Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Ringspinn- oder Zwirnmaschine mit maximal möglicher Spindeldrehzahl

Abstract

 Das Verfahren erlaubt durch Detektion der Betriebstemperatur den aktuellen Zustand der Spinnring/Läufer-Kombination (4,5) zu erfassen und das Drehzahlprogramm der Spinn- oder Zwirnmaschine im Sinn höherer Drehzahlen zu adaptieren. Die Betriebstemperaturen werden durch eine Infrarot-Messeinheit (11), welche an den Messpositionen der Spinnstellen (1, 1', 1", ..) vorbeigeführt wird, oder durch Kontakt-Thermoelemente erfasst und durch einen Sollwertrechner (30) ausgewertet, was zu einem Steuersignal für den Spindelantrieb (22) führt. Dadurch lässt sich die Produktivität der Spinn- oder Zwirnmaschine z.B. während des Einlaufvorgangs von Läufern (5) steigern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Ringspinn- oder Zwirnmaschine gemäss Oberbegriff des 1. Anspruches.

[0002] Ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art dienen zur Herstellung von Garn, wobei auch gleichzeitig ein optimiertes Einlaufen von Spinnringen und Läufern möglich ist.

[0003] Der Einlaufvorgang der Spinnringe dauert in der Regel einen Monat; bei sorgfältig vorgenommenem Einlaufvorgang kann mit einer Lebensdauer von mehreren Jahren gerechnet werden. Der Einlaufvorgang der Läufer ist kürzer, ebenso die Lebensdauer von ca. 2 bis 3 Wochen, was einen entsprechend häufigen Wechsel der Läufer zur Folge hat.

[0004] Naturgemäss muss das Einlaufen bei vergleichsweise tiefen Drehzahlen erfolgen, was eine verminderte Produktivität der Maschine zur Folge hat und somit unerwünscht ist.

[0005] Der Einlaufvorgang selbst muss sorgfältig ausgeführt werden, sonst droht eine verkürzte Lebensdauer der Läufer und der Ringe.

[0006] Entsprechend bestehen Einlaufvorschriften in Form von Programmen für die während des Einlaufvorgangs zu fahrenden Spindeldrehzahlen.

[0007] Solche Programme für die Spindeldrehzahlen besitzen den Nachteil, dass sie auf mehr oder weniger genauen Erfahrungswerten aufbauen, welche auf die Beobachtung von Läuferausfällen abgestützt sind. Dabei müssen die Spindeldrehzahlen an der unteren Grenze des Erfahrungsspektrums gehalten werden, um das Risiko vorzeitiger Zerstörung von Spinnringen oder Läufern minimal zu halten. Nun kann der Einlaufvorgang auch bei günstigem Verlauf nicht abgekürzt werden, da der Zustand der Metalloberfläche von Spinnringen und Läufern nur durch metallurgische Untersuchung, also nicht im Betrieb der Ringspinnmaschine, festgestellt werden kann.

[0008] Im ganzen ergibt sich, dass durch Einlaufprogramme zwar ein befriedigender Einlaufvorgang erreicht werden kann, aber die beim Einlaufen an sich mögliche Produktivität nicht erreichbar ist.

[0009] Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu überwinden und einen Einlaufvorgang sowie eine Betriebsweise nach dem Einlaufen zu schaffen, wobei die nach dem momentanen Betriebszustand von Spinnringen und/oder Läufern möglichen, maximalen Spindeldrehzahlen gefahren werden können.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst.

[0011] Durch das Verfahren nach Anspruch 1 wird über die Betriebstemperatur der Betriebszustand der Spinnringe/Läuferpaare erfasst: bei ungünstig verlaufendem Einlaufvorgang ändert sich der Verschleissmechanismus derart, dass in kurzer Zeit Schäden auftreten. Diese Aenderung des Verschleissmechanismus äussert sich nun in einer erhöhten Betriebstemperatur. Somit bedeutet eine erhöhte Betriebstemperatur, dass die maximal mögliche Einlaufdrehzahl überschritten worden ist. Wird darauf die Drehzahl rechtzeitig zurückgenommen, können irreversible Schäden vermieden werden.

[0012] Ausgehend von einem Drehzahlprogramm wird nun die maximal mögliche Spindeldrehzahl gefunden, indem die Drehzahl sukzessive bis an die Grenze der zulässigen Materialbelastung erhöht und, nach dem Erkennen der Grenze, sofort wieder etwas zurückgenommen wird.

