用于在梳理设备处设置纤维定向的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于在梳理设备处设置纤维定向的方法和装置。

背景技术：
在梳理设备处，纤维块被开松直至成为单纤维。由此制成的纤维网通常由以确定的方向定向的纤维构成，所述确定的方向例如能够通过机器方向(MachineDirection＝MD)预设。该纤维网在纵向方向上具有高的强度，但是在横向方向(CrossDirection＝CD)上只有低的强度。通过例如对在绷圈和工作辊之间的间隙进行影响或者通过对从绷圈中送出的纤维网进行压纱，纤维的纵向定向能够被反作用。但是，压纱过程提高了所产生的纤维网的单位面积重量，并且从而降低了设备的生产速度，这是因为所产生的纤维束的长度缩短。此外已知的是，制造在所有方向上强度几乎相等的杂乱纤维网。在这种情况下，所要求的杂乱层不是恒定的尺寸，而是严重取决于产品所要求的其它特性，所述产品例如用作卫生用品、隔音材料、过滤器或类似物。为了产生具有较高强度和较高单位面积重量的材料，已知的是，将纤维束转动90°相互层叠并进一步处理各纤维束。然而，为此所需要的交叉铺网机非常昂贵。依据个别情况，目前需要精确地与最终产品一致的纤维定向。所述纤维定向能够在全部纤维绒中产生，或者仅在所选择的区域中产生。重新定向的纤维绒具有对于最终产品而言明显更好的机械特性，这涉及强度和延展度。在此，在纵向方向和横向方向上的各向同性之比MD/CD＝1是非常均衡的。但是因为对于特定的产品要求而言需要其它各向同性比，因此纤维束的单位面积重量也随着在梳理机的区域中设置的纤维定向而改变。目前，在梳理机上设置纤维定向通过手动地设置相关组件实现，所述组件例如为除纱器、压纱辊或杂乱辊，仅列举几个。但是，这种设置通过机器操作者手动地进行，而机器操作者受主观观察限制并从而由于所需要的与在此期间的实验室分析的迭代步骤而非常耗时和耗材。

技术实现要素：
因此本发明的目的是，提供一种用于在梳理设备处设置纤维定向的方法和装置，借助其实现设备部件的快速的和自动化的设置。根据本发明的技术教导，确定纤维绒的纤维定向并且产生第一调节参数，接着沿纤维绒的输送方向求得纤维绒的单位面积重量并且将其作为第二调节参数产生，其中，将第一和第二调节参数与相配设的控制参数进行比较，并且在调节参数偏离控制参数时能够借助于信号操纵用于纤维定向的至少一个调整环节和/或用于单位面积重量的至少一个调整环节。沿纤维绒的输送方向在至少一个出料侧上的送纱辊的下游测量所述纤维定向。因此，在该测量点之前在压纱辊处、除纱器处、杂乱辊处或绷圈处进行用于纤维定向的设置。因为通过设置纤维定向也改变纤维绒的单位面积重量，所以沿纤维绒的输送方向在用于纤维定向的第一测量元件的下游测量单位面积重量。借助本发明的特征可能的是，不仅设置纤维定向，而且在此也设置关于在后续的生产设备处的纤维网带长度和重量的生产量或生产速度。因此可能的是，在连续生产时快速地改变梳理设备的设置，而不会有损于后续的生产设备。在有利的设计方案中，调整环节的操纵以预设的时间间隔逐步地进行，因此不发生过度调节，在过度调节的情况下纤维定向和生产量或生产速度经受过大的波动。所述时间间隔由死时间和测量元件的测量时间构成，以至于调节参数能够接近控制参数。在本方法的优选的实施方案中，所述死时间由待调整的调整环节与测量元件的距离产生。因此只有当已改变的调整环节的效果能够由测量元件采集时才进行重新调整。本发明的一个重要特征是，调节器包括特性曲线调节器，所述特性曲线调节器能够借助于模糊逻辑描绘出复杂的有效相关性并且能够借助于用于不同的纤维类型的经验值对可能的故障参数做出反应。在此，调节器是梳理设备的控制装置的集成的组成部件。第一测量元件包括至少一个CCD相机，所述CCD相机适于求得在纤维绒的大致整个宽度上的纤维定向。该第一测量元件能够是距纤维绒一定距离地以大视角监视整个工作宽度的单个CCD相机，或者该第一测量元件能够是距纤维绒短的距离地周期性地巡视工作宽度的单个CCD相机。此外能够将多个CCD相机设置到纤维绒的工作宽度上，其测量范围能够部分重合。