DE4315222A1 - Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags auf Kettbäume beim Direktbäumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags auf Kettbäume beim Direktbäumen oder Direktschären.

Beim Weben technischer Textilien werden Kettbäume eingesetzt, die auf Direkt-Bäum­ maschine (auch Direkt-Schärmaschinen genannt) mit Fäden bewickelt werden. Je nach Einstellung des Fadenauftrags und der Gleichmäßigkeit der Fadenverteilung quer zur Auftragsrichtung ergeben sich über die gesamte Breite, die der Innenbreite der Kettbäume entspricht, Abweichungen, die zu divergierenden örtlichen oder zonenweisen Durchmes­ sern führen. Diese Abweichungen können vom Bediener erst lange nach Überschreitung einer an sich tolerierbaren Abweichung erkannt und beseitigt werden. In der Regel muß die Maschine zu diesem Zweck stillgesetzt werden, was seinerseits zu neuen Unregel­ mäßigkeiten führt. Überdies kann die Auswirkung der vorzunehmenden Korrektur nur unzulänglich im voraus abgeschätzt werden, ein zweiter oder weitere Korrekturgänge schließen sich dann an.

Besonders die beiderseitige Randzone des Fadenauftrags an der jeweiligen Innenkante der, die Bewicklung begrenzenden Seitenflanschen des Kettbaums weist auch bei sorgfältiger Einstellung und Überwachung durch das Bedienpersonal in der Regel eigentlich unzulässige Unregelmäßigkeiten auf, die außer Unterschieden im Durchmes­ ser auch zu Faden-Einklemmung und Fadenverdrehung führen.

Auch bei sorgfältiger Korrektur durch das Bedienpersonal entstehen so Kettbäume, die über ihre Lieferlänge (Abwickellänge) partielle Unregelmäßigkeiten beinhalten. Die beim späteren Weben oder einer anderen Verarbeitungsform zu textilen Flächengebilden zu stark unterschiedlicher Einwebung, zu Bandenbildung, zu unregelmäßiger Oberflächen­ struktur usw. führen. Bei der hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit moderner Direktbäum­ maschinen entstehen so 200 bis 300 m lange Teilpartien der Kettbaumlieferlänge, die Unterschiede aufweisen.

Besonders gravierend macht sich das da bemerkbar, wo wegen der Breite der herzustellenden Gewebe der Kettbaum in zwei oder mehr Teilkettbäume aufgeteilt wird, die an völlig unterschiedlichen Stellen der Bewicklung völlig unterschiedliche Abweichun­ gen aufweisen.

Moderne synthetische Faserstoffe oder Glasfasern für Industrie-Textilien sind hinsichtlich ihrer Spannungs-Dehnungs-Charakteristik sehr empfindlich gegenüber divergierenden Fadenzugkräften, die als Folge abweichender Bewicklung bei der späteren Verarbeitung aber praktisch unvermeidbar sind. Sie führen zu Unregelmäßigkeiten in den so hergestellten textilen Flächengebilden.

Bedingt durch die Erfordernisse eines modernen Qualitäts-Kontroll- und Sicherungssy­ stems wie z. B. ISO9001 stößt die bisherige manuelle Vorgehensweise bei der Erkennung und Beseitigung von Unregelmäßigkeiten des Fadenauftrags auf immer mehr Qualitäts­ probleme. Es ist immer noch der Aufmerksamkeit und dem Fachwissen des Bedienper­ sonals anheimgestellt, Kettbäume mit den geringstmöglichen Unregelmäßigkeiten herzustellen.

Es wurden lediglich Verfahren bekannt, die mit zunehmender Bewicklungshöhe anstei­ gende Auslenkung der, die Bewicklungsbreite des Kettbaums begrenzenden Seitenschei­ ben zu kompensieren. Hierbei wird die Auslenkung gemessen und die Fadenauftragbreite um den gemessenen Betrag erhöht, ohne jedoch den Fadenauftrag selbst zu messen. Dies führt in der Regel zu Unregelmäßigkeiten über die Breite, da mit Verstellung der Breite alleine auch die Fadenverteilung geändert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich hingegen zur Aufgabe, die durch fehlerhaf­ ten Fadenauftrag bei der Bewicklung von Kettbäumen entstehenden Unregelmäßigkeiten unmittelbar nach Entstehung zu erkennen und die den Fadenauftrag direkt und/oder indirekt beeinflussenden Verfahrensgrößen im Sinne einer gegen Null gehenden Abwei­ chung zu verändern.

