DE602004012004T2

DE602004012004T2 - Anordnung des Streichbaums in einer Webmaschine

Info

Publication number: DE602004012004T2
Application number: DE602004012004T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe 24122 Casarotto; Maurizio 24020 Belingheri
Original assignee: Promatech SpA
Current assignee: Promatech SpA
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: EP1445363A2; ITMI20030182A1; EP1445363A3; DE602004012004D1; ATE387526T1; ES2303022T3; EP1445363B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Streichbaum für eine Webmaschine, speziell eine verbesserte Streichbaumanordnung, die eine Lastzelle (Kraftaufnehmer) zum Messen der durchschnittlichen Spannung der Kettfäden aufweist.
Wie bekannt ist, müssen die Kettfäden in einer Webmaschine zwischen dem Kettbaum und der Webebene geführt werden. Dies wird normalerweise mit einem Streichbaum erreicht, der sich über die ganze Breite der Webmaschine erstreckt und mithilfe dessen die Kettfaden aus einer im Wesentlichen vertikalen Ebene, die durch die Anordnung von Kettfäden definiert wird, die von dem im unteren Teil der Webmaschine befindlichen Kettbaum kommen, auf eine im Wesentlichen horizontale Ebene umgelenkt werden, die der Webebene entspricht, die für den Bediener bequem zugänglich ist und entlang der sich die Kettfadenwächtervorrichtung (1) befindet.
Angesichts der Tatsache, dass die Weblitzen während des zyklischen Betriebs der Webmaschine die Kettfaden zum Durchführen einer Pendelbewegung zwingen, die das Fach öffnet und schließt, damit der Schussfaden eingeführt werden kann, wird an den Kettfäden selbst ein entsprechendes Spannen und Lockern durchgeführt. Es muss möglich sein, diese Fäden gleichzeitig freizugeben oder wieder einzuziehen, um zu verhindern, dass sie zu stark gespannt werden bzw. zu locker bleiben, was die Qualität des hergestellten Gewebes sowie die Zuverlässigkeit der Webmaschine aufgrund möglicher Fadenbrüche beeinträchtigen würde.
Zu diesem Zweck kann der Streichbaum eine Schwingbewegung durchführen, um der Bewegung der Kettfäden zu folgen, und wird ja auch „Kettfädenspannvorrichtung" genannt. Im typischen Fall wird der Streichbaum durch die von den Kettfaden auf ihn ausgeübte Spannung aus seiner Gleichgewichtsposition gegen die Kraft einer Reihe von vorgespannten Federn, die durch geeignete Hebelkräfte wirken, verschoben. Ein Beispiel für eine Stützbaugruppe eines Streichbaums ist in den 4A und 4B zu sehen, die perspektivische Teilansichten des linken Endes (aus Sicht des Webmaschinenbedieners) eines Streichbaums im Stand der Technik, von inner- bzw. außerhalb der Webmaschine gesehen, sind.
Da die Schwingung des Streichbaums auch Dynamikprobleme einführt, die sich nicht leicht lösen lassen, wurden geniale Gelenk- und Aufhängungssysteme entwickelt, um in einer Anzahl von Umständen eine optimale Führung zu erzielen. Ein derartiger Streichbaum wird z. B. in EP-A2-1 031 652 im Namen der gleichen Anmelderin beschrieben.
Eine Streichbaumanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus EP 0 527 705 A1 bekannt.
Es ist aber zu beachten, dass die von den Weblitzen erzeugten Beanspruchungen nicht einmalig sind, da die Fäden auch bei jeder Wechselwirkung mit den mechanischen Elementen beansprucht werden, wenn auch nur aufgrund des Vorhandenseins von Reibung. Diese Spannungsschwankung ist nicht nur zeitabhängig, sondern steht auch im Verhältnis zur Position: eine Idee von der Komplexität derartiger Spannungen kann man aus den Diagrammen von 2 und 3 ableiten, die die Spannung im Verhältnis zur Zeit, in verschiedenen Webmaschinenbereichen bzw. die durchschnittliche Spannung in einer Querrichtung zur Webmaschine entlang ihrer Breite darstellen.
Daher kann man verstehen, wie schwierig es ist, die theoretischen Spannungen vorherzusagen und eine eindeutige Einstellung zu ermitteln mit dem Ziel, die gewünschten Ergebnisse hinsichtlich der Beanspruchungsoptimierung zu erzielen.