[0013] Durch fortlaufende Wiederholung während der verschiedenen Stadien eines Einlaufprogramms ergibt sich somit eine Adaption des Programms im Sinn maximaler Spindeldrehzahlen aufgrund des aktuellen Zustandes der Spinnringe/Läufer.

[0014] Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt weiter eine Optimierung der Drehzahlen für eingefahrene Spinnring/Läuferpaare. Wie beim Einlaufen stellt die mögliche Belastungsfähigkeit des Läufers eine Grenze für die generell zu fahrenden Spindeldrehzahlen dar; wo diese Grenze überschritten wird, äussert sich dies wiederum in einer überhöhten Betriebstemperatur.

[0015] Wo die Fadenspannung zwischen Streckwerk und Kops einen überhöhten Wert annimmt, ist eine vermehrte Reibleistung zwischen Spinnring und Läufer die Folge, was sich wiederum in einer erhöhten Betriebstemperatur äussert. Damit erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren weiter, während des Betriebs der Spinnmaschine die real höchstzulässigen Spindeldrehzahlen im Hinblick auf die Fadenspannung zu finden. Mithin löst die vorliegende Erfindung zusätzlich die Aufgabe, die maximal zulässige Fadenspannung im Betrieb der Spinnmaschine zu erkennen und somit nicht zu überschreiten.

[0016] Die Vorrichtung nach Anspruch 7 erlaubt, Betriebstemperaturen zu detektieren und derart zu verarbeiten, dass ein Steuersignal für die Drehzahl des Spindelwellenantriebs generierbar ist.

[0017] Das Verfahren kann auch verwendet werden, um einzelne geschädigte Ringe bzw. Läufer zu ermitteln. Die Spinnstellen mit erhöhter Temperatur können angezeigt werden und statistisch verarbeitet werden, wobei bei immer erhöhter Temperatur bei einer Spinnstelle ein Hinweis auf eine gravierende Schädigung des entsprechenden Ringes vorliegt.

[0018] Bevorzugte Ausführungsformen weisen Merkmale der weiteren Ansprüche auf.

[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

[0020] Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Spinneinheit mit einer Fadenführungseinrichtung, einem Kops und einer Messeinrichtung für die Temperatur des Läufers;

Fig. 2 schematisch eine Darstellung der Signalwerte der Messeinrichtung von Figur 1 beim Passieren von in Betrieb stehenden Spinnstellen;

Fig. 3 schematisch eine Darstellung des Temperaturverlaufs eines Läufers aufgrund einer zufälligen Störung des Laufverhaltens;

Fig. 4 schematisch eine Ringbank mit der Messeinrichtung gemäss Figur 1 sowie eine Blockschaltbild einer Einrichtung zur Verarbeitung des Messignale zu einem Steuersignal für den ebenfalls dargestellten Spindelantrieb;

Fig. 5 schematisch eine Temperatursequenz der Fadenführungseinrichtungen einer Ringbank in grafischer Darstellung.

[0021] Figur 1 zeigt schematisch eine Spinneinheit 1 einer Ringspinn- oder Zwirnmaschine im Schnitt. Dargestellt sind eine Ringbank 2 mit einer Fadenführungsvorrichtung 3, bestehend aus einem Spinnring 4 und einem daran laufenden Läufer 5, welcher einen zu verspinnenden oder zu zwirnenden Faden 6 führt. Weiter dargestellt ist ein Kops 7, aufgesteckt auf einer Spindelwelle 8. Zur Entlastung der Figur ist ein Bereich 9 mit der Lagerung und der Verbindung mit dem Antrieb der Spindelwelle 8 nur gestrichelt angedeutet.

[0022] Die Figur zeigt weiter eine auf einer Transportplattform 10 angeordnete Messeinrichtung 11 in Messposition M vor der Läuferbahn. Die Messeinrichtung 11 besitzt eine IR-Linse 12, einen IR-Halbleitersensor 13 und einen Vorverstärker 14 und ist mit einer Signalleitung 15 zur Uebertragung der vom Sensor 13 laufend erzeugten Messignale verbunden.

[0023] Ein Positionssensor 16 zum Detektieren der Messposition der Messeinrichtung 11 ist mit einer Signalleitung 17 zur Uebertragung von Positionssignalen verbunden.