Erfindungsgemäß wird die Außenkontur des Kettbaums während des Fadenauftrags in einem vorgegebenen Abtastrhythmus quasikontinuierlich erfaßt und mit der idealen Sollinie verglichen. Diese ist eine Gerade, die sich parallel zur Wickelachse über die gesamte Breite des theoretisch möglichen Fadenauftrags erstreckt und deren Lage entsprechend der zunehmenden Bewicklungshöhe bei jedem Abtastzyklus neu berechnet wird. Zur Definition der Lage dieser Sollinie wird der mittlere Durchmesser aus den Einzelwerten der Außenkontur errechnet, durch den die Sollinie achsparallel verläuft.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Flächenanteile des außerhalb der Sollinie befindlichen Fadenauftrags und die innerhalb der Sollinie befindlichen Flächen­ anteile nach jedem Abtastzyklus neu berechnet.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach Vorliegen einer repräsentativen Anzahl von Außenkontur-Istlinien eine Trendberechnung der auftretenden Abweichun­ gen durchgeführt und bei erwarteter Überschreitung einer vorgegebenen Bandbreite ein Korrekturwert für eine, die Abweichung direkt und/oder indirekt beeinflussende Verfah­ rensgröße berechnet im Sinne einer vorausschauenden Regelung zur Rückführung der Trendkurve auf den Nullpunkt. Dadurch werden Abweichungen bereits korrigiert, ehe sie die vorgegebene Bandbreite erreicht oder überschritten haben.

Diese Trendberechnung wird fortlaufend mit jedem Abtastzyklus aktualisiert, so daß jede Trendänderung der Unregelmäßigkeiten des Fadenauftrags sofort innerhalb des Korrek­ tur-Algorithmus berücksichtigt werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein fadenspezifischer Verschiebefaktor für die Lage der Sollinie eingeführt, um den die, dem Außenkontur-Vergleich zugrundelie­ gende Sollinie für die Berechnung der Abweichungen verschoben wird. Dieser Faktor berücksichtigt die materialspezifischen und /oder herstellbedingten Eigenschaften des Fadenauftrags.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann gegeben, wenn innerhalb des Korrektur-Algorithmus bevorzugt eine Korrektur der beiderseitigen Randzonen erfolgt. Dies sind erfahrungsgemäß Problemzonen, in denen bis zu 50% aller Unregelmäßigkeiten auftreten.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die verschiedensten Meßsysteme zur vorzugsweise berührungsfreien Erfassung der Außenkontur verwandt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Als Meßsysteme werden vorzugsweise an sich bekannte Laser-Abstandtaster und Zeilen- oder Flächenkameras verwandt, die bevorzugt über die gesamte Breite des theoretischen Fadenauftrags traversieren und aus deren Meßergebnissen bevorzugt die Messungen verwandt werden, die einer rechtwinkligen Aufsicht auf den Fadenauftrag entsprechen.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist dann gegeben, wenn als Meßsystem eine Zeilen- oder Flächenkamera eingesetzt wird, die ein telezentrisches Objektiv aufweist. Dieses Meßsystem wird bevorzugt in der Mitte der Fadenauftragsbreite angeordnet und nur mit dem wachsenden Durchmesser gleichsinnig verschoben.

Anstelle des in Achsrichtung über die Fadenauftragsbreite traversierenden Meßsystems kann auch eine Vielzahl von an sich ortsfest angeordneten Meßelementen zur Erfassung der Außenkontur über die gesamte Breite des Fadenauftrags so verteilt werden, daß jedes eine begrenzte Zone der Außenkontur erfaßt und eine Verschiebung nur noch gleichsinnig mit der zunehmenden Bewicklungshöhe erfolgt. Bei dieser Ausführungsform wird die Gesamt-Außenkontur später aus einzelnen Teilbildern zusammengesetzt.

Eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann gegeben, wenn jeder Randzone der Außenkontur zusätzlich ein nicht traversierendes Meßsystem zu­ geordnet ist, wobei die beiden Meßsysteme so synchronisiert sind, daß die erfaßten Außenkonturen der beiden Randzonen echt miteinander verglichen werden können. Für den Mittelbereich kann dann entweder eine ebenfalls nicht traversierende Kamera verwandt werden oder eine nur über den zwischen den beiden gesondert erfaßten Randzonen liegenden Teil des Fadenauftrags traversierende. Auch bei dieser Ausfüh­ rungsform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die dem Vergleich zugrundelie­ gende Außenkontur aus Teilbildern zusammengesetzt.

