglers eingespeist werden. Die zusätzlichen dem Gleichlaufregler zugeführten Meßimpulse gehen in die Drehzahlregelung des Folgeantriebs gewissermaßen als Feinsteuerung ein und sorgen dafür, daß die Regelstrecke zwischen den beiden Transportwalzen im Gleichlaufbereich stabilisiert wird.

Diese spannungsbegrenzte Dehnungssteuerung besitzt einen Gleichlaufbereich zwischen einem unteren und einem oberen Interventionsbereich der Materialspannung. Die Regelung beginnt also zu arbeiten, wenn der Gleichlaufbereich entweder den unteren Interventionspunkt in Richtung auf den unteren Interventionsbereich oder den oberen Interventionspunkt in Richtung auf den oberen Interventionsbereich der Materialspannung überschreitet. Wenn eine solche Vorrichtung bzw. Schaltung in einem Materialspannungsregler zum Ausgleich des schwankenden Elastizitätsmoduls umgestellt werden soll, ist es gemäß weiterer Erfindung erforderlich, den oberen und den unteren Interventionspunkt zusammen auf den gewünschten Arbeitspunkt der Materialspannung zu legen. Hierzu, aber auch zum Anpassen der vorgenannten Dehnungssteuerung an die Erfordernisse, insbesondere den Elastizitätsmodul, des jeweilig behandelten Materials, wird es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Interventionspunkte der Materialspannung verschiebbar auszubilden.

Anhand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung einer spannungsbegrenzten Dehnungssteuerung; und

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung einer Materialspannungs-Regelung.

Nach Fig. 1 wird eine Materialbahn 1, insbesondere eine textile Fadenschar zwischen zwei Transportwalzen 2 und 3 in Pfeilrichtung 4 gefördert. Es sei angenommen, die Materialbahn 1 werde zwischen den Punkten 5 und 6 geklemmt. Durch Wahl einer Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten der Transportwalzen 2 und 3 stellt sich eine Dehnung der Materialbahn ein. Der Dehnung entspricht nach dem Hooke'schen Gesetz eine Materialspannung (S), zu der eine durch eine Feder 7 belastete Tänzerwalze 8 die Gegenkraft F bildet. Nach dem Hooke'schen Gesetz ist die Auslenkung w der an einem in einem Lager 9 befestigten Arm 10 sitzenden Tänzerwalze 8 um so größer, je größer der Elastizitätsmodul bzw. Dehnungsmodul der Materialbahn 1 ist. Die Auslenkung w der Tänzerwalze 8 wird im Ausführungsbeispiel über einen als Potentiometer ausgebildeten Stellungsgeber 11 abgegriffen, in eine elektrische Spannung umgewandelt und einem Analogeingang 12 einer speicherprogrammierbaren Steuerung 13 zugeführt.

In der Steuerung 13 wird das Spannungssignal der Tänzerwalze 8 über einen Analog/Digital-Wandler 14 an einem Rechner 15 weitergeleitet, der die augenblickliche Materialspannung ermittelt und über einen Digital/Analog-Wandler 16 und einen Spannungs/Frequenz-Umsetzer 17 als Impulsfrequenz einem den Transportwalzen 2 und 3 zugeordneten Gleichlaufregler 18 zuführt. Ein Funktionsblock im Rechner 15 ermittelt die Richtung der Abweichung und ordnet die Korrekturimpulse dem jeweils richtigen Meßgeberkanal (28 bzw. 29 siehe unten) zu. Die entsprechende Wirklinie wird mit 19 bezeichnet.

Der Gleichlaufregler 18 dient an sich dazu, die Walzendrehzahlen der beiden Transportwalzen 2 und 3 zu koordinieren. Hierbei wird im Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Antrieb 20 der zweiten Transportwalze 3 als Leitantrieb auszubilden, von dem abhängig der Antrieb 21 der ersten Transportwalze 2 gewissermaßen als Folgeantrieb zu steuern ist. Der Leitantrieb 20 wird unmittelbar von der SPS 13 über eine Leitung 22 mit einem Sollwert versorgt und liefert seinerseits Steuersignale über eine Leitung 23 an den Gleichlaufregler 18. In diesen wird außerdem ein Dehnfaktor 24 eingegeben, so daß der Gleichlaufregler 18 in der Lage ist, den Folgeantrieb über eine Leitung 25 zu steuern. Zusätzlich werden im Ausführungsbeispiel die Drehwinkel der beiden Transportwalzen 2 und 3 über inkrementale Impulsgeber 26 und 27 überwacht, so daß der Gleichlaufregler 18 in der Lage ist, bei Drehzahl- und Drehwinkelabweichungen ein vorzeichenrichtiges additives Korrektur-Spannungs-Signal für den Folgeantrieb 21 zu liefern.

Erfindungsgemäß wird das von der Tänzerwalze 8 bzw. deren Stellungsgeber 11 gelieferte Spannungssignal nach Durchlauf durch die SPS 13 dazu ausgenutzt, nach Maßgabe eines vorher eingestellten oberen und unteren Interventionspunktes der Materialspannung einen gegebenenfalls erforderlichen Korrekturwert sowie die Polarität dieses Wertes in den Gleichlaufregler 18 einzugeben. Dieser Korrekturwert wird je nach Interventionsbereich in den Meßgeberkanal 28 des Folgegebers oder in den Meßgeberkanal 29 des Leitgebers im Gleichlaufregler 18 eingespeist. Zu diesem Zweck wird am Ausgang der SPS 13 ein Umschalter 30 vorgesehen.

