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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE WEIGHT OF AN ENDLESS FLOW OF WEB-SHAPED FIBER MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/110145
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device for measuring the weight of an endless flow of web-shaped fiber material, which is conveyed on a circulating conveyor belt, wherein a signal corresponding to the weight of the fiber material on the conveyor belt is generated by means of an associated measuring system and said signal is used in particular to control a machine that processes the fiber material. According to the invention, a signal corresponding to the mass per unit area and the weight per unit area of the material is determined downstream of the measuring system (GS, TBW) of the conveyor belt (TBW) in the conveying direction. The signal is considered in the evaluation of the weight signal detected in the area of the circulating conveyor belt (TBW). In addition, a signal of a measuring device (M) for determining the mass per unit area and the weight per unit area of the fiber material (F, V) is fed to an evaluating device (A), wherein the measuring device (M) is arranged downstream of the conveyor belt (TBW) in the conveying direction.

Inventors:
DOERING REINHOLD (DE)
RUEBENACH BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2011/000133
Publication Date:
September 15, 2011
Filing Date:
February 11, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ERKO TRUETZSCHLER GMBH (DE)
DOERING REINHOLD (DE)
RUEBENACH BERNHARD (DE)
International Classes:
D01G21/00; D01G23/04; D01G23/06; D01G31/00; D04H1/70
Foreign References:
DE3913733A11990-03-29
DE29909016U12000-10-05
EP0635589A11995-01-25
FR2794475A12000-12-08
US5802674A1998-09-08
EP2014813A12009-01-14
DE2506061A11975-09-11
DE10252203A12004-05-27
DE102007014694A12008-10-09
DE102008022817A12009-11-12
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Messung des Gewichtes eines endlosen Stro- mes bahnförmigen Fasermaterials, welches auf einem umlaufenden

Transportband gefördert wird, wobei mittels einem zugeordneten Messsystem ein dem Gewicht des auf dem Transportband befindlichen Fasermaterials entsprechendes Signal gebildet und dieses insbesondere zur Steuerung einer das Fasermaterial verarbeitenden Maschine verwendet wird,

gekennzeichnet durch,

in Transportrichtung des Fasermaterials wird dem Messsystem des Transportbandes nachgeordnet ein der Flächenmasse, dem Flächengewicht des Materials entsprechendes Signal ermittelt, welches bei der Auswertung des im Bereich des umlaufenden Transportbandes erfassten Gewichtssignals Berücksichtigung findet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

gekennzeichnet durch,

das dem Flächengewicht des Materials entsprechende Signal wird ausgangs einer das Fasermaterial verarbeitenden Maschine ermittelt, welche dem Transportband nachgeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 ,

gekennzeichnet durch,

die Ermittlung der Flächenmasse, des Flächengewichtes erfolgt nach einem radiometrischen Messprinzip.

4. Verfahren nach Anspruch 1

gekennzeichnet durch,

neben der Flächenmasse, dem Flächengewicht wird ebenfalls die Breite der Bahn des Fasermaterials, des Vlies sowie die Geschwindigkeit der Bahn ermittelt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , bestehend aus einem endlos umlaufenden Transportband, auf welchem Fasermaterial transportiert wird, wobei das Transportband mit einem zugeordneten Messsystem eine Bandwaage bildet, und einer mit dem Messsystem in Signalverbindung stehenden Auswerteeinrichtung, zur Bestimmung des Gewichtes an Fasermaterial,

gekennzeichnet durch,

der Auswerteeinrichtung (A) wird zusätzlich ein Signal einer Messvorrichtung (M) zur Bestimmung der Flächenmasse, des Flächengewich- tes des Fasermaterials (F, V) zugeführt, wobei die Messvorrichtung (M) in Transportrichtung dem Transportband (TBW) nachgeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch,

die Messvorrichtung (M) zur Bestimmung der Flächenmasse, des Flächengewichtes ist Ausgangs einer das Fasermaterial (F) verarbeitenden Maschine (KR, KL) angeordnet, welche dem Transportband (TBW) nachgeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch,

die Auswerteeinrichtung (A) ist mit der Steuerung (ST) der das Fasermaterial (F, V) verarbeitenden Maschine (KR, KL) verbunden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch,

die das Fasermaterial (F, V) verarbeitende Maschine ist eine Krempel (KR) und/oder ein Kreuzleger (KL).

9. Vorrichtung nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch,

die Messvorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichtes ist ein quer zur Förderichtung des Fasermaterials bewegbar aufgehängter Messkopf (M).