Die Zeichnung Nr. 1 stellt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar als Querschnitt, die Zeichnung Nr. 2 zeigt den Schnitt hierzu in der Ebene 21 der Zeichnung Nr. 1.

Die Direktbäummaschine 1 weist einen Kettbaum 2 mit den beiderseitigen Begrenzungs­ scheiben 3 auf sowie eine Fadenauftrags-Einrichtung 8 mit den Fadenleitwalzen 5, 6 und der Verstellung 7 der Auftragsbreite. Sie kann ferner mit einer Preßwalze 23 ausgerüstet sein.

Die Meßebene 21 des Meßsystems 10 ist um 90 Grad zur Rotationsebene des Kettbaum 2 versetzt und steht somit senkrecht auf dieser. Das Meßsystem 10 ist auf einer Verfahreinheit 11 angeordnet, durch die es über den Antrieb 17 parallel zur Fadenauf­ tragsebene bewegt werden kann. Die Verfahreinheit 11 ist ihrerseits auf dem Verfahrsy­ stem 13, 15 bzw. 14, 16 in der Meßebene verschiebbar über den Antrieb 19. Die Positionserfassung für die aktuelle Position des traversierenden Meßsystems 10 entlang der Fadenauftragsebene erfolgt durch den Positionsgeber 18, während die Stellung innerhalb der Meßebene 21 durch den Positionsgeber 20 erfaßt wird.

Mit Start der Direktbäummaschine 1 verfährt das Meßsystem 10 über den Antrieb 19 in seine zunächst optimale Schärfeebene innerhalb der Meßebene 21. Als Meßsystem ist ein an sich bekannter Laser-Abstandtaster vorgesehen. Sobald das Meßsystem 10 seine Schärfebene erreicht hat, wird es fortlaufend oszillierend entlang der Fadenauftragsebene durch den Antrieb 17 bewegt, wobei es nunmehr während des gesamten Bäumens zwischen den beiden Endpunkten des Fadenauftrags fortlaufend traversiert. Während dieser Bewegung wird seine Position fortlaufend durch den Positionsgeber 18 erfaßt. An den vorgegebenen Abtastpunkten wird das Meßergebnis des Meßsystems 10 ausgelesen und in Außenkontur umgerechnet. Während des Meßvorgangs in der einen Richtung erfolgt weiterer Fadenauftrag, so daß sich bis zum Ende der Traversierung in dieser Richtung ein leicht ansteigender Verlauf der Außenkontur ergibt. Dies wird dadurch kompensiert, daß beim Rücklauf in entgegengesetzter Richtung eine Auslesung der Meßergebnisse in den gleichen Abtastpunkten erfolgt und die beiden Meßergebnisse, die zu jedem Abtastpunkt gehören, so verrechnet werden, daß eine mittlere Außenkontur entsteht.

Nach jedem Abtastzyklus, der aus einem abgeschlossenen Vor- und Rücklauf des Meßsystems 10 entlang der Fadenauftragsebene besteht, wird die vermessene Außen­ kontur dargestellt und das Meßsystem 10 innerhalb der Meßebene 21 so verstellt, daß mit Beginn des neuen Abtastzyklus seine optimale Schärfeebene wiederhergestellt ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des folgenden neuen Abtastzy­ klus der vorhergehende ausgewertet und die Lage der Sollinie nach dem mittleren Durchmesser ermittelt und die tatsächlichen Abweichungen der Außenkontur von dieser berechnet. Nach einem vorgegebenen Entscheidungsablauf erfolgt nun die Berechnung der Korrekturgrößen für die, den Fadenauftrag direkt und/oder indirekt beeinflussenden Verfahrensgrößen in Abhängigkeit von der Art der Abweichung und ihrer Lage innerhalb der Fadenauftragsebene. Diese Korrektur kann - in Abhängigkeit von der Ausrüstung der Direktbäummaschine - erfolgen z. B. über Lageverschiebung der Fadenschar, Fadenver­ kreuzung, Änderung der Breite der Fadenschar, Korrektur der Faden-Vororientierung, Änderung des Anpreßdrucks usw., ohne das erfindungsgemäße Verfahren hierauf einzugrenzen.