这些CCD相机允许实际地实时确定MD/CD比，以至于在没有产生损耗的情况下实现对生产过程的非常快速的调节。对于CCD相机可替代地，也能够使用高分辨率的摄像机或具有图像分析程序的光学测量元件。在有利的实施方案中，第二测量元件能够构造为辐射测量装置或光学测量装置或构造为传送带秤，借助其能够可靠和准确地测量单位面积重量。优选的是，调整环节构造为高动态性伺服马达或线性驱动器，其能够对调整环节的改变非常快地做出反应。通过伺服马达能够设置脱纱辊的和/或压纱辊的和/或杂乱辊的转速或圆周速度。在此被证实为有利的是，为了设置纤维定向，纤维绒的压纱多级式地进行。也就是说，在脱纱辊下游的后续的辊(例如第一压纱辊)具有比脱纱辊低的速度。此外因此后续的压纱辊又具有比第一压纱辊低的速度。因此纤维定向能够基于预设的MD/CD值被非常准确地设置。在另一实施方案中，借助于伺服马达或线性驱动器能够设置脱纱辊和/或压纱辊和/或杂乱辊彼此间的距离。因此也能够对纤维绒进行压纱并且从而设置纤维定向。不言而喻，将圆周速度的改变和各辊彼此间的距离的改变进行组合是可能的和有意义的。在一个优选的设计方案中，借助于至少一个伺服马达或线性驱动器能够设置在绷圈处的梳理间隙的尺寸。因此，在纤维绒中非常早地设置纤维定向，这能够对调节时间产生正面的影响。为了使所设置的纤维定向对后续的生产过程不产生影响，能够经由用于单位面积重量的调整环节对在梳理设备之前的纤维块的量或纤维块在传送带上的层厚产生影响。因此能够确保在纤维绒处的不变的生产长度或生产量，以至于后续的生产设备能够持续地移动。本方法的另一有利的实施方案提出，在具有两个脱纱单元的梳理设备中，在纤维绒结合到一起并被增强之前，在每个传动带的区域中测量纤维定向和单位面积重量，这是因为在纤维绒结合到一起之后准确地测量进而调节纤维定向变得困难。此外，该方法步骤提供了如下可能性：制造纤维定向不同的两个纤维绒并且后续将各纤维块增强，以至于能够产生增强的纤维网，所述纤维网能够最优地适配于所期望的产品特性。本发明的另一改进方案能够如下进行，即测量元件设置在传送带的其中两个纤维绒结合到一起的区域中。在此，用于下方的纤维绒的测量元件设置在下方的传送带之下，而用于上方的纤维绒的测量元件设置在上方的传送带之上。因此能够在非常短的路程上与后续的增强的纤维网无关地单独地为每个纤维绒设置纤维定向。根据本发明的用于在梳理设备处设置纤维定向的装置包括第一测量元件，所述第一测量元件适于确定纤维绒的纤维定向。此外该装置包括第二测量元件以及调节器，所述第二测量元件适于求得纤维绒的单位面积重量，所述调节器将来自测量元件的用于纤维定向和用于单位面积重量的调节参数与相应的控制参数进行比较。在此，在调节参数偏离控制参数时，所述调节器生成信号，通过所述信号能够操纵用于纤维定向的至少一个调整环节和/或用于单位面积重量的至少一个调整环节。在有利的实施方案中，第一测量仪沿纤维绒的输送方向设置在至少一个出料侧上的送纱辊的下游。因此由于前面的压纱过程能够非常快地测量和设置纤维定向，而不会由于误差值而发生生产损耗。此外，第二测量仪沿纤维绒的输送方向设置在第一测量元件的下游，以至于能够借助纤维定向(其能够改变单位面积重量)的设置来测量并且在梳理设备之前影响单位面积重量。因此确保后续的连续生产。由于具有至少一个CCD相机的第一测量元件实际地实时确定纤维定向，所以过程偏差的在线检测是可能的，因此确保了可连续测量性和构建于其上的对纤维网质量的调节。由在梳理机中的技术问题产生的故障(例如设备磨损、变脏或堵塞或错误的机器设置)能够立即被识别出和排除。通过生产的在线监视可以降低过程成本。附图说明下面借助于示意性示出的可能的实施例详细阐述本发明。附图示出：图1梳理设备；图2从梳理机送出的纤维带的俯视图；图3具有杂乱辊的另一梳理设备。具体实施方式在图1中示出已知的梳理设备1，该梳理设备具有用于纤维块的进料侧1a和用于纤维绒20的一个或多个出料侧1b。在梳理设备1的进料侧1a的上游设置有未示出的喂入机构，例如震动井筒式喂入机构(Rüttelschachtspeiser)，借助所述喂入机构将纤维块置于未示出的传送带上。