[0024] Figur 2 zeigt schematisch in grafischer Darstellung einen Verlauf der über die Signalleitungen 15 und 17 übertragenen Signalwerte. In der horizontalen Achse als Positionsachse liegen die Messpositionen M1, M1', M1" etc., welche die Messeinrichtung 11 passiert, wenn sie der Ringbank 2 entlang geführt wird (Fig. 4). Vertikal sind die vom IR-Sensor 13 detektierten Temperaturen bzw. die vom Positionssensor 16 beim Passieren der Messeinrichtung 11 abgegebenen Impulse aufgetragen. Massgebend ist das Temperatursignal im Moment des Impulses. Mithin zeigt die Kurve 18 den von der Messeinrichtung 11 registrierten Temperaturverlauf, während die Impulse 19, 19', 19" .. die Messpositionen vor der entsprechenden Spinnstelle 1, 1', 1 " markieren.

[0025] Figur 3 zeigt schematisch in grafischer Darstellung eine Temperaturkurve 20 eines Läufers 5 aufgrund einer zufälligen Störung des Laufverhaltens, wie sie z.B. dann auftritt, wenn die durch Fasern des zu verarbeitenden Fadens erfolgende Schmierung zwischen Einflanschring 4 und Läufer 5 gestört wird, sich aber wieder von selbst aufbaut. In der Horizontalen ist die Zeit, in der Vertikalen die Betriebstemperatur aufgetragen.

[0026] Figur 4 zeigt schematisch eine Ansicht der Ringbank 2 mit den Spinnstellen 1, 1', 1", etc. Die Messeinrichtung 11 befindet sich vor der Spinnstelle 1 in Messposition M1 zur Messung der Temperatur des Läufers 5. Weiter dargestellt ist in Form eines Blockschemas eine Einrichtung 21, welche der Verarbeitung der über die Signalleitungen 15 und 17 gelieferten Temperatur- und Positionssignale zu einem Steuersignal für den Spindelwellenantrieb 22 dient.

[0027] Dazu besitzt die Einrichtung 21 eine Mess- und Halteschaltung 23, einen Analog-Digitalwandler 24 und Messwertspeicher 25, 25', jeweils betriebsfähig miteinander verbunden über die Datenleitungen 26, 27 und 28. Weiter ist zur Signalverarbeitung ein mit Speichern 29, 29' und 29" versehener Sollwertrechner 30 vorgesehen, welcher mit dem Messwertspeicher 25 über eine Datenleitung 31 und mit dem Spindelantrieb 22 über eine Steuerleitung 32 betriebsfähig verbunden ist.

[0028] Figur 5 zeigt in grafischer Darstellung eine Temperatursequenz der detektierten Betriebstemperaturen. In der Horizontalen sind die Messpositionen M1, M1', M1", etc. und in der Vertikalen die zugehörigen Messwerte aufgetragen. Gestrichelt angedeutet ist ein Temperaturintervall (I) zur Bewertung der einzelnen Messwerte.

[0029] Wird nun die Ringspinn- oder Zwirnmaschine in Betrieb gesetzt, ruft der Sollwertrechner 30 aus dem Speicher 29, 29' oder 29" das zu fahrende Spindeldrehzahlprogramm ab und steuert den Spindelantrieb 22 programmgemäss an.

[0030] Damit der aktuelle Zustand der Spinnringe/Läufer erfasst werden kann, wird die Messeinheit 11 über ihre Plattform 10 den einzelnen Messpositionen M nachgeführt (Fig. 4), wobei sie laufend der gemessenen Temperatur entsprechende Temperatursignale erzeugt und über die Signalleitung 15 überträgt (Fig. 2). Dazu läuft die Plattform 10 der Ringbank 2 entlang, wobei sie deren Hubbewegungen mitvollzieht. Ein Bedienungsroboter zur Bewegung der Plattform 10 in der genannten Art ist z.B. unter der Bezeichnung RO-BOFIL bekannt.

[0031] Der Positionssensor 15 überträgt ein Positionssignal über die Signalleitung 17, sobald die Messeinrichtung 11 sich in Messposition M befindet, was der Mess- und Halteschaltung 23 erlaubt, das gelieferte Messignal als Betriebstemperatursignal einer bestimmten Spinnstelle zu erkennen und über den Analog-Digitalwandler 24 im Messwertspeicher 25 zur Bildung einer Temperatursequenz S aus den Messwerten aller zu messenden Betriebstemperaturen abzuspeichern.