10. Vorrichtung nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch,

die Messvorrichtung (M) zur Bestimmung des Flächengewichtes ist eine radiometrisch arbeitende Messvorrichtung.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Gewichfes eines endlosen Stromes bahnförmigen Fasermaterials Die Erfindung betrifft Verfahren zur Messung des Gewichtes eines endlosen Stromes bahnförmigen Fasermaterials sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- bzw. des Vorrichtungsanspruches. Aus der DE 10 2007 014 694 A1 ist eine Vorrichtung zum Transportieren einer Faserschicht zu einer Krempel bekannt. Die Transportstrecke beginnt bei einem Rütteischachtspeiser, der Fasern auf einem ersten Transportband ablegt. Über ein weiteres angetriebenes Transportband gelangt die Faserschicht zu dem umlaufenden Trans- portband einer Bandwaage und von da zum Einzug einer Krempel. In der Bandwaage erfolgt über dort angebrachte Messeinrichtungen, Sensoren die Ermittlung von dem Gewicht der auf dem Band der Bandwaage befindlichen Faserschicht entsprechenden Signalen. Die Signale werden einer Steuerung zugeführt, welche diese in Verbin- dung mit Geschwindigkeitssignalen der Krempel verarbeitet, derart, dass durch die Krempel ein gleichbleibend, gleichmäßiges Faservlies gebildet wird.

Die von der Bandwaage bezüglich seinem Gewicht zu analysierende Faserschicht wird von einem in Transportrichtung vorherigen Transportband auf das Transportband der Bandwaage übergeben, und anschließend von der Bandwaage an ein weiteres, nachgeordnetes Transportband, welches der Speisung einer Krempel dient. In den Übergabebereichen verlaufen die Umlenkwalzen der entsprechenden Transportbänder parallel zueinander. In einem zwickeiförmigen Zwischenraum wird die Faserschicht von dem einen auf das nachfolgen- de Transportband ungestützt übergeben. Je nach Faserstärke, Masse des Faserflors, der Struktur und Zusammensetzung der Faserschicht entstehen in den Übergabebereichen Verzüge, welche durch die dadurch bedingten Spannungen zu einer Verfälschung des Messergeb- nisses der Bandwaage führen.

Diese Messfehler können durch einen Korrekturfaktor ausgeglichen werden. Dieser ist zu ermitteln und der Auswerteeinrichtung zuzuführen. Da, wie angedeutet, die Faserparameter einen entscheidenden Einfluss auf den Fehlerwert haben, muss für jedes Fasermaterial, für jede Mischung ein eigener Korrekturwert generiert werden, was gerade bei häufigem Materialwechsel aufwändig ist.

Aus der DE 10 2008 022 817 A1 ist eine Vorrichtung zum Zuführen von Fasern zu einer Textilmaschine bekannt, bei der Fasern über einen Schacht auf einer als umlaufendes Transportband ausgebildeten Abzugseinrichtung abgelegt werden. Unterhalb des Schachtes wird das Gewicht der darauf abgelegten Fasern mit einer ersten Messeinrichtung gemessen und entsprechend die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes gesteuert. So kann beispielsweise einer nachgeschalteten Öffnungseinheit eine konstante Fasermasse pro Zeiteinheit zugeführt werden.

Diese bekannte Vorrichtung besitzt neben der ersten Messeinrichtung in Förderrichtung der Fasern hinter dem Schacht eine zweite Messeinrichtung. Bedingt durch das von der Art der Fasern bedingte Verhalten der Fasern innerhalb des Schachtes bzw. im Bereich der Ablage der Fasern auf dem Transportband kann durch die erste Messeinrichtung nicht das korrekte Gewicht ermittelt werden. Durch die zweite Messeinrichtung in einem Bereich, in dem die Fasern den Schacht verlassen haben, wird die tatsächliche auf dem Band befindliche Fa- sermenge gemessen. Durch diese Primär- und Sekundärmessung erfolgt eine differenzierte Steuerung des Faserstromes.

