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Beschichtungskontrolle

Qualitätssicherung mit 8 Metern in der Sekunde
Beschichtungskontrolle

Die Papiermaschinenindustrie benötigt für die Herstellung von Press-mänteln hochflexible Kunststoffe, die zur Stabilisierung ein Geflecht aus beschichteten Nylonfäden enthalten. Maßgeblich für Qualität und Lebensdauer des Endproduktes ist die einwandfreie Beschaffenheit dieses Stützgeflechtes. Insbesondere können verunreinigte oder fehlerhaft beschichtete Fäden Lufteinschlüsse im Kunststoff und damit den Totalausfall des Produktes zur Folge haben. Zur Vermeidung derartiger, mit hohen Kosten verbundenen Folgeschäden, wurde ein Prüfstand zur Qualitätskontrolle der angelieferten Fäden entwickelt.

Dr. rer. nat.Gernot Griese, H. u. J. Kühl GmbH, Schlierbach

Bei der Konzipierung des Prüfstandes mussten mehrere, teils gegensätzliche Forderungen erfüllt werden:
– Prüfung mit hoher Geschwindigkeit (8m/s), unabhängig vom jeweiligen Wickeldurchmesser,
– Schnellstopfunktion nach Erkennen eines fehlerhaften Fadens, um eine manuelle Überprüfung des Fadens und ggf. eine Mängelbehebung zu ermöglichen,
– erkennen von Verschmutzungen bzw. Beschädigungen in der Größenordnung von 0,1mm (radial),
– verschleißarme Fadenführungen,
– kontrolliertes Aufwickeln des geprüften Fadens zur Vermeidung von Störungen bei der Weiterverarbeitung.
Hohe Dynamik
Als größte Herausforderung erwiesen sich die Anforderungen an die Dynamik des Systems, sie konnten durch die folgenden Maßnahmen erfüllt werden:
– Auf- und Abwickler separat angetrieben über Frequenzumrichter im 4-Quadrantenbetrieb,
– Abtastung der aktuellen Wickeldurchmesser über Ultraschallsensoren, danach Drehzahlsteuerung von Auf- und Abwickler,
– Tänzer mit Tänzerpotentiometer zur Aufrechterhaltung der Fadenspannung sowie für die Feinregelung des Abwicklers.
Mit diesen Maßnahmen konnte neben einer konstanten Prüfgeschwindigkeit eine Abbremszeit von ca. 0,2 Sekunden unter Aufrechterhaltung der Fadenspannung erzielt werden. Die bis zu 10 kg schweren und mit bis zu 1900min-1 rotierenden Massen konnten durch diese, auf rein elektrischer Basis arbeitende Abtriebs- / Bremskombination noch vor dem Ansprechen der mechanischen Haltebremsen zum Stillstand gebracht werden.
Sowohl in der eigentlichen Prüfvorrichtung als auch im gesamten Bereich der Fadenführungen wurde besonderer Wert auf möglichst verschleißarmes Verhalten der Anlage gelegt. Aus diesem Grund kam für die Prüfung nur ein berührungslos-optisches Verfahren in Frage. Zum Einsatz kamen zwei unter 90° gekreuzt angeordnete Laserlichtschranken mit Strahlquerschnitten von 5 x 1 mm2, deren hohe Linearität und Schaltfrequenz den Anforderungen bezüglich der zu erkennenden Fehler in vollem Umfang genügte.
Die gesamte Fadenführung wurden mit keramischen Bauteile aufgebaut, nur wo diese nicht verfügbar waren kamen gehärtete Stahlteile zum Einsatz. Auf diese Weise konnte verhindert werden, daß der Faden bei der hohen Prüfgeschwindigkeit von 8m/s durch Riefenbildung an den Führungselementen beschädigt wird.
Um die störungsfreie Weiterverarbeitung gewährleisten zu können, muß der geprüfte Faden geordnet aufgespult werden. Hierfür wurde eine konventionelle kurvengesteuerte Verlegevorrichtung eingesetzt, deren Steuerkurve für eine konstante Verlegegeschwindigkeit entlang der Aufwickelspule ausgelegt wurde. Lediglich in den Umkehrpunkten mussten Kompromisse bezüglich der Laufruhe gemacht und die Beschleunigungen reduziert werden. Natürlich steht Sicherheit immer an erster Stelle. In diesem Fall musste insbesondere die hohe Rotationsenergie, daneben aber auch die Verletzungsgefahr durch den Faden berücksichtigt werden. Der gesamte Prüfbereich wurde daher mit schlagsicheren Polycarbonatscheiben gekapselt und die Fronttür mit einem verriegelnden Sicherheitsschalter versehen, der ein Öffnen nur beim Stillstand der Anlage ermöglicht.
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