DE102017110225A1

DE102017110225A1 - Schneidzeug und Verfahren zum Betrieb desselben

Info

Publication number: DE102017110225A1
Application number: DE102017110225.6A
Authority: DE
Inventors: Hanns Peter Spaniol; Thorsten Maywald; Timo Finken
Original assignee: Heusch GmbH and Co KG
Current assignee: Heusch GmbH and Co KG
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-15
Also published as: TWI796332B; ES2890705T3; CN110691677A; CN110691677B; TW201900980A; WO2018206340A1; EP3595852B1; EP3595852A1

Abstract

Offenbart ist zunächst ein Verfahren zum Betrieb eines Schneidzeugs mit einem um eine Längsachse (2) rotierenden Scherzylinder und auf dem Scherzylinder angebrachten Scherspiralen (13), mit einem Untermesserträger, der ein parallel zu der Längsachse (2) verlaufendes Untermesser trägt, wobei ein Zustand des Schneidzeugs gemessen wird, und wobei an jeder Scherspirale (13) ein Scherpunkt (16), in dem ein zwischen Scherspirale (13) und Untermesser geführtes Schnittgut tangential zu dem Scherzylinder abgeschert wird, kontinuierlich von einem Einlaufende (6) zu einem Auslaufende (7) des Untermessers wandert. Offenbart ist weiterhin ein solches Schneidzeug 1.Um den Betriebszustand des Schneidzeugs zu beurteilen wird vorgeschlagen, dass der Zustand zwischen Untermesser und Untermesserträger gemessen wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betrieb eines Schneidzeugs mit einem um eine Längsachse rotierenden Scherzylinder und auf dem Scherzylinder angebrachten Scherspiralen, mit einem Untermesserträger, der ein parallel zu der Längsachse verlaufendes Untermesser trägt, wobei ein Zustand des Schneidzeugs gemessen wird, und wobei an jeder Scherspirale ein Scherpunkt, in dem ein zwischen Scherspirale und Untermesser geführtes Schnittgut tangential zu dem Scherzylinder abgeschert wird, kontinuierlich von einem Einlaufende zu einem Auslaufende des Untermessers wandert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein solches Schneidzeug.
Solche Verfahren und Schneidzeuge werden zum Scheren der Oberfläche von Flächenware wie Textilien, Teppichen, Fellen und Pelzen verwendet, um insbesondere eine gleichmäßige Florhöhe bzw. Faserlänge zu erzeugen. Das Schneidzeug mit den auf den Scherzylinder aufgezogenen helixförmigen Scherspiralen wird als Einheit in eine Schermaschine eingebaut. Im Betrieb der Schermaschine rotiert der Scherzylinder mit den Scherspiralen tangential gegen das Untermesser. Die Scherspiralen laufen über die Schneidkante des Untermessers und bilden entlang der Schneidbahn an der Unterkante einen fortlaufenden Scherenschnitt. Die Flächenware wird über einen Schertisch der Schermaschine derart an die Schneidkante herangeführt, dass über die gewünschte Florhöhe überstehende Faseranteile zwischen Scherspirale und Untermesser geführt und abgetrennt werden.
Der Betriebszustand des Schneidzeugs wird in den bekannten Verfahren im Wesentlichen durch das Bedienpersonal anhand von Schnittproben, der durch das Zusammenwirken von Scherzylinder und Untermesser entstandenen Laufbahn und von anhand von charakteristischen Laufgeräuschen der Schermaschine beurteilt. Korrekturen nimmt das Bedienpersonal zumeist manuell vor, insbesondere wird die Position des Untermessers zum Scherzylinder durch Spannbügel, Stellschrauben oder andere mechanische Verstelleinrichtungen eingestellt.
WO 95/31596 A1 , US 5,379,497 A und US 3,941,986 A schlagen vor, am Schneidzeug die Höhe des Schneidspalts zwischen Untermesser und Scherzylinder zu messen und abhängig von den Messergebnissen einzustellen.
Im Hintergrund der Erfindung schlägt EP 1 798 011 A1 vor, in einer Rotationsschneidmaschine die zwischen Schneid- und Gegenwalze wirkenden Andruckkräfte, Abstände oder Temperaturen sowie Positionsänderungen zu messen. EP 1 442 652 B1 und EP 1 080 629 B1 schlagen vor, an einem Häcksler eine Schwingung des Untermessers bzw. einen durch Funkenschlag über den Schneidspalt fließenden Strom zu messen, daraus die Höhe des Schneidspalts zu ermitteln und diesen ggf. nachzustellen. EP 0 172 467 A2 schlägt vor, an einer Erntemaschine die Höhe des Schneidspalts durch Näherungssensoren zu messen.