Die vorliegende Erfindung geht somit aus von einem Verfahren zur Messung des Gewichtes eines endlosen Stromes bahnförmigen Fasermaterials, welches auf einem umlaufenden Transportband gefördert wird, wobei mittels einem zugeordneten Messsystem ein dem Gewicht des auf dem Transportband befindlichen Fasermaterials entsprechendes Signal gebildet und dieses insbesondere zur Steuerung einer das Fasermaterial verarbeitenden Maschine verwendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Verfahrens- bzw. des Vorrichtungsanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in Transportrichtung dem Messsystem des Transportbandes nachgeordnet ein der Flächenmasse, dem Flächengewicht des Materials entsprechendes Signal ermittelt wird, welches bei der Auswertung des im Bereich des umlaufenden Transportbandes erfassten Gewichtssignals Berücksichtigung findet.

Weiterbildend sind die folgenden Maßnahmen vorgesehen:

- das dem Flächengewicht des Materials entsprechende Signal wird ausgangs einer das Fasermaterial verarbeitenden Maschine ermittelt, welche dem Transportband nachgeordnet ist. Bei der das Fasermaterial verarbeitenden Maschine handelt es sich bevorzugt um eine Krempel, und / oder einen Kreuzleger. Bei der Auswertung des im Bereich des umlaufenden Transportbandes erfassten Gewichtssignals findet somit der Flächengewichtswert des durch die Krempel und / oder den Kreuzleger produzierten Vlies Verwendung. - die Ermittlung der Flächenmasse, des Flächengewichtes erfolgt nach einem radiometrischen Messprinzip. Bekannte Messprinzipien zur Bestimmung der Flächenmasse verwenden Isotopenstrahlungs- quellen wie Promethium, Krypton oder Strontium. Es wird die durch das Material durchtretende bzw. vom Material zurückgestrahlte Strahlung erfasst, wobei aus der Intensität der jeweiligen Strahlung die Flächenmasse des Vlies ermittelbar ist. Je nach Vliesmaterial sind auch optische Messverfahren verwendbar.

- neben der Flächenmasse, dem Flächengewicht wird ebenfalls die Breite der Bahn des Fasermaterials, des Vlies sowie die Geschwindigkeit der Bahn ermittelt. Aus der Flächenmasse, der Breite der Faser- bzw. Vliesbahn sowie der Geschwindigkeit lässt sich der Massendurchsatz errechnen, also die Masse an Faser- bzw. Vliesmaterial pro Zeiteinheit.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem endlos umlaufenden Transportband, auf welchem Fasermaterial transportiert wird, wobei das Transportband mit einem zugeordneten Messsystem eine Bandwaage bildet, und einer mit dem Messsystem in Signalverbindung stehenden Auswerteeinrichtung, zur Bestimmung des Gewichtes an Fasermaterial.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Auswerteeinrichtung zusätzlich ein Signal einer Messvorrichtung zur Bestimmung der Flächenmasse, des Flächengewichtes des Fasermaterials zugeführt wird, wobei die Messvorrichtung in Transportrichtung dem Transportband nachgeordnet ist. Weiterbildend sind die folgenden Maßnahmen vorgesehen:

- die Messvorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichtes ist aus- gangs einer das Fasermaterial verarbeitenden Maschine angeordnet, welche dem Transportband nachgeordnet ist.

- die Auswerteeinrichtung ist mit der Steuerung der das Fasermaterial verarbeitenden Maschine verbunden und somit ist Teil eines Regel- Systems, durch welchen die Steuerung und insbesondere die Steuerung der Geschwindigkeit der das Fasermaterial verarbeitenden Maschine erfolgt.

- die das Fasermaterial verarbeitende Maschine ist eine Krempel und/oder ein Kreuzleger.

- die Messvorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichtes ist ein quer zur Förderichtung des Fasermaterials bewegbar aufgehängter Messkopf.

- die Messvorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichtes ist eine radiometrisch arbeitende Messvorrichtung.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese- hen, dass das bahnförmige Fasermaterial eine Faserschicht ist, welcher durch einen Speiser (Rüttelschachtspeiser, Krempelspeiser) auf einem ersten Transportband abgelegt wird. Diese Faserschicht wird dann an ein zweites umlaufendes Transportband übergeben, welches mit einem zugeordneten Gewichtsmesssystem eine Bandwaage bil- det. Anschließend erfolgt eine weitere Übergabe der Faserschicht an den Einzug einer Krempel. Der durch die Krempel gebildete Flor wird durch einen Kreuzleger zu einem Vlies vorgesehener Dicke gelegt. Ausgangs des Kreuzlegers ist eine die Flächenmasse, das Flächengewicht des Vlieses ermittelnde Messeinrichtung angeordnet, welche nach einem radiometrischem Wirkprinzip arbeitet. Das Messsystem ist auf einer quer zur Bewegungsrichtung der Vliesbahn verlaufenden Traverse aufgehängt und führt während der Messung periodische Hin- und Herbewegungen über die Breite der Vliesbahn aus. Dadurch sind neben den Flächengewicht auch die Homogenität der Vliesbahn sowie Dichteschwankungen erkennbar. Ferner kann die Breite der Vliesbahn bestimmt werden.