[0032] Im Sollwertrechner 30 wird nun aus einer Temperatursequenz S die Durchschnittstemperatur TD bestimmt, welcher ein Temperaturintervall I vorbestimmter Breite zugeordnet ist. Das Intervall 1 kann auch durch eine statistische Auswertung der gemessenen Temperaturwerte ermittelt werden. Das Intervall I dient dazu, mit Messungenauigkeiten oder anderen unbedeutenden Abweichungen behaftete Messwerte als gleich einzustufen, während ausserhalb des Intervalls I liegende Messwerte als abweichend erkannt werden. Das Intervall 1 kann beispielsweise 3 bis 5 betragen und liegt symmetrisch zum Ordinatenwert der Durchschnittstemperatur TD, wie in Figur 5 dargestellt ist.

[0033] Im folgenden wird die Adaption des Drehzahlprogramms erläutert. Als oberhalb des Intervalls liegende Betriebstemperaturen werden solche bezeichnet, die grösser als die um die halbe Intervallbreite I erhöhte Durchschnittstemperatur TD sind.

[0034] Oberhalb des Intervalls I liegende Temperaturwerte sind entweder vorübergehender Natur (Fig. 3), oder signalisieren Betriebszustände, welche zum Läuferausfall führen. Es hat sich nun gezeigt, dass je nach Maschinentyp z.B. 5% der Störungen in Spinnstellen vorübergehender Natur sind. Bei anderen Maschinen wiederum sind bei einem halben Prozent der gemessenen Spinnstellen Störungen vorhanden, welche ohne äusseren Eingriff von selbst wieder verschwinden. Solange also weniger als 1% der gemessenen Temperaturen das Intervall I nicht übersteigen, wird die zugrundeliegende Spindeldrehzahl als ungefährlich eingestuft, worauf der Sollwertrechner die gemäss Programm zu fahrende Sollwert-Drehzahl um einen vorbestimmten Wert erhöht und über die Datenleitung 30 ein entsprechendes Signal an den Spindelantrieb 22 abgibt. Liegen mehr als 1 % der gemessenen Temperaturen über dem Intervall I, nimmt der Sollwertrechner die Sollwert-Drehzahl der Spindeln um einen vorgegebenen Betrag zurück, um wieder in einen ungefährlichen Drehzahlbereich zu gelangen. Der Prozentsatz, bei dem eine Drehzahlerhöhung erlaubt ist, wird mit P1 bezeichnet. Er kann beispielsweise einen Wert von zum Beispiel max. 1% er-reichen. Der Prozentsatz, der eine Drehzahlerniedrigung notwendig macht, wird mit P bezeichnet. Der minimale Wert von P kann zum Beispiel mit 1,2% angenommen werden.

[0035] Eine erneute Erhöhung der Spindeldrehzahl ergibt sich entweder aufgrund des Drehzahlprogramms oder aufgrund des Zeitablaufs. Im ersten Fall sieht das Programm selbst eine höhere Drehzahlstufe vor; im zweiten Fall löst der Sollwertrechner 28 automatisch eine erneute Detektion des aktuellen Spinnringes/Läuferzustands mit anschliessender Drehzahlkorrektur aus.

[0036] Dadurch ergibt sich eine Adaption des Programms im Sinn maximal möglicher Spindeldrehzahlen aufgrund des aktuellen Zustands von Spinnringen/Läufern, was erlaubt, während des Einlaufvorgangs die maximal mögliche Produktivität der Spinn- oder Zwirnmaschine auszuschöpfen, und gleichzeitig das Risiko von eventuell später auftretenden Einlaufschäden mit den dazugehörigen Produktionsausfällen zu vermeiden.

[0037] Anstatt die Betriebstemperatur über die Läufertemperatur zu ermitteln, wie bisher beschrieben, kann mit der beschriebenen Messeinrichtung auch die Temperatur der Spinnringe 4 gemessen werden. Sie ist als Temperaturdifferenz beispielsweise zwischen Ring 4 und Ringbank 2 darzustellen.