Daher ist der Stützrahmen des Streichbaums im typischen Fall ferner mit einem Verlagerungswandler ausgestattet, mit dessen Hilfe die Verlagerung des Streichbaums erkannt werden kann und somit ein Signal erhältlich ist, das zu der in den Kettfäden bestehenden durchschnittlichen Spannung im Wesentlichen proportional ist.
Eine Konstruktion gemäß dem Stand der Technik (4A und 4B) sieht das Montieren eines Streichbaums C auf einer Haupthalterung B1 an einem gelenkigen Gestänge B1-B2-B3 vor, die gegen eine Schraubenfeder A wirkt; des Weiteren befindet sich ein Näherungssensor S neben dem Ende des Stoßdämpfers A, das mit einem schmetterlingsförmigen elastischen Element F in Eingriff ist.
Das mit dem Näherungssensor erhaltene Signal – das ein Anzeichen für die Verlagerung des Endes des Stoßdämpfers A und daher für die Spannung ist, die von den Kettgarnen auf den Streichbaum C ausgeübt wird – wird dann durch Rückkopplung in eine Einstellschleife eingespeist, die entsprechend in die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Kettfadenspannungsreglerzylinder und der Gewebespannrollen eingreift, um die gewünschte Spannung zu erzielen. Als erste Annäherung kann sogar, Bezug nehmend auf 1, gefolgert werden:
wobei T_warp die Kettfadenspannung (N), W₁ die Winkelgeschwindigkeit der Gewebespannrolle (rad/s), W₂ die Winkelgeschwindigkeit des Kettfadenspannungsreglerzylinders (rad/s), R₁ der Radius der Gewebespannrolle (mm), r₂ der Radius des Kettfadenspannungsreglerzylinders (zeitabhängig, da das Garn abgezogen wird, mm), Ks_yarn die Steifigkeit pro Längeneinheit des einzelnen Kettfadens (N) und L_warp die geometrische Gesamtlänge der Kette (mm) ist. Aufgrund der äußerst hohen Trägheit des Kettbaums sind die Eingriffszeiten des Kettfadenspannungsreglerzylinders dergestalt, dass ein bedeutender Eingriff im einzelnen Webmaschinenzyklus verhindert wird: das bedeutet, dass es nicht so wichtig ist, den Istwert der Spannung zu erkennen und entsprechend zu handeln, sondern vielmehr ihren durchschnittlichen Wert.
Trotz dieser Einstellmöglichkeiten weist das System im Stand der Technik einige bedeutende Nachteile auf. Zuerst einmal neigt die Schmetterlingsfeder F, die speziell zum Erhalten des Näherungsmesswerts eingesetzt wird, zu Ermüdungsbruch und die Reproduzierbarkeit ihrer Steifigkeit (Elastizitätsmodul) lässt sich innerhalb Produktionslosen nur selten erreichen.
Übrigens wird das Ablesen des Sensors stromabwärts von der kinematischen Kette der verschiedenen Stangen B1, B2 und B3 durchgeführt, was Störungen hinsichtlich Reibung und daher hinsichtlich der unerwünschten Verzögerungen und Änderungen beim Messen des Spannungswertes einführt.
Übrigens wurde festgestellt, dass die Schmetterlingsfeder/Sensor-Baugruppe Probleme einer schlechten Messungsreproduzierbarkeit verursacht, wodurch es ziemlich schwierig wird, ein konstantes Verhältnis zwischen einem an der Webmaschine einzustellenden Einstellungsparameter und dem gewünschten Ergebnis zu finden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Anordnung des Streichbaums vorzusehen, dass ein Messwert der durchschnittlichen Spannung der Kettgarne gewonnen werden kann, der nicht von der Anwesenheit einer kinematischen Kette des Stützsystems beeinflusst wird und der mit der Zeit und zwischen einer Vorrichtung und der anderen ausreichend reproduzierbar ist.
Eine derartige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie mit ihren wesentlichen Merkmalen in dem beigefügten Hauptanspruch beschrieben wird.