Wissenschaftliche Untersuchungen betreffen die Temperatur des Untermessers und die Schallemissionen der Schneidmaschine.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betriebszustand des Schneidzeugs zu messen.
Lösung
Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der Zustand zwischen Untermesser und Untermesserträger gemessen wird. Zwischen Untermesser und Untermesserträger sind die Messelemente einerseits sehr nah am Scherpunkt zwischen Untermesser und Scherzylinder - also an der zur Beurteilung des Betriebszustands wichtigsten und sensibelsten Stelle des Schneidzeugs, andererseits aber von allen beweglichen Teilen und von der Flächenware getrennt und vor Einflüssen im Betrieb der Schermaschine geschützt.
Vorzugsweise umfasst in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung eine Schwingungsmessung. Das mechanische Abgleiten der Scherspiralen auf dem Untermesser erzeugt während des Scherbetriebes Schwingungen die sich in den Bauteilen des Schneidzeuges fortsetzen. Diese Schwingungen sind die Ursache der charakteristischen Geräusche, anhand derer im Stand der Technik das Bedienpersonal den Betriebszustand beurteilt.
Anhand der Schwingungsmuster lässt sich die Wuchtgüte des Scherzylinders, die Anzahl der Spiralen und deren Hiebausprägung auf dem Scherzylinder bestimmen. Zudem können anhand charakteristischer Schwingungsbilder betriebskritische Zustände wie gelockerte Scherspiralen frühzeitig erkannt werden, bevor weitere Schäden am Schneidzeug entstehen.
Weiter vorzugsweise wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Schwingung an dem Einlaufende gemessen. Als Einlaufende wird das Ende des Untermessers in Längsrichtung des Scherzylinders bezeichnet, an dem die Scherspiralen im Betrieb erstmalig mit dem Untermesser zusammenwirken. Durch Kontakte zum Untermesser sind an dieser Stelle die Scherspiralen besonders bruchgefährdet.
Vorzugsweise umfasst in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung eine Temperaturmessung. Das Untermesser wird im Betrieb der Schermaschine durch die Reibung im Scherpunkt zwischen Untermesser und den Scherspiralen. erwärmt. Hier können Temperaturen weit über 100 °C entstehen, die zur Beeinträchtigung der Flächenware und zur Zerstörung des Untermessers führen. Die Temperatur ist also ein wesentliches Merkmal eines optimal wirkenden Schneidzeuges. Zu hohe Temperaturen am Untermesser können insbesondere entstehen durch zu hohe Anpresskräfte zwischen Untermesser und Scherspirale, eine zu breite Laufbahn der Scherspiralen auf dem Untermesser, mangelnde oder fehlende Schmierung der Berührungslinie auf dem Untermesser und durch zu hohe Schnittgeschwindigkeiten am Scherzylinder.
Weiter vorzugsweise wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur an dem Auslaufende gemessen. An dieser Stelle wirkt sich mangelnde Schmierung zuerst aus.
Vorzugsweise umfasst in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung eine Kraftmessung. Über die Druckkraft zwischen Untermesser und Untermesserträger werden statische Fehleinstellungen in der Lage des Scherzylinders zum Untermesser und Abweichungen der Längsachse des Scherzylinders horizontal oder vertikal von der parallelen Lage zur Schneidbahn identifiziert. Die Messung der Druckkräfte vereinfacht Einstellarbeiten bei Erstinbetriebnahme, Wartung, Instandhaltung und Wiederinbetriebnahme nach Reparaturen und Maschinenstillstandzeiten.
Die dynamische Messung der Druckkräfte ermöglicht eine Beurteilung des Zustands des Schneidzeugs im laufenden Betrieb. In Kombination mit den gemessenen Werten aus Temperaturveränderung, Körperschall und Drehmoment lassen sich präzise Daten zum Schneidverhalten bis hin zum Servicebedarf ermitteln.