所述传送带例如构造有辐射测量装置或光学测量装置或传送带秤，所述辐射测量装置或光学测量装置或传送带秤测量被置于传送带上的纤维层并且将数据输送给控制装置。在控制装置内将重量数据与梳理设备1的处理速度进行比较，以至于梳理设备以近似恒定的速度产生均匀的纤维绒20。对于震动井筒式喂入机构可替代地，梳理设备1也能够构造有具有集成的纤维网厚度测量装置的梳理机喂入机构，其中经由所述纤维网厚度测量装置来求得重量。在梳理设备1中将纤维块在设备的进料侧1a处输入并且经由牵伸罗拉2、前置式纱筒3和传输单元4一直引至绷圈5，以至于纤维块被开松直至成为单纤维并被定向。在传送纤维块过程期间，换向辊6和工作辊7将纤维保持在前置式纱筒3上或绷圈5上，以至于形成纤维绒20，所述纤维绒在绷圈5之后被脱纱辊8朝出料侧1b的方向传输。在该实施例中，绷圈5顺时针转动并且将所产生的纤维绒20移交给上方的和下方的相向转动的脱纱辊8。为了使纤维绒20能够从绷圈5移交到脱纱辊8上，在绷圈5和脱纱辊8之间设置非常小的间隙。此外，脱纱辊8的表面构造为使得在该辊表面和待移交的纤维之间能够形状锁合。一个或多个压纱辊9、9’以及呈环绕的传送带11的形式的脱纱单元连接到脱纱辊8上，所述传送带必要时能够构造有一个或多个送纱辊12。在图1中示出的梳理设备1构造有上方的和下方的脱纱单元，并且因此纤维绒20能够形成两个分开的层。当然还可能的是，梳理设备1构造有仅一个脱纱单元。在图2中示出从梳理机1中送出的纤维带20的俯视图，其中没有细节地标明梳理机1的区域。在送纱辊12的下游(图1)在每个传送带11的区域中设置有第一测量元件13，所述第一测量元件测量纤维绒20的纤维定向。第一测量元件13能够包括一个或多个CCD相机，所述CCD相机在纤维绒20的宽度上测量纤维定向。测量结果是纤维定向的MD/CD比，该MD/CD比作为实际值或调节参数13a输送给调节器15(图2)并且与用于纤维定向的额定值或控制参数16进行比较。通过LED灯用光来照射纤维绒并且将由此产生的图像通过特殊的算法转换成纤维定向，CCD相机快速实时地确定纤维定向。不言而喻，对于CCD相机的可替代的解决方案是可能的，其中例如借助于高分辨率的摄像机和相配设的图像分析程序能够光学地确定纤维定向。在朝出料侧1b的方向上在第一测量元件13的下游设置有第二测量元件14，该第二测量元件测量纤维绒20的单位面积重量。第二测量元件14能够构造为辐射测量装置或光学测量装置或者构造为传送带秤，其将实际的单位面积重量作为第二实际值或调节参数14a输送给调节器15。预设的单位面积重量作为额定值或控制参数17输送给调节器15，并且将其与用于单位面积重量的第二调节参数14a进行比较。由于调节偏差，调节器15求得不同的预设调整参数，这些调整参数作用到不同的调整环节18、19、19’、19”、19”’、……上，这些调整环节又影响纤维定向和/或单位面积重量。用于纤维定向的调整环节19、19’、19”、19”’、……能够是脱纱辊8、压纱辊9、9’和/或杂乱辊10(图3)的高动态性伺服驱动器或线性驱动器，借助所述调整环节调节这些辊8、9、9’、10彼此间的距离以及其差速。此外伺服驱动器或线性驱动器能够用作调整环节19，借助该调整环节设置在绷圈5处的梳理间隙的尺寸。例如通过压纱辊9相对于脱纱辊8的低圆周速度，对纤维绒20进行压纱，并且在此使纤维沿横向方向重新定向。但是，纤维绒20的压纱导致接着纤维绒20的所期望的单位面积重量提高，由此纤维绒20变得更紧密并从而产生小的生产长度。这导致还降低后续的设备的生产速度。为了补偿这个不利的效果，能够经由在梳理设备1之前的用于单位面积重量的调整环节18减少喂入的纤维块的量，因此更薄层的纤维块被输送到传送带上，但是该更薄层的纤维块更快地引向梳理设备1，以至于单位面积重量14a的调节参数在此再次接近单位面积重量的控制参数17。通过减小脱纱辊8和压纱辊9之间的间隙，实现相同的效果。这也导致纤维在横向方向上的加强的重新定向，由此提高纤维绒20的单位面积重量，并且从而减小生产长度。在这两种情况下，MD/CD比都变大。