Andere Erfindungsaspekte der Anordnung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben hervor, die beispielhaft und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1, wie bereits erwähnt, ein schematischer Seitenaufriss einer für eine Webmaschine typischen Konfiguration ist;
2, wie bereits erwähnt, ein Diagramm ist, das die zeitabhängige Kettfadenspannung in verschiedenen Webbereichen zeigt;
3, wie bereits erwähnt, ein Diagramm ist, das die durchschnittliche Spannung der Kettgarne gegenüber der Querposition entlang der Webmaschinenbreite zeigt;
4A und 4B, wie bereits erwähnt, perspektivische Teilansichten des linken Endes einer Anordnung des Streichbaums im Stand der Technik, von inner- bzw. außerhalb der Webmaschine gesehen, sind;
5 ein beispielhaftes Funktionsdiagramm einer Rückkopplungsschleife einschließlich der Vorrichtung der Erfindung ist;
6A, 6B und 6C eine Draufsicht, ein Seitenaufriss bzw. ein Vorderseitenaufriss einer erfindungsgemäßen Lastzellenvorrichtung sind;
7 eine Draufsicht eines Endes der erfindungsgemäßen Anordnung von oben ist;
8 ein Seitenaufriss des Endes von 7 ist;
9 eine Querschnittansicht gemäß der Linie IX-IX in 8 ist;
10 ein Seitenaufriss des linken Aufhängungssystems, auf dem die Anordnung der Erfindung montiert ist, von innerhalb der Webmaschine gesehen, ist und
11 ein Seitenaufriss einer linken Schulter der Webmaschine ist, auf der die Anordnung der Erfindung montiert ist.
Ein Streichbaum C ist an seinen beiden Enden auf eine an sich bekannte Weise auf Stütznabenvorrichtungen C₁ montiert.
Erfindungsgemäß hat jede Nabenvorrichtung C₁ einen Befestigungsflansch C₂, über den sie mittels Befestigungsschrauben V₁ und V₂ am Kraft aufbringenden Fuß 1 einer Torsionslastzelle befestigt ist.
Die Konstruktion der Torsionslastzelle ist in den 6A–6C deutlich dargestellt.
Der Kraft aufbringende Fuß 1 der Zelle ist im Wesentlichen T-förmig: an den zwei Armen 1a und 1b sind Löcher 1a' und 1b' angeordnet, in denen Schrauben V₁ und V₂ zum Befestigen des Befestigungsflansches C₂ in Eingriff gebracht werden. Vom Kraft aufbringenden Fuß 1 springt ein zylindrischer Körper 2 lotrecht vor, der z. B. einen Durchmesser von 45 mm hat. Zwischen diesem und dem Kraft aufbringenden Fuß 1 ist eine Aussparungsnut 3 bereitgestellt, in welche Dehnungsmesser eingebaut sind.
Die Nut 3 hat den Vorteil, dass sie einen „geschützten" physikalischen Bereich darstellt, in welchem die Dehnungsmesser platziert werden können, und darüber hinaus zulässt, dass der Verformbarkeitsbereich der Dehnungsmesser selbst optimal ausgenutzt wird (bei gleichen Lastbedingungen wird ein stärkeres Signal erreicht), aber ohne ihre Ermüdungsbeständigkeit und die des Lastzellenmaterials zu beeinträchtigen.
Vorzugsweise hat eine solche Nut einen reduzierten Durchmesser, z. B. 30 mm.
Die Dehnungsmesser haben für eine optimale Messung des Torsionsmoments eine Vollbrückenverbindung miteinander, die zusätzlich zu dem höheren Signal/Dehnungs-Verhältnis den Ausgleich der unerwünschten Folgen aufgrund von Biegung, Traktion und Druck zulässt.
Die erfindungsgemäße Lastzelle wurde beispielhaft durch mit Cyanacrylat-Klebstoffen aufgeklebte und in einem Bereich von ±40 μV ausgeglichene und mit einer 10-Volt-Versorgung betriebene Dehnungsmesser MM vom Typ J2A-06S11K350 (spezifisch für Wandler und kostengünstig) implementiert.
An dem zylindrischen Körper 2 ist eine Spannhülse 4 befestigt, die aus einem ringförmigen Spannteil 4a – das zwei durch ein Schraubelement 5 miteinander formschlüssige Backen bereitstellt – und einem dünneren Umschließungsteil 4b besteht, der sich vorzugsweise wenigstens über die gesamte Länge des zylindrischen Körpers 2 erstreckt.
Im oberen Teil des Spannteils 4a ist ferner ein Ansatz oder Flansch 6 vorgesehen, aus dem lotrecht ein Anschlagstift vorragt, der während des Montageschrittes nützlich ist.
Schließlich springt von dem ringförmigen Spannteil 4a eine stützende Halterung 8 abwärts vor, die die ganze Anordnung des Streichbaums mit einem geeigneten stützenden kinetischen Mechanismus der Webmaschine verbinden kann (10).
