Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Masseschwankungen in Fasermaterial

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Masseschwankungen in Fasermaterial (1) das in einem Spinnprozess mit einem Rotor (10) zu einem Garn (3) verarbeitet wird. Zu diesem Zweck werden in unmittelbarer Nachbarschaft zum Rotor und damit antriebsverbundener Elemente (6, 7, 12) die Masseschwankungen im Fasermaterial erfasst und durch einen Regeleingriff verringert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Masseschwankungen in Fasermaterial, das in einem Spinnprozess mit einem Rotor zu einem Garn verarbeitet wird.

[0002] Bei bekannten Rotorspinnmaschinen, die üblicherweise eine grössere Anzahl Spinnstellen, sogenannte Spinnboxen aufweisen, ist ein gemeinsamer Antrieb für alle wichtigen Elemente der Spinnbox vorgesehen. Das bedeutet, dass insbesondere die Einzugswalze, die Auflösewalze, der Rotor, die Abzugswalze und der Nutenzylinder einen gemeinsamen Antrieb mit festen relativen Drehzahlen aufweisen. Damit können die verschiedenen Drehzahlen nur insgesamt verändert und beispielsweise zur Beeinflussung der produzierten Garnmenge verändert werden. Durch solche Beeinflussungen werden üblicherweise alle Spinnstellen zusammen erfasst.

[0003] Ein Nachteil solcher Rotorspinnmaschinen besteht darin, dass Unregelmässigkeiten in der Masse des zugeführten Faserbandes zu Unregelmässigkeiten im gesponnenen Garn am Ausgang der Spinnstelle führen. Dies kann zwar dadurch verhindert werden, dass dafür gesorgt wird, dass das zugeführte Faserband möglichst regelmässig ist, d.h. über seine Länge und Querschnitt gesehen möglichst keine Masseschwankungen aufweist. Das ist aber nur dann möglich, wenn eine solche Beeinflussung aus organisatorischen Gründen auch wirklich besteht. Kauft man solche Bänder für die Verarbeitung zu Garn zu, so besteht diese Möglichkeit praktisch nicht.

[0004] Es ist deshalb die Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Masseschwankungen im Garn zu schaffen, mit denen die Ungleichmässigkeiten der Masse, die im Fasermaterial vorhanden sind, vermindert werden können, so dass beim Spinnen mit einem Rotor ein möglichst gleichmässiges Garn entsteht.

[0005] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in unmittelbarer Nachbarschaft zum Rotor und damit antriebsverbundener Elemente die Masseschwankungen des Fasermaterials erfasst und durch einen Regeleingriff verringert werden. Ein solcher Regeleingriff wird dazu verwendet, die Zufuhr dieses Fasermaterials am Ausgangspunkt oder dessen Abzug am Ausgang des Spinnprozessess, wobei das