Bei dem hier beschriebenen Beispiel werden die Signale des Flä- chenmesssystems und das Geschwindigkeitssignal ausgangs des Kreuzlegers dazu verwendet, die Ergebnisse des Gewichtsmesssystems der Bandwaage eingangs der Krempel zu korrigieren. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass gemäß der Masseerhaltung das zeitliche Mittel des Massenstroms (Masse pro Zeiteinheit) ausgangs des Kreuzlegers gleich dem zeitlichen Mittel des Massenstromes eingangs der Krempel (Massestrom über Bandwaage) ist. In der Theorie ist das Verhältnis der erwähnten Masseströme gleich eins.

Der Massestrom ausgangs des Kreuzlegers ergibt sich aus dem Produkt Flächenmasse, Warenbreite und der Produktionsgeschwindigkeit. Die Warenbahnbreite wird hierbei fortlaufend durch das Flä- chenmesssystem selbst ermittelt, indem die sich beim Überfahren der Ränder der Vliesbahn einstellenden Signalsprünge erfasst und mit den . Positionssignalen des Messkopfes verarbeitet werden. Die Produktionsgeschwindigkeit ist bekannt und liegt als ein entsprechendes Signal der Steuerung der Krempel / des Kreuzlegers vor bzw. wird mit einem separaten Geschwindigkeitsgeber erfasst.

Aus dem Verhältnis des Massestroms ausgangs des Kreuzlegers und dem Massestrom eingangs der Krempel lässt sich ein Korrekturfaktor bestimmen, der zur Bestimmung des Gewichtes der auf der Bandwaage befindlichen Faserschicht dient. Anschaulich ist durch die erfindungsgemäße Verfahren ein Korrekturfaktor bestimmbar, der angibt, um wie viel der Gewichtswert der Faserschicht im Bereich Bandwaage tatsächlich höher oder niedriger als der lediglich mittels Bandwaage ermittelte Messwert liegt.

Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild der erfindungsgemäßen Lösung. Fig. 2 eine Draufsicht auf die Förderstrecke nach Figur 1. Ein Rütteischachtspeiser RSS erzeugt eine bahnförmige Faserschicht F auf einem ersten Transportband T1. Dieses erste Transportband T1 ist um eine Umlenkwalze U1 geführt und gibt in diesem Bereich die Faserschicht F an ein Transportband TBW weiter, welches um Umlenkwalzen UA, UB gespannt in Richtung des Pfeils um- läuft. Parallel zur Umlenkwalze UB verläuft eine weitere Umlenkwalze U2, welche ein weiteres Transportband T2 spannt. Im Bereich der Umlenkwalzen UB, U2 wird die Faserschicht F von dem Transportband TBW zu dem weiteren Transportband T2 übergeben. Dieses Transportband T2 ist mit einer in der Zeichnung nur angedeuteten Krempel KR gekoppelt und speist diese.

Der Krempel KR direkt nachgeordnet ist ein ebenfalls nur angedeuteter Kreuzleger KL, der den von der Krempel gebildeten Flor zu einem Vlies V legt. Das Vlies V weist ausgangs des Kreuzlegers KL eine Geschwindigkeit v auf, welche mittels eines Geschwindigkeitssensor SV bestimmt wird. Bei dem Geschwindigkeitssensor SV handelt es sich bspw. um eine mit dem Vlies V in Kontakt stehende Messrolle, welche mit einem Inkrementalgeber verbunden ist.

Über die Vliesbahn V erstreckt sich eine TraverseT, welche einen Messkopf M trägt, mittels dem das Flächengewicht des Vlieses V bestimmt wird. Der Messkopf M sowie der Geschwindigkeitssensor SV stehen mit einer Auswerteeinrichtung A in Signalverbindung, welche die Elektronik zur Auswertung der Signale aufweist. Der Elektronik der Auswerteeinrichtung A wird ebenfalls ein Signal der Bewegungs- Steuerung des Messkopfes M zugeführt, so dass die Bewegung des Messkopfes M erfasst und in Verbindung mit dessen Messsignalen die Breite der Vliesbahn V bestimmbar ist. In den Figuren ist angedeutet, dass das Signal der Bewegungssteuerung des Messkopfes M der Traverse T, welche entsprechende Antriebsmittel aufweist, ent- nommen wird.

Die Auswerteeinrichtung A ermittelt aus dem Signal des Messkopfes M die Flächenmasse q des Vlies V z.B. in der Einheit [kg/m 2 ]. Ebenfalls wird durch Auswertung des Bewegungssignals des Messkopfes M die Breite b der Vliesbahn V ermittelt - Einheit [m]. Letztlich liefert der Geschwindigkeitssensor SV ein Geschwindigkeitssignal, welches in einen Geschwindigkeitswert v umrechenbar ist - Einheit [m/h].

Aus den nun bekannten Größen ist der Massendurchsatz Am/At im Bereich des Messkopfes M bestimmbar, also wie viel Masse Am an Vlies V pro Zeiteinheit At ausgangs des Kreuzlegers KL gefördert wird. Rechnerisch ergibt sich also:

Am/At = q b · v.

Das um die Umlenkwalzen UA und UB gespannte Transportband TBW wirkt mit einem Gewichtssensor GS zusammen, derart, dass das Transportband TBW eine Bandwaage bildet. Durch den Gewichtssensor GS wird die Belastung des zwischen den Umlenkwalzen UA, UB gespannten Abschnittes des Transportbandes TBW erfasst - beispielsweise der Durchhang des Bandes. Auch können die Um- lenkwalzen UA, UB mit Kraftmesseinrichtungen gekoppelt sein und so das Messsystem für die Belastung des Transportbandes TBW der Bandwaage bilden. Die Darstellung des Gewichtssensors GS ist somit rein prinzipiell. Der Gewichtssensor GS steht in Verbindung mit der Auswerteeinrichtung A, in welcher aus dessen Signal die Masse der auf der Bandwaage befindlichen Faserschicht F ermittelt wird. Aus bereits erläuterten Gründen ist dieser so ausschließlich über die Bandwaage erfass- te Wert fehlerbehaftet.

Die Auswerteeinrichtung A erfasst den über die Bandwaage ermittelten Massewert der Faserschicht F über die Zeit und bildet die den über die Bandwaage in Richtung Krempel K, Kreuzleger KL laufenden Massestrom Am/At , d.h. die Masse Am Fasern pro Zeiteinheit At- Einheit [kg/h].

Aus dem Vergleich der Masseströme ergibt sich ein Korrekturfaktor k:

Mit diesem Korrekturwert k ist aus dem aktuellen, mittels der Sensorik GS der Bandwaage ermittelten Messwert der tatsächliche Massewert der Faserschicht F ermittelbar, welcher der Steuerung ST des Antriebes der Krempel KR zugeführt und zur Geschwindigkeitssteuerung verwendet wird. Dazu ist die Auswerteeinrichtung A mit der Steuerung ST der Krempel KR verbunden. Der derartig ermittelte Masse- wert kann ferner auf einer Anzeige eines nicht dargestellten Maschinenterminals dargestellt werden, über den die zur Produktion vorgesehenen Werte eingestellt werden. Figur 2 ist eine Darstellung der Förderstrecke nach Figur 1 in einer prinzipiellen Darstellung von oben. Angedeutet ist insbesondere, wie die Bestimmung der Breite b der Vliesbahn durch den traversierenden Messkopf erfolgt, nämlich durch periodisches Abfahren über die gesamte Länge der Traverse T - die Messwertsprünge an den Rändern der Vliesbahn V werden in Verbindung mit den Bewegungssignalen der Messkopfsteuerung zur Ermittlung der Breite b der Bahn ausgewertet.

Bezugszeichenliste:

RSS Rütteischachtspeiser

F Faserschicht

T1 erstes Transportband

U1 Umlenkwalze (erstes Transportband)

T2 zweites Transportband U2 Umlenkwalze (zweites Transportband)

TBW Transportband (Bandwaage)

UA Umlenkwalze (Transportband Bandwaage) UB Umlenkwalze (Transportband Bandwaage)

GS Gewichtssensor (Bandwaage)

A Auswerteeinrichtung

ST Steuerung

KR Krempel

KL Kreuzleger

V Vlies, Vliesbahn

M Messvorrichtung, Messkopf

T Traverse

SV Geschwindigkeitssensor

v Geschwindigkeit Vliesbahn

b Breite Vliesbahn