Wie man leicht verstehen kann, wird Dank der erfindungsgemäßen Anordnung die Spannung der Kettgarne T (11) auf den Streichbaum C ausgeübt, erreicht dann die Stützkonstruktion der Webmaschine durch die Lastzelle, die den Wert davon messen kann und ihn in ein elektrisches Signal umsetzen kann. Um die Anwendung eines für die Messbarkeit des Torsionslastzellensignals ausreichenden Torsionsmoments einzurichten, ist vorteilhaft die Achse des Streichbaums C in Bezug auf die Mittelachse des zylindrischen Körpers 2 der Lastzelle versetzt, was durch Projektionen O bzw. O' in 8 gekennzeichnet ist.
Das von der Torsionslastzelle kommende elektrische Signal wird dann in eine Rückkopplungsschleife, die an den Kettensteuerungen richtig eingreifen kann, insbesondere an den Motoren der Kettfadenspannungsreglerzylinder und der Gewebespannrolle, eingespeist und in ihr verarbeitet.
Eine beispielhafte Schaltung dieses Typs wird in 5 gezeigt. Das von der Lastzelle kommende Signal wird an einen Verstärker (A) angelegt, der die Aufgabe hat, das Signal in eine Reihe von Werten zu übersetzen, die von einem Spannungs-Frequenz-Umsetzer erwartet werden. Es ist zu beachten, dass der Verstärker aufgrund der unvermeidlichen Anwesenheit einer Schaltung vom Widerstand-Kondensator-Typ eine eigene Zeitkonstante hat, die daher bereits ein erstes Dämpfen des Eingangssignals verursacht. Das Signal wird dann von einem Spannungs-Frequenz-Umsetzer (V/F-Umsetzer) verarbeitet, der das vom Verstärker kommende analoge Spannungssignal in ein frequenzmoduliertes Signal übersetzt: die Ausgabe in Hertz ist proportional zur Eingabe in Volt. Das Frequenzsignal wird dann in einem geeigneten Mikroprozessor (MP) in eine digitale Information übersetzt: die Perioden des vom V/F-Umsetzer kommenden Signals werden über ein bestimmtes Zeitiintervall hinweg gezählt. Das Abtasten des Signals ist nicht kontinuierlich, wird aber in konstanten Zeitintervallen wiederholt. Da es nicht von der Zyklusperiode der Maschine abhängig ist, wird es asynchron genannt: z. B. findet es alle 10 ms statt, was eine ausreichend kurze Periode ist, um eine Fehlinterpretation des Signals zu verhindern. In einem Echtzeit-Controller (RTC) kann ein „Offset" (z. B. die Tarierung des Streichbaums) auf das vom MP kommende Signal angewendet werden und das Vorzeichen kann, falls notwendig, umgekehrt werden. In einem PID-Regler (PID: Proportional-, Integral-, Derivative) wird das vom RTC kommende Signal t mit einer voreingestellten Referenzspannung verglichen: der erhaltene Fehler wird sowohl in seinem Proportional-Glied – für größere Änderungen verwendet (z. B. beim Starten der Webmaschine) – als auch in seinem Integral-Glied – zum Ausgleichen der Schwingungen um den voreingestellten Referenzwert – untersucht; jedes dieser beiden Glieder hat einen eigenen assoziierten Eingriffskoeffizienten: der diesen Parametern zugewiesene Wert ist für den richtigen Betrieb der Anlage eindeutig wichtig. Das Ausgangssignal des PID-Reglers wird zum Einstellen des Kettbaumantriebs und somit der Spannung der Kettfäden am Streichbaum verwendet, was eine bestimmte Reaktion der Lastzelle ergibt, was wiederum ein durch Rückkopplung in die Schleife einzuspeisendes Korrektursignal erzeugt, und so weiter, bis eine Konvergenz hin zu einem optimalen Wert erreicht wird.