Sobald eine ausreichende Anzahl von aufeinanderfolgenden Außenkonturen vorliegt, führt das nicht weiter beschriebene Rechner-System zusätzlich eine Trendberechnung durch, bei der die wahrscheinliche Außenkontur weiterer, folgender Abtastzyklen ermittelt wird im Sinne einer vorausschauenden Anpassung der Korrekturgrößen. Diese Trendberechnung wird mit Vorliegen eines neuen Abtastzyklus aktualisiert. Diese vorausschauende Anpassung der Korrekturgrößen vermeidet ein fortlaufendes Pendeln der Korrektgrößen.

Die Zeichnung 3 stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Die Direktbäummaschine 1 weist einen Kettbaum 2 auf mit den beiderseitigen Begren­ zungsscheiben 3 sowie eine Fadenauftrags-Einheit 8 mit den Fadenleitwalzen 5, 6 und der Breitenverstellung 7. Sie kann ferner mit einer Preßwalze 23 ausgerüstet sein.

Die Meßebene 22 des Meßsystems 10, 24 verläuft parallel zur Rotationsebene des Kettbaums 2. Das Meßsystem 10 ist mit einem telezentrischen Objektiv 24 ausgerüstet und auf der Verschiebeeinheit 11 angeordnet, durch die es über den Antrieb 19 mit dem anwachsenden Fadenauftrag 12 auf der Führung 15 verschoben wird. Die tatsächliche Position des Meßsystems 10, 24 entlang der Führung 15 wird über den Positionsgeber 20 erfaßt.

Mit Start der Direktbäummaschine 1 verfährt das Meßsystem 10, 24, 11 über den Antrieb 19 solange, bis seine Erfassungsebene 22 der Position 26 entspricht, die die Außenlinie des leeren Kettbaums 2 darstellt. Durch das telezentrische Objektiv 24 wird die gesamte Fadenauftragsbreite des Kettbaums 2 gleichzeitig erfaßt und der Fadenauftrag abgebil­ det. Mit dem nun beginnenden Fadenauftrag 12 auf den Kettbaum 2 wird das Meßsystem 10, 24 entlang der Führung 15 so bewegt, daß seine Meßebene 22 dem wachsenden Fadenauftrag 12 folgt.

Die mit einer sehr hohen Scan-Rate erfaßte Außenkontur des Fadenauftrags 12 auf den Kettbaum 2 wird während des Bäumens kontinuierlich ausgewertet und dargestellt sowie weiterer Berechnung zugeführt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des neuen Abtastzyklus der jeweils vorhergehende ausgewertet, die Lage der parallel zur Rotationsebene des Kettbaums 2 verlaufenden Sollinie nach dem mittleren Durchmesser ermittelt und die Abweichungen der Außenkontur von dieser berechnet. Nach einem vorgegebenen Entscheidungsablauf werden nunmehr die im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bereits angeführten Korrekturgrößen ermittelt, die den Fadenauftrag direkt und/oder indirekt beeinflussen.

Die bereits erwähnte Trendberechnung wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt angewendet.

Die Zeichnungen und Beschreibungen stellen nur mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, ohne dieses jedoch einzugrenzen.

Alle sich aus der Beschreibung und/oder Zeichnung für den Fachmann ergebenden Einzelheiten werden als erfindungswesentlich betrachtet.

