DE4441067A1

DE4441067A1 - Regulierstreckwerk für Faserbänder an einer Strecke mit einem Einlaufmeßorgan

Info

Publication number: DE4441067A1
Application number: DE4441067A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Hartung; Fritz Dipl Ing Hoesel
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1995-06-22
Also published as: IT1271295B; JP3535242B2; ITMI942561A0; CH691382A5; US5544390A; JPH07207536A; ITMI942561A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Regulierstreckwerk für Faserbänder an einer Strecke mit einem Einlaufmeßorgan für eine Mehrzahl von einlaufenden Faserbändern, mindestens einem Verzugsfeld, einem Antriebssystem und einer Steuerung bzw. einer Regelung für das Antriebssystem, wobei die Steuerung bzw. die Regelung auf ein vom Einlaufmeßorgan geliefertes Meßsignal reagiert, um über das Antriebssystem den Verzug im genannten Verzugsfeld derart zu ändern, daß Masseschwankungen in Vorlagefaserbänder korrigiert werden.

Aus der EP-A-477 589 sind Regulierstreckwerke bekannt, wobei zwei Varianten zur Regulierung der Faserbänder beschrieben werden. Nach der ersten Variante sind zwei Meßorgane für die durchlaufende Fasermenge vorhanden, und zwar sowohl im Einlauf als auch im Auslauf. Am Einlauf der Strecke wird der Gesamtquerschnitt der eingespeisten Bänder von einem Meßkondensator als Einlaufmeßorgan gemessen. Die Fasermasse der Bänder zwischen den Kondensatorplatten, die beim Durchlauf (Geschwindigkeit z. B. 150 m/min) schwankt, wirkt als Veränderung des Dielektrikums. Die Schwierigkeiten bei der eingangsseitigen Messung bilden mit einen Grund dafür, daß die Regelung so ausgestaltet wird, daß Meßfehler im Rahmen einer adaptiven Regelung kompensiert werden. Dazu ist am Auslauf der Strecke ein weiteres Meßorgan (Auslaufmeßorgan) vorhanden. Meßtechnisch bedingte Probleme und Fehler werden im Rahmen der bekannten Regelung mitberücksichtigt, indem die Meßsignale des Auslaufmeßorgans zur Anpassung der Regelung an einlaufseitige Meßfehler berücksichtigt werden. Es ist somit zwingend erforderlich, daß ein Meßorgan vor und eines nach der Regelstrecke (im regeltechnischen Sinn), d. h. dem Hauptverzugsbereich, angeordnet ist, was anlagemäßig aufwendig ist. Außerdem ist die Laufzeit des Fasermaterials zwischen den Meßorten am Einlauf und am Auslauf zu berücksichtigen. Schließlich ist die Laufgeschwindigkeit des einzigen Faserbandes im Auslaufmeßorgan etwa 6-fach höher als die Laufgeschwindigkeit der mehreren Faserbänder im Einlaufmeßorgan. Die Berücksichtigung dieser Einflüsse bei hohen Geschwindigkeiten und kurzen Reaktionszeiten erfordert ganz erheblichen apparativ-regeltechnischen Aufwand.

Nach der zweiten Variante ist nur ein Auslaufmeßorgan vorhanden. Das Auslaufmeßorgan hat einen anderen Aufbau als das Einlaufmeßorgan und spricht direkt auf die Fasermasse (bzw.