Weiter vorzugsweise wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Kraft am Einlaufende, am Auslaufende sowie zwischen Einlaufende und Auslaufende gemessen. Die Kombination dieser drei Messwerte ermöglicht Aussagen zur Parallelität von Scherzylinder und Untermesser sowie zur Krümmung der Schneidbahn. Durch Messungen der Kraft an weiteren Stellen kann der Zustand des Schneidzeugs genauer beschrieben werden.
Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren der gemessene Zustand an eine Auswerteeinrichtung übermittelt. Die Übermittlung in eine gemeinsame Auswerteeinrichtung ermöglicht die Korrelation verschiedener Messwerte, die Speicherung von Messwerten und damit die Analyse von zeitlichen Entwicklungen sowie die Erstellung von Prognosen.
Weiter vorzugsweise wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren der Zustand analog oder digital drahtlos übermittelt. Die drahtlose Übermittlung insbesondere über ein Mobilfunknetz an einen zentralen Server erlaubt die Nutzung einer in Industriestaaten flächendeckend vorhandenen Infrastruktur.
Vorzugsweise wertet weiterhin in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Auswerteeinrichtung den Zustand aus und erstellt eine Anweisung zum Ändern einer geometrischen Position des Scherzylinders und/oder des Untermessers. Die vorliegenden Messdaten und die daraus gewonnenen Handlungsanweisungen für das Bedienpersonal können zur Ausgabe am Bildschirm einer Maschinensteuerung aufbereitet werden. Anhand der Messdaten können statische und dynamische Betriebszustände beschrieben und visualisiert werden.
Weiter vorzugsweise wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Position automatisch geändert. Die Maschinensteuerung kann mit diesen Messdaten auf definierte Sollzustände regeln und den Betrieb der Maschine in festgelegten Grenzen halten.
Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Antriebsmoment zum Rotieren des Scherzylinders gemessen und in die Auswertung einbezogen. Der Scherzylinder wird in üblichen Schermaschinen durch einen Elektromotor angetrieben. Die Antriebsleistung wird durch einen Umrichter gesteuert bzw. geregelt, der häufig Abweichungen oder Schwankungen im Leistungsbedarf erfasst, dokumentiert und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt. Diese Daten lassen sich über Hard- und Softwareschnittstellen schnell und einfach auslesen und erlauben - insbesondere in Kombination mit den zuvor beschriebenen Messungen von Schwingungszuständen, Temperatur und Druckkraft zwischen Untermesser und Untermesserträger - umfangreiche Rückschlüsse auf den Betriebszustand.
Ausgehend von dem bekannten Schneidzeug wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die Messelemente zwischen Untermesser und Untermesserträger angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Schneidzeug ermöglicht die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zeichnet sich gleichermaßen durch dessen vorstehend erläuterte Vorteile aus.
Vorzugsweise sind in einem erfindungsgemäße Schneidzeug die Messelemente an dem Untermesserträger angebracht. Soweit der Untermesserträger aus einem Maschinenstahl besteht, ist die Anbringung der Messelemente dort mit einem deutlich geringeren Aufwand verbunden, als an dem gehärteten Untermesser.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Schneidzeug vereinfachen die Erstinbetriebnahme, den Maschinenanlauf nach Instandhaltungen, Instandsetzungen, Reparaturen und Servicemaßnahmen, ermöglichen eine statische und dynamische Zustandsüberwachung, die Optimierung der Schneidparameter und der Schnittleistung sowie eine statische und dynamische Schadensprävention und Kollisions- bzw. Havarieüberwachung.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