Abschließend werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Fadenauftrags beim Direktbäumen nochmals kurz zusammengefaßt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kettbäume weisen über ihre gesamte, gespeicherte Fadenlänge und Fadenauftragsbreite konstante und homogene Ablaufeigenschaften auf, die eine optimale Gestaltung der nachfolgende Produktionsab­ läufe gestatten. Alle beim Bäumen auftretenden Abweichungen werden unmittelbar nach ihrer Entstehung erfaßt und automatisch korrigiert. Es erlaubt die vollautomatische Herstellung qualitativ hochwertiger Kettbäume und kompensiert Maßabweichungen der Kettbäume, Fertigungstoleranzen der Fäden, Umwelteinflüsse, Bedienfehler usw. in vollautomatischen Entscheidungsabläufen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags auf Kettbäume, die auf Direktbäummaschi­ nen (Direktschärmaschinen) hergestellt werden, die ihrerseits Einrichtungen zur Beein­ flussung des Fadenauftrags aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bäumens die, durch den Fadenauftrag entstehende Außenkontur des Kettbaums erfaßt und mit der Sollinie, einer Geraden, verglichen wird, wobei diese sich parallel zur Wickelachse axial vorzugsweise über die gesamte Breite des Fadenauftrags erstreckt und auftretende Abweichungen automatisch ausgewertet werden, wobei die Darstellung vorzugsweise grafisch erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Außenkontor ein mittlerer Durchmesser des Fadenauftrags ermittelt wird und die zum Vergleich dienende Sollinie achsparallel durch diesen Durchmesser verläuft und nach jedem Abtastzyklus vorzugsweise ihre Lage neu berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Fadenauftrags bevorzugt in den beiden Randzonen gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenschwerpunkte der von Fäden bedeckten und der von Fäden nicht bedeckten Flächen innerhalb eines festgelegten Bandes des Außenkonturprofils ermittelt werden und die zum Vergleich dienende Sollinie achsparallel durch den mittleren Flächenschwerpunkt verläuft und nach jedem Abtastzyklus vorzugsweise ihre Lage neu berechnet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine auftretende Abweichung der Istlinie der Außenkontur von der Sollinie vorzugsweise dazu benutzt wird, die den Fadenauftrag beeinflussenden Verfahrengrößen nach einem vorgegebenen Entscheidungsablauf so zu verändern, daß der Verlauf der Istlinie des Fadenauftrags in jedem Punkt der Fadenauftragsbreite der über die gesamte Breite des Fadenauftrags sich erstreckenden, parallel zur Rotationsebene verlaufenden geradlinigen Sollinie entspricht.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erfassung der Außenkontur des Fadenauftrags vorzugsweise in einer Vielzahl von Abtastpunkten erfolgt, die gleichmäßig über die gesamte mögliche Faden­ auftragsbreite verteilt sind und die Erfassung der Außenkontur vorzugsweise während des Bäumens erfolgt, ohne die Maschine stillzusetzen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Flächenanteile der außerhalb der Sollinie befindlichen Fadenauftrags- Anteile und die innerhalb der Sollinie fehlenden Flächenanteile des Fadenauftrags nach jedem Abtastzyklus neu berechnet werden und das Ergebnis in einem Regelkreis dazu benutzt wird, die jeweiligen Flächenanteile gegen Null zurückzuführen.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach Erfassung der gesamten Außenkontur des Fadenauftrags den jeweils am Anfang und Ende der Außenkonturlinie liegenden beiderseiten Teilbereichen Priorität im Entscheidungsablauf zur Beseitigung der Abweichungen zukommt, wobei die jeweilige Länge der Endbereiche vorgebbar ist, und je nach Lage und Größe der Ab­ weichungen der Endbereiche von der Sollinie eine Korrektur der von den beiden Endbereichen eingeschlossenen Außenkontur erst erfolgt, wenn die Abweichungen in den beiden Endbereichen ein gewisse Bandbreite unterschritten haben, wobei diese bevorzugt automatisch in Abhängigkeit von der jeweils größten Abweichung von der Sollinie ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß bei Ermittlung von Abweichungen der erfaßten Außenkontur von der Sollinie zunächst eine Korrektur der, den Fadenauftrag beeinflussenden Verfahrens­ größen durchgeführt wird und anhand von nachfolgenden Abtastzyklen eine Trendbe­ rechnung erfolgt und je nach Ergebnis die Korrektur verringert oder erhöht wird, wobei die Trendberechnung vorzugsweise nach jedem neuen Abtastzyklus aktualisiert wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die Außenkontur des Fadenauftrags erfaßende Meßsystem vorzugs­ weise berührungsfrei arbeitet und seine Meßrichtung vorzugsweise senkrecht zur der Drehachse des Kettbaums verläuft.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das die Außenkontur des Fadenauftrags erfaßende Meßsystem vorzugs­ weise während eines Abtastzyklus parallel zur Drehachse des Kettbaums über die gesamte Länge des Fadenauftrags bewegt wird und die Berechnung der Außenkontur nach den Ergebnissen eines abgeschlossenen Abtastzyklus erfolgt, der aus Hin- und Rücklaufs des Meßsystems besteht und die Meßergebnisse der Außenkontur des Vor- und Rücklaufs in den gleichen Abtastpunkten miteinander so verrechnet werden, daß in diesen Punkten eine mittlere Außenkontur berechnet wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vorzugsweise eine Erfassung der Außenkontur durch ein Bildverarbei­ tungssystem erfolgt.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bevorzugt Zeilen- oder Matrixkameras verwandt werden.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die vorzugsweise Verwendung telezentrischer Objektive.