auf den Querschnitt des Bandes) an. Das auslaufende Band wird mit einem Tastwalzenpaar mit einer Nut- und Federwalze komprimiert und dann die Dicke des komprimierten Fasermaterials als Maß für die auslaufende Bandmasse ausgewertet. Der Nachteil der Messung bei diesem Verfahren besteht darin, daß die Verdichtung des Fasermaterials u. a. auch von seiner Durchlaufgeschwindigkeit abhängig ist, d. h., das Meßsignal ist geschwindigkeitsabhängig. Geschwindigkeitsabhängigkeit bedeutet, daß dieselbe Bandmenge (z. B. 15 m) bei unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten unterschiedliche Meßwerte für die Dicke ergibt. Dieser Nachteil tritt bei Beschleunigen und Abbremsen der Maschine, d. h. bei Geschwindigkeitsänderungen, auf. Bei modernen Hochleistungsstrecken (mit Bandlaufgeschwindigkeiten von 1000 m/min und darüber) ist eine Kanne am Ausgang der Strecke in ca. 5 bis 7 m mit Faserband gefüllt, wobei zum Wechseln der Kanne die Betriebsgeschwindigkeit in einen Langsamgang oder bis zum Stillstand abgesenkt wird. Während des Abbremsvorganges - und während des Beschleunigungsvorganges entsprechend umgekehrt - werden ca. 10 bis 15 m Band in die Kanne eingefüllt, deren Dichte-Meßwerte in Folge der Geschwindigkeitsabhängigkeit unerwünscht beeinflußt sind. Dadurch ist auch der Ausgleich der Masseschwankungen der Faserbänder im Streckwerk beeinträchtigt. Nachteilige Folge ist u. a., daß die Messung bei der hohen Liefergeschwindigkeit des einzigen auslaufenden Faserbandes erfolgt, die ca. 6-fach höher als die Geschwindigkeit der einlaufenden Bänder ist. Noch schwerwiegender ist der Umstand, daß mit dem Auslaufmeßorgan keine automatische Optimierung durch Nachprüfen der Ergebnisse möglich ist, weil das Auslaufmeßorgan selbst die letzte Kontrolle über die erzielten Resultate darstellt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Regulierstreckwerk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet, das insbesondere anlagemäßig einfach ist und eine verbesserte Vergleichmäßigung der Faserbänder, insbesondere bei Änderung der Liefergeschwindigkeit, z. B. beim Abbremsen und Beschleunigen, ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird das Einlaufmeßsignal der Faserbandmasse direkt derart kompensiert, daß insbesondere geschwindigkeitsabhängige Fehler ausgeglichen sind. Dadurch, daß im Gegensatz zu den bekannten Regulierstreckwerken die Heranziehung eines Auslaufmeßorgans zur Regulierung vermieden ist, ist anlagemäßig eine wesentliche Vereinfachung erreicht. Hinzu tritt die Vermeidung des regeltechnischen Aufwandes zur Kompensation der Durchlaufzeit zwischen Ein- und Auslaufmeßorgan. Es erfolgt eine sichere Kompensation bzw. Korrektur bereits im Einlaufbereich, d. h. der einzige Meßort für die Regulierung ist vorverlegt. Die Kompensation erfolgt zudem allein bei den wesentlich geringeren Einlaufgeschwindigkeiten der mehreren Faserbänder, nicht jedoch bei den hohen Auslaufgeschwindigkeiten für das einzige auslaufende Faserband. Das Problem, daß das Auslaufmeßorgan wie im bekannten Fall zur Regulierung herangezogen wird und dadurch als Kontrollorgan des Reguliervorganges (Nachprüfung der Ergebnisse) ausfällt, tritt hier nicht auf. Im Ergebnis ermöglicht das erfindungsgemäße Regulierstreckwerk ein sehr einfaches Regulierverfahren, ist damit übersichtlicher und wirtschaftlicher.

Zweckmäßig wird das Meßsignal des Einlaufmeßorgans in Abhängigkeit von der Verzugshöhe angepaßt, welche auf dasjenige Faserbandstück ausgeübt wurde, das dieses Meßsignal verursachte. Vorzugsweise wird das Meßsignal des Einlaufmeßorgans in Abhängigkeit von der Liefergeschwindigkeit korrigiert. Mit Vorteil ist das Einlaufmeßorgan zum Feststellen des Querschnittes vom gelieferten Band geeignet. Bevorzugt steht die Steuer- bzw. Regeleinrichtung mit einem Speicherelement in Verbindung. Zweckmäßig sind in dem Speicherelement empirisch festgestellte Abhängigkeiten zwischen tatsächlichem Istwert der einlaufenden Fasermasse und der Liefergeschwindigkeit abgelegt. Vorzugsweise sind die Abhängigkeiten als Regelalgorithmus abgelegt. Mit Vorteil sind die Abhängigkeiten als Tabelle abgelegt. Bevorzugt sind die Abhängigkeiten für unterschiedliche Faserarten (Parameter) abgelegt. Zweckmäßig berechnet die Steuer- und Regeleinrichtung als Rechner aus dem verfälschten Einlaufmeßsignal für die Bandmasse ein korrigiertes Meßsignal und gibt dieses als tatsächlichen Ist-Wert für die Bandmasse aus. Vorzugsweise erfolgt die Berechnung des Signals für den tatsächlichen Ist-Wert nach der Beziehung Ist-Wert der Bandmasse = Meßsignal der Bandmasse - a·Liefergeschwindigkeit, wobei a ein Korrekturfaktor ist. Mit Vorteil ist ein Meßsignal, z. B. Sensor, für die Liefergeschwindigkeit der Faserbänder mit der Steuer- bzw. Regeleinrichtung verbunden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Regulierstrecke mit dem erfindungsgemäßen Regulierstreckwerk,