[0038] Bei einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Betriebstemperatur nicht über eine Infrarot-Messung ermittelt, sondern über eine Kontaktmessung am Ring. Die Temperatur kann beispielsweise durch Kontakt-Thermoelemente gemessen werden. Versuche haben ergeben, dass ein Spinnring seine Temperatur proportional zur Betriebstemperatur ändert. Eine Aenderung der Flanschtemperatur signalisiert somit eine Aenderung der Betriebstemperatur. Entsprechend werden als Thermoelement ausgebildete Detektionseinheiten an Spinnringen angeordnet und über Signalleitungen mit dem Messwertspeicher 25 der Einrichtung 21 zur Verarbeitung der Temperatursignale betriebsfähig verbunden. Damit entfällt die Messeinrichtung 11 für Infrarot-Strahlung sowie deren Transporteinrichtung. Weiter ist vorteilhaft, dass die Temperatursequenzen S ohne zeitliche Verzögerung jederzeit als Ganzes abgerufen werden können, da jeder zu messende Spinnring mit einem Thermoelement versehen ist.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Ringspinn- oder Zwirnmaschine, deren in einem Rahmen angeordnete und betriebsfähig mit einem Antrieb verbundene Spinn- bzw. Zwirneinheiten mindestens je eine Fadenführungsvorrichtung mit je einem auf einer Ringbank angeordneten Spinnring sowie mit je einem an diesem laufenden Läufer und je eine Spindel für einen Spinnring aufweisen, und bei welchem je nach Zustand der Fadenführungsvorrichtung ein vorgegebenes Drehzahlprogramm für die Spindeldrehzahl gefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand der Fadenführungsvorrichtungen (3) während des Spinnbetriebs durch fortgesetzte Detektion ihrer Betriebstemperaturen erfasst wird und zur fortlaufenden Adaption des Drehzahlprogramms im Sinn maximal möglicher Spindeldrehzahlen ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Detektion der Betriebstemperaturen durch Kontakt-Messung der Temperaturen der Spinnringe (4) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Detektion der Betriebstemperaturen durch berührungslose Messung der Temperaturen von Läufern (5) und/oder Spinnringen (4) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die zu messenden Läufer (5) oder Spinnringe (4) durch mindestens eine Detektionseinheit zur Bildung von Temperatursequenzen (S) wiederholt in einer Reihenfolge nacheinander abgetastet werden und die Adaption des Drehzahlprogramms jeweils aufgrund einer oder mehrerer Temperatursequenzen (S) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
aus den Temperaturen einer Temperatursequenz (S) eine Durchschnittstemperatur (TD) gebildet wird, welcher ein Temperaturintervall (I) vorgegebener Breite zugeordnet ist, und dass der aktuelle Soll-Drehzahlwert des Drehzahlprogramms um einen vorgegebenen Betrag erhöht wird, solange ein Prozentsatz (P1) der gemessenen Temperaturen oberhalb der um das halbe Intervall (I) erhöhten Durchschnittstemperatur (TD) liegt, wobei dieser Prozentsatz (P1) beispielsweise 1 % und das Intervall 3 bis 5 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Soll-Drehzahlwert erniedrigt wird, wenn minimal ein Prozentsatz (P) der gemessenen Temperaturen oberhalb der um das halbe Intervall (I) erhöhten Durchschnittstemperatur TD liegt, wobei der Prozentsatz (P) um beispielsweise den Faktor 1,2 grösser ist als der maximale Prozentsatz (P1).

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
sie mindestens eine Detektionseinheit zur Detektion der Betriebstemperaturen und eine Einrichtung (21) zur Verarbeitung der durch die Detektionseinheit erzeugten Temperatursignale zu einem Drehzahlsteuersignal für den Spindelantrieb (22) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Detektionseinheit zur Detektion der Betriebstemperatur eine Messeinrichtung (11) für Infrarot-Strahlung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messeinrichtung (11) für Infrarot-Strahlung auf einer der Ringbank (2) entlang verschieblichen Transportplattform (10) angeordnet ist, derart, dass sie die Messtellen unabhängig vom Hub der Ringbank (2) in jeweils gleichem Abstand passiert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
an den Spinnstellen (1, 1', 1"..) Positionssensoren (16) vorgesehen sind, welche zur Uebermittlung der Position der Messeinheit (11) betriebsfähig mit der Einrichtung (21) verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass
als Thermoelemente ausgebildete Detektionseinheiten an den Spinnringen (4) angeordnet und jeweils mit der Einrichtung (21) zur Uebermittlung von Temperatursignalen betriebsfähig verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (21) eine Schaltung (24) zur Analog-Digitalwandlung der Temperatursignale, Speicher (25, 25') zur Speicherung der Temperatur- und der Positionssignale sowie einen mit Speichern (29, 29', 29") für Drehzahlprogramme versehenen Sollwertrechner (30) zur Generierung des Drehzahlsteuersignals aufweist.

Zeichnung