纤维绒20的多级式压纱具有如下优点：能够非常准确地设置MD/CD比，其中，对纤维定向的最大影响通过脱纱辊8和第一压纱辊9之间的差速产生。在第一和第二压纱辊9、9’之间的差速改善所期望的结果。例如能够经由伺服马达的调整环节19、19’和19”将脱纱辊8的圆周速度调节为290m/min，将第一压纱辊9的圆周速度调节为170m/min，并且将第二压纱辊9’的圆周速度调节为140m/min，因此获得约为2的MD/CD值，以至于获得MD/CD值为1.1的纤维定向。在该过程期间，例如提高用于单位面积重量的调整环节18，以至于单位面积重量的调节参数14a再次适配于单位面积重量的控制参数17。在所期望的MD/CD值为3.1的情况下，能够经由伺服马达的调整环节19、19’和19”将脱纱辊8的圆周速度调节为280m/min，将第一压纱辊9的圆周速度调节为210m/min，并且将第二压纱辊9’的圆周速度调节为180m/min，因此获得约为1.6的总压纱比，以至于获得MD/CD比为3.1的纤维定向。同样在这里，在该过程期间，例如提高用于单位面积重量的调整环节18，以至于单位面积重量的调节参数14a再次适配于单位面积重量的控制参数17。根据图1的具有上方的和下方的脱纱单元的实施例，在压纱辊9、9’的下游在传送带11的区域中分别具有第一测量元件13的布置结构具有如下优点：纤维绒20尚未被增强就已被开松直至成为单纤维。如果将两个纤维绒20结合到一起并且然后才测量纤维定向，那么由于不同的绒结构会产生使整个调节设计方案明显变得更复杂的问题。这尤其是在抽吸出的预先打开的纤维由于梳理设备中的边缘抽吸而被输送回过程中时产生严重影响，因此纤维定向不再统一和/或能够出现在带宽度上的大幅波动。对此可替代的布置结构是，测量元件设置在上方的和下方的纤维绒结合到一起的区域中，其中，测量元件13、14能够设置在下方的传送带之下，并且从而从下方测量下方的纤维绒20。在上方的传送带的区域中，如惯常那样从上方测量上方的纤维绒20。该布置结构非常节省空间并且能够由于被改变的死时间而是有利的。调节器15有利地指集成的特性曲线族调节器，其能够借助于模糊逻辑描绘出复杂的有效相关性。该调节器15同时是梳理设备1的控制装置的集成的组成部件，所述梳理设备因此能够补偿在过程中产生的故障参数，例如大幅波动或不同的纤维含量。调节器15总是仅逐步地重新调整所述调整环节19、19’、19”、19”’、……，其中该调整以计算出的时间间隔进行，所述时间间隔由测量时间和死时间构成。例如能够将一秒的时间确定为测量时间。死时间由待调整的调整环节例如距第一或第二测量元件13、14的距离(即例如脱纱辊8或压纱辊9、9’的伺服马达距第二测量元件13的距离)参照纤维绒20的生产速度计算出。对于调整环节18、19、19’、19”、19”’、……的调整的值是经验值，其对于不同的纤维类型而言能够是不同的并输入调节器15中。同样地，调节器的特性曲线族基于针对纤维绒的材料、MD/CD比、厚度以及从而针对纤维绒的单位面积重量的经验值。这些值存储在调节器15的特性曲线族中并且因此在调节参数(13a、14a)偏离控制参数(16、17)时控制转速或辊间隙的改变的大小。尤其是在改变辊间隙时(其中直接改变单位面积重量)，能够直接实现到用于单位面积重量的调整环节(18)的信号，借助该信号在梳理设备之前影响输送速度或被输送的纤维块的量。图3的实施例与图1的实施例的区别仅在于在绷圈5和脱纱辊8之间设置有杂乱辊10。由于其圆周速度、转动方向和齿位，杂乱辊10在纤维绒20中产生特殊的杂乱层，该杂乱层通过后续的脱纱辊和压纱辊8、9、9’压缩和重新定向。鉴于所期望的MD/CD比，杂乱辊10的伺服驱动器构成另一调整环节19”’。附图标记清单1梳理设备1a进料侧1b出料侧2牵伸罗拉3前置式纱筒4传输单元5绷圈6换向辊7工作辊8脱纱辊9、9’压纱辊10杂乱辊11传送带12送纱辊13第一测量元件13a第一调节参数14第二测量元件14a第二调节参数15调节器16纤维定向的控制参数17单位面积重量的控制参数18用于单位面积重量的调整环节19、19’、19”、19”’、……用于纤维定向的调整环节20纤维绒