Da die auf diese Weise von der SPS 13 zusätzlich in den Meßgeberkanal 28 bzw. 29 des Folge- oder Leitgebers gelieferten Impulse wie zusätzliche Meßimpulse wirken, wird die Drehzahl des Folgeantriebs 2 so verstellt, daß die Regelstrecke zwischen den Transportwalzen 2 und 3 sich auf den jeweils vorgesehenen Interventionspunkt stabilisiert.

In Fig. 2 wird ein entsprechendes Diagramm dargestellt. Das Diagramm zeigt in der Abszisse die in der SPS 13 ermittelte Materialspannung S und in der Ordinate die daraus berechneten und erzeugten positiven oder negativen an den Gleichlaufregler 18 abzugebenden Impulse I. Im Gleichlaufbereich 36 erfolgt keine zusätzliche Regelung. Wenn jedoch der untere Interventionspunkt 31 oder der obere Interventionspunkt 32 in Richtung auf den unteren Interventionsbereich 33 oder den oberen Interventionsbereich 34 überschritten wird, liefert die SPS 13 an den Meßgeberkanal 28 und 29 zusätzliche Meßimpulse, die eine Anpassung der Drehzahl des Folgeantriebs 2 bewirken.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Materialspannungsregler zum Ausgleich eines schwankenden Elastizitätsmoduls ausgebildet werden soll, brauchen die an sich zum Anpassen an die Materialeigenschaften verstellbaren Interventionspunkte 31 und 33 nach Fig. 3 lediglich zusammengedrückt und auf den gewünschten Arbeitspunkt 35 der Materialspannung S gelegt zu werden. Die Umschaltung von dem einen in das andere Produktionsverfahren kann daher ohne mechanischen Umbau der Vorrichtung erfolgen.

Bezugszeichenliste

 1 Materialbahn
 2 Transportwalze
 3 Transportwalze
 4 Pfeil
 5 Klemmpunkt
 6 Klemmpunkt
 7 Feder
 8 Tänzerwalze
 9 Lager
10 Arm (8)
11 Stellungsgeber
12 Analogeingang
13 speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
14 Analog/Digital-Umsetzer
15 Rechner
16 Digital/Analog-Umsetzer
17 Spannungs-Frequenz-Umsetzer
18 Gleichlaufregler
19 Wirklinie
20 Leitantrieb
21 Folgeantrieb
22 Leitung
23 Leitung
24 Drehfaktor
25 Leitung
26 inkrementaler Impulsgeber
27 inkrementaler Impulsgeber
28 Meßgeberkanal
29 Meßgeberkanal
30 Umschalter
31 unterer Interventionspunkt
32 oberer Interventionspunkt
33 unterer Interventionsbereich
34 oberer Interventionsbereich
35 Arbeitspunkt

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Weiterleiten einer Materialbahn (1), insbesondere einer textilen Fadenschar, von einer ersten zu einer zweiten Transportwalze (2, 3) wobei die Transportwalzen (2, 3) getrennte Antriebe (20, 21) zum Einstellen einer von der Differenz der Walzenumfangsgeschwindigkeiten abhängigen Längsspannung (S) der Materialbahn (1) besitzen, wobei eine Tänzerwalze (8) quer zur Richtung der Längsspannung elastisch gegen die Materialbahn (1) gedrückt ist, wobei ferner ein mit der Tänzerwalze (8) gekoppelter Stellungsgeber (11) vorgesehen ist, welcher eine der elastischen Auslenkung der Tänzerwalze (8) entsprechende elektrische Ausgangsspannung an einen Gleichlaufregler (18 liefert, und wobei der Gleichlaufregler (18) die Drehzahl beider Transportwalzen (2, 3), vorzugsweise über inkrementale Impulsgeber (26, 27), überwacht und bei einer Drehzahlabweichung ein elektrischer Spannungs-Korrektur-Signal an einen der Transportwalzenantriebs (20, 12) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ausgangsspannung des Stellungsgebers (11) der Tänzerwalze (8) auf eine die Längsspannung (S) der Materialbahn (1) ermittelnde, speicherprogrammierbare Steuerung (13) geschaltet ist und daß die speicherprogrammierbare Steuerung (13) zum Einstellen eines in den Gleichlaufregler (18) einzuspeisenden Spannungskorrekturwertes zwischen oberen und einem unteren Interventionspunkt (31, 32) ausgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interventionspunkt (31, 32) zum Anpassen an die Erfordernisse der Materialbahn (1), insbesondere von deren Elastizitätsmodul, verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Interventionspunkt (31, 32) bei Ausbildung als Materialspannungsregler zum Ausgleich eines schwankenden Elastizitätsmoduls auf einen einzigen Arbeitspunkt (35) der Materialspannung (S) zusammengelegt sind.

4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Dehnung der Materialbahn (1) über alle Betriebszustände aufrecherhalten wird.

5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine konstante Materialspannung unabhängig von Änderungen des Elastizitätsmoduls zwischen den Klemmpunkten (5, 6) der Transportwalzen (2, 3) aufrechterhalten wird.