Fig. 2 schematisch die Verknüpfung und Korrektur des geschwindigkeits abhängigen Meßsignals x für die Faserbandmasse,

Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regulierstreck werkes und

Fig. 4 die Abhängigkeit zwischen dem Bandmassen-Meßwert und dem Bandmassen-Istwert für verschiedene Bandgeschwindigkeiten.

Fig. 1 zeigt eine Hochleistungsstrecke (Regulierstrecke) der Firma Trützschler, Mönchengladbach, beispielsweise die Hochleistungsstrecke HS 900 schematisch als Seitenansicht. Die Faserbänder 3 treten, aus nicht dargestellten Kannen kommend, in die Bandführung 2 ein und werden, gezogen durch die Abzugswalzen 4, 5 transportiert. Für die Wegauslenkung entsprechend auftretenden Bandänderungen ist der Abzugswalze 5 ein induktiver Wegaufnehmer 6 (Tauchkern, Tauchspule) zugeordnet. Das Streckwerk 1 besteht im wesentlichen aus der oberen Streckwerkseinlaufwalze 7 und der unteren Streckwerkseinlaufwalze 8, die dem Vorverstreckbereich 9 mit der Vorverstreckoberwalze 10 und der Vorverstreckunterwalze 11 zugeordnet sind. Zwischen der Vorverstreckoberwalze 10 mit der Vorverstreckunterwalze 11 und der Hauptverstreckoberwalze 13 und der Hauptverstreckunterwalze 15 befindet sich der Hauptverstreckbereich 12. Der Hauptverstreckunterwalze 15 ist eine zweite Hauptverstreckoberwalze 14 zugeordnet. Es handelt sich also um ein Vier-über-drei-Verstrecksystem.

Die verstreckten Faserbänder 3 erreichen nach Passieren der Hauptverstreckoberwalze 14 die Vliesführung 16 und werden mittels der Lieferwalzen 18, 18′ durch den Bandtrichter 17 gezogen, zu einem einzelnen Band zusammengefaßt und in nicht dargestellten Kannen abgelegt. Die Hauptverstreckwalzen 13, 14, 15 und die Lieferwalzen 18, 18′ werden durch den Hauptmotor 19 angetrieben, der über den Rechner 21 (Steuer- bzw. Regeleinrichtung) gesteuert wird. In den Rechner 21 gehen auch die durch das Meßglied 6 ermittelten Signale ein und werden in Befehle umgesetzt, die den Regelmotor 20 steuern, der die obere Abzugswalze 4, die untere Abzugswalze 5 sowie die Walzen des vorverstreckbaren Bereiches 9, also die Streckwerkeinlaufoberwalze 7, die Streckwerkeinlaufunterwalze 8, die Vorverstreckoberwalze 10 und die Vorverstreckunterwalze 11 antreibt. Entsprechend dem durch das Meßglied 6 ermittelten Werten der einlaufenden Fasermenge aus den Faserbändern 3 werden die dabei auftretenden Schwankungen gesteuert, über den Rechner 21 mittels des Regelmotors 20 durch Veränderung der Walzendrehzahlen an den Walzen 4, 5, 7, 8, 10, 11 ausgeregelt.

Die Abzugswalzen 4, 5 sind als Nut-Feder-Walzen ausgebildet, wobei im Spalt zwischen Nut und Feder das Fasermaterial komprimiert wird. Die Walze 5 ist federnd auslenkbar gelagert und wirkt mit dem induktiven Wegaufnehmer 6 zusammen , der die Wegauslenkungen in elektrische Signale umwandelt, die in den Rechner 21 eingehen.

Fig. 2 zeigt schematisch die Kompensation des geschwindigkeitsabhängigen Anteils einer Bandmassenmessung, wie sie am Einlauf der Strecke 1 zur Steuerung des Streckwerkverzuges eingesetzt wird. Vor dem Einlauf in das Streckwerk wird das zu verstreckende Material komprimiert und dann die Dicke des komprimierten Fasermaterials als Maß für die einlaufende Bandmasse ausgewertet. Da die Verdichtung des Materials u. a. auch von seiner Durchlaufgeschwindigkeit abhängig ist, ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung 21 vorgesehen, die die Geschwindigkeitsabhängigkeit des Meßsignals kompensiert. Dazu wird der Vorrichtung außer dem Meßsignal ein der Geschwindigkeit des durchlaufenden Bandes entsprechendes Signal zugeführt. Das Geschwindigkeitssignal wird durch einen (nicht dargestellten) Sensor, z. B. Tachogenerator, ermittelt. Aus diesen beiden Signalen wird durch die Vorrichtung 21 das geschwindigkeitsunabhängige Signal gebildet. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 21 ist es möglich, den Verzug im Streckwerk 1 geschwindigkeitsunabhängig zu steuern. Damit ist eine wichtige Voraussetzung geschaffen, auch beim Beschleunigen bzw. Abbremsen des Streckwerkes 1 den Verzug so zu steuern, daß die erzeugte Bandmasse konstant gehalten werden kann.

Nach Fig. 3 sind dem Hauptmotor 19 eine Motorregelung 22 und ein Tachogenerator 23 zugeordnet. Weiterhin sind dem Regelmotor 20 eine Motorregelung 24 (Drehzahlregelung) und ein Tachogenerator 25 zugeordnet. An die Steuer- und Regeleinrichtung 21 (Rechner mit Mikroprozessor) sind die Tastwalze 5 und ein Sollwertgeber 26 für die Liefergeschwindigkeit angeschlossen. Dem Regler 22 ist ein Sollwertgeber 27 für die Drehzahl des Motors 19 zugeordnet. Der Rechner 21 gibt den Sollwert für den Regler 24 vor.

Funktion:
Das von verschiedenen Einflüssen (z. B. Geschwindigkeit) verfälschte Einlaufmeßsignal x wird neben den anderen, den jeweiligen Maschinenzustand charakterisierenden Signalen, einem Mikrocomputer 21 zugeführt, dort wird es abhängig von der jeweiligen Liefergeschwindigkeit und sonstigen produzierenden Einflüssen so umgerechnet, daß diese negativen Beeinträchtigungen weitestgehend eliminiert werden. Dann wird dieses "bereinigte" Signal herangezogen, um die erforderlichen Drehzahlen der Streckwerkswalzen zueinander zu berechnen, damit ein Faserband der gewünschten Masse entsteht. Dieser Vorgang wird mehrere hundert Male in der Sekunde durchgeführt.

Bei der Umrechnung zur Eliminierung der Fehlereinflüsse geht man wie folgt vor:

1. In praktischen Versuchen werden die Einflüsse z. B. der Liefergeschwindigkeit und ähnlicher Parameter auf das abgelieferte Band ermittelt (Abweichungen).
2. Die ermittelten Abweichungen werden je nach Art in einen Rechenalgorithmus oder einer Tabelle z. B. in einem Speicher 28 des Rechners 21 abgelegt.

Beispiel a) Algorithmus

In Fig. 4 ist die Abhängigkeit zwischen dem Bandmasse-Meßwert und dem Bandmasse-Istwert y (Bandmasse als Bandnummer metrisch N_m in m/g bzw. Kehrwert in g/m) für verschiedene Liefergeschwindigkeiten V₁ bis V₄ (in m/min) dargestellt.

Meßwert x = Istwert y + a·Liefergeschwindigkeit v

Der gemessene fehlerbehaftete Wert (Meßwert) ist immer um den Betrag a·Liefergeschwindigkeit größer als der tatsächliche Istwert. Daraus ergibt sich, daß eine Fehlereliminierung durch eine Berechnung

Istwert y = Meßwert x-a·Liefergeschwindigkeit v

möglich ist. Der Faktor a entspricht z. B. der nach Punkt 1 in Versuchen ermittelten Abweichung.

b) Diese Methode findet Anwendung, wenn der Zusammenhang zwischen Meßwert und Istwert nicht eindeutig in eine Rechenformel (Algorithmus) gefaßt werden kann.

Liefergeschwindigkeit v m/min
Istwert y
0-50
Meßwert - 3,17
51-50	Meßwert - 2,95
56-80	Meßwert - 3,00
81-250	Meßwert - 3,20
25-500	Meßwert + 0,53
501-800	Meßwert + 0,91
801-900	Meßwert + 1,14

Generell ist natürlich auch eine Kombination der beiden unter a) und b) genannten Methoden möglich.

Im Ergebnis besteht ein wesentlicher Vorzug darin, ohne ein Auslaufmeßorgan auszukommen und trotzdem z. B. geschwindigkeitsabhängige Meßfehler kompensieren zu können.

Besondere Vorteile der Erfindung sind:

1) Es wird kein "Auslaufmeßorgan" gebraucht.
2) Das Einlaufmeßsignal x wird direkt derart kompensiert, daß geschwindigkeits abhängige Fehler ausgeglichen sind.
3) Das gesamte Verfahren ist sehr viel einfacher und damit auch übersichtlicher und kostengünstiger.

Das Einlaufmeßorgan kann auch gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 44 04 326 A1 ausgebildet sein, bei dem entsprechend Fig. 5 ein Tastelement 33 mit einer Tastfläche 34 für die Faserbänder 3 in einer Aussparung 29 der Bandführung 2 liegt und durch ein Drehlager 30 in seiner Position gehalten wird. Es ist mit einem Hebel 31 ausgerüstet, der durch eine in einem Widerlager 36 angeordnete Feder 32 beaufschlagt wird. Desweiteren greift an dem Hebel das Meßelement 6 an, das als Tauchspulinstrument mit Tauchspule 6a und Tauchkern 6b ausgeführt ist.

Claims

1. Regulierstreckwerk für Faserbänder an einer Strecke mit einem Einlaufmeßorgan für eine Mehrzahl von einlaufenden Faserbändern, mindestens einem Verzugsfeld, einem Antriebssystem und einer Steuerung bzw. einer Regelung für das Antriebssystem, wobei die Steuerung bzw. die Regelung auf ein vom Einlaufmeßorgan geliefertes Meßsignal reagiert, um über das Antriebssystem den Verzug im genannten Verzugsfeld derart zu ändern, daß Masseschwankungen in Vorlagefaserbändern korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (x) des Einlauforgans (4, 5) in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen angepaßt (y) wird, um von diesen Bedingungen hervorgerufene Wirkungen auf die Meßergebnisse auszugleichen.

2. Regulierstreckwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis (x) des Einlaufmeßorgans (4, 5) in Abhängigkeit von der Verzugshöhe angepaßt wird, welche auf dasjenige Faserverbandstück ausgeübt wurde, das dieses Meßsignal (x) verursachte.

3. Regulierstreckwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (x) des Einlaufmeßorgans (4, 5) in Abhängigkeit von der Liefergeschwindigkeit (v) korrigiert wird.

4. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufmeßorgan (4, 5) zum Feststellen des Querschnittes vom gelieferten Band (3) geeignet ist.

5. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (21) mit einem Speicherelement (28) in Verbindung steht.

6. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherelement (28) empirisch festgestellte Abhängigkeiten zwischen tatsächlichem Istwert (y) der einlaufende Fasermasse und der Liefergeschwindigkeit (v) abgelegt sind.

7. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeiten als Regelalgorithmus abgelegt sind.

8. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeiten als Tabelle abgelegt sind.

9. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeiten für unterschiedliche Faserarten (Parameter) abgelegt sind.

10. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung als Rechner (21) aus dem verfälschten Einlaufmeßsignal (x) für die Bandmasse ein korrigiertes Meßsignal berechnet und als tatsächlichen Istwert (y) für die Bandmasse ausgibt.

11. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Signals für den tatsächlichen Istwert (y) nach der Beziehung Istwert (y) der Bandmasse = Meßsignal (x) der Bandmasse - a·Liefergeschwindigkeit (v) erfolgt, wobei a ein Korrekturfaktor ist.

12. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßglied, z. B. Sensor, für die Liefergeschwindigkeit (v) der Faserbänder mit der Steuer- bzw. Regeleinrichtung (21) verbunden ist.

13. Regulierstreckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlaufmeßorgan die Bandführung (2) mit belastetem Tastelement (33), das an einem Tauchspulinstrument (6; 6a, 6b) angeschlossen ist, vorgesehen ist.