Der vom PID-Regler kommende Fehlerwert wird vorzugsweise durch Variieren eines einzelnen Parameters korrigiert, bei dem es sich um den so genannten fiktiven Kettbaumauslöseradius handelt (auch Übersetzungsverhältnis genannt, d. h. das Verhältnis von Webmaschinenzyklen zu Kettbaumumdrehungen): wenn die Spannung niedriger ist als der voreingestellte Wert, wird der fiktive Kettbaumauslöseradius vergrößert (=> der Kettbaum wird verlangsamt), wenn die Spannung höher ist, wird der Radius verkleinert (=> der Kettbaum wird beschleunigt). Auf diese Weise werden die Korrektur der tatsächlichen Variation des Kettbaumradius und die der Variation der Spannung in denselben Parameter transportiert. Sollte die Webmaschine mit einem falschen Kettbaumradiuswert starten, wäre das System in jedem Fall in der Lage, richtig zu funktionieren und den Wert des fiktiven Radius zu berichtigen, bis er nahe dem Ist-Wert liegt.
Dank der erfindungsgemäßen Anordnung, die gute Proportionalität und ausgezeichnete Reproduzierbarkeit gewährleistet, ist es möglich, eine gewisse Proportionalität zwischen der vom Bediener eingestellten „Zahl" und der tatsächlichen Kettfadenspannung zu erhalten, insbesondere proportional zu der in cN ausgedrückten durchschnittlichen Spannung.
Tatsächlich wird dieses System, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht von der durch Hebelkräfte oder durch den stützenden kinetischen Mechanismus eingeführten Reibung beeinflusst, da das Messen zwischen dem Streichbaum und der Halterung 8 am Schwingungsdrehpunkt stattfindet. Übrigens können die Schmetterlingsfeder und der entsprechende Sensor, die in Vorrichtungen im Stand der Technik eine beträchtliche Fehlerquelle bildeten, entfernt werden.
Die Anmelderin konnte eine erfindungsgemäße Anordnung praktisch beschaffen, die es mittels einer einzelnen Zelle ermöglicht, den gesamten Bereich von möglichen Spannungen abzudecken, von den niedrigsten bis zu den höchsten, der – in Bezug auf das Torsionsmoment an der Zelle – auf 20 ÷ 770 Nm geschätzt wird, sowie das Torsionsmoment aufgrund der Masse des Streichbaums, das je nach der Länge des Streichbaums 24 ÷ 116 Nm beträgt. Mit diesen Vorgaben verwendete und übertrug die Lastzelle immer ein Signal von wenigen mVolt korrekt, das anschließend in der oben beschriebenen Schaltung geeignetermaßen aufbereitet und verstärkt wurde. Auch die Detektionsreproduzierbarkeit war hervorragend, die maximale Abweichung lag im Bereich von 1%.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben illustrierte spezifische Ausgestaltung begrenzt ist, die nur ein nichtbegrenzendes Beispiel für den Umfang der Erfindung darstellt, sondern dass eine Anzahl von Änderungen vorgenommen werden können, die alle innerhalb der Reichweite einer fachkundigen Person liegen, ohne aus dem Schutzbereich der Erfindung zu gelangen.

Claims

Streichbaumanordnung für Webmaschinen, von der Art mit einem oszillierend auf einem Suspensionsmechanismus montierten und weiter mit einem Sensor, der die durchschnittliche Spannung der darauf getragenen Kettfäden erkennt, versehen Streichbaum (C) – der Kettfäden (T) trägt, die von einem Kettbaum kommen –, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Torsionslastzelle ist, die zwischen dem Streichbaum (C) und dem Suspensionsmechanismus angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1), wobei die Längsachsen (O) des Streichbaums parallel zu, aber in Bezug auf die Detektionsachse (O') der Torsionslastzelle versetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 1) oder 2), wobei der Streichbaum (C) an seinem Ende an einer Stütznabeneinrichtung (C₁) rotierend montiert ist, die an einem jeweiligen Kraft aufbringenden Fuß (1) der Lastzelle befestigt ist, wobei die Lastzelle wiederum in einer Befestigungsbuchse (4) an einem Träger (8) des Suspensionsmechanismus befestigt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Signalausgang von der Lastzelle in eine Rückkopplungssteuerschleife der Kettfadenspannung geführt ist.
Anordnung nach Anspruch 4), wobei die Steuerschleife auf die Steuerungen des Kettbaummotors und/oder eines Motors der das Gewebe spannenden Walze der Webmaschine wirkt.
Anordnung nach Anspruch 5), wobei die Steuerschleife ausschließlich auf den gedachten Radius der Bahn des Kettbaums einwirkt.
Webstuhl von der Art mit wenigstens einem Streichbaum zwischen einem Kettbaum und dem Webbereich, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter eine Anordnung wie in einem der vorangehenden Ans räche beansprucht aufweist.