1 ein erfindungsgemäßes Schneidzeug und
2 ein Detail desselben.

Das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Schneidzeug 1 weist eine Längsachse 2, einen Scherzylinder 3, einen Untermesserträger 4 mit einem Untermesser 5 auf. Der Scherzylinder 3 ist am Einlaufende 6 und am Auslaufende 7 jeweils mittels eines Changierlagers 8 in einem nicht dargestellten Lagersitz um die Längsachse 2 rotierbar gelagert.
Der Untermesserträger 4 weist zwölf Bohrungen 9 auf, in denen jeweils ein Drucksensor 10 eingesetzt ist. Die Drucksensoren 10 liegen an dem Untermesser 5 an und messen jeweils die zwischen Untermesser 5 und Untermesserträger 4 wirkende Druckkraft.
Am Einlaufende 6 weist der Untermesser 5 einen Beschleunigungssensor 11 und am Auslaufende 7 einen Temperatursensor 12 auf. Der Beschleunigungssensor11 misst die Schwingung und der Temperatursensor 12 die Temperatur des Schneidzeugs 1.
Vierundzwanzig helixförmige Scherspiralen 13 sind auf dem Scherzylinder 3 jeweils am Einlaufende 6 und am Auslaufende 7 mittels einer Plette 14 fixiert, die mittels einer Seitenplatte 15 gesichert ist.
Im Betrieb des Schneidzeugs 1 rotiert der Scherzylinder 3 mit den Scherspiralen 13 derart um die Längsachse 2, dass ein Scherpunkt 16, in dem die Scherspirale 13 das Untermesser 5 berührt, kontinuierlich von dem Einlaufende 6 zu dem Auslaufende 7 wandert.
Anhand der von den Drucksensoren 10, dem Beschleunigungssensor 11 und dem Temperatursensor 12 gemessenen Werte sowie anhand des Antriebsmoments und der Drehzahl des Scherzylinders 3 wird der Zustand des Schneidzeugs 1 im statischen und dynamischen Betrieb erfasst, in einer Maschinensteuerung gespeichert, von dieser über ein Mobilfunknetz an einen Server übermittelt und dort mittels eines Expertensystems interpretiert. Die Maschinensteuerung, das Mobilfunknetz und der Server sind nicht dargestellt.
Basierend auf der Interpretation der Zustandswerte ermittelt das Expertensystem Einstellparameter zur Optimierung der Schneidleistung und des generellen Zustands des Schneidzeugs 1 und übermittelt diese zurück an die Maschinensteuerung. Die Maschinensteuerung ändert anhand der Einstellparameter automatisch die Drehzahl des Scherzylinders 3, die geometrische Position des Scherzylinders 3 und/oder des Untermessers 5.
Bezugszeichenliste

1: Schneidzeug
2: Längsachse
3: Scherzylinder
4: Untermesserträger
5: Untermesser
6: Einlaufende
7: Auslaufende
8: Changierlager
9: Bohrung
10: Drucksensor
11: Beschleunigungssensor
12: Temperatursensor
13: Scherspirale
14: Plette
15: Seitenplatte
16: Scherpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 9531596 A1 [0004]
US 5379497 A [0004]
US 3941986 A [0004]
EP 1798011 A1 [0005]
EP 1442652 B1 [0005]
EP 1080629 B1 [0005]
EP 0172467 A2 [0005]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Schneidzeugs (1) mit einem um eine Längsachse (2) rotierenden Scherzylinder (3) und auf dem Scherzylinder (3) angebrachten Scherspiralen (13), mit einem Untermesserträger (4), der ein parallel zu der Längsachse (2) verlaufendes Untermesser (5) trägt, wobei ein Zustand des Schneidzeugs (1) gemessen wird, und wobei an jeder Scherspirale (13) ein Scherpunkt (16), in dem ein zwischen Scherspirale (13) und Untermesser (5) geführtes Schnittgut tangential zu dem Scherzylinder (3) abgeschert wird, kontinuierlich von einem Einlaufende (6) zu einem Auslaufende (7) des Untermessers (5) wandert, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand zwischen Untermesser (5) und Untermesserträger (4) gemessen wird.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung eine Schwingungsmessung umfasst.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung an dem Einlaufende (6) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung eine Temperaturmessung umfasst.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an dem Auslaufende (7) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung eine Kraftmessung umfasst.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft am Einlaufende (6), am Auslaufende (7) sowie zwischen Einlaufende (6) und Auslaufende (7) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Zustand an eine Auswerteeinrichtung übermittelt wird.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand drahtlos übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung den Zustand auswertet und eine Anweisung zum Ändern einer geometrischen Position des Scherzylinders (3) und/oder des Untermessers (5) erstellt.
Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Position automatisch geändert wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmoment zum Rotieren des Scherzylinders (3) gemessen und in die Auswertung einbezogen wird.
Schneidzeug (1) mit einer Tragvorrichtung, einem an der Tragvorrichtung um eine Längsachse (2) rotierbaren Scherzylinder (3) und auf dem Scherzylinder (3) angebrachten Scherspiralen (13), mit einem Untermesserträger (4), der ein parallel zu der Längsachse (2) verlaufendes Untermesser (5) trägt, und mit Messelementen zum Messen eines Zustands des Schneidzeugs (1), wobei bei Rotation des Scherzylinders (3) an jeder Scherspirale (13) ein Scherpunkt (16), in dem ein zwischen Scherspirale (13) und Untermesser (5) geführtes Schnittgut tangential zu dem Scherzylinder (3) abgeschert wird, kontinuierlich von einem Einlaufende (6) zu einem Auslaufende (7) des Untermessers (5) wandert, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente zwischen Untermesser (5) und Untermesserträger (4) angeordnet sind.
Schneidzeug (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente an dem Untermesserträger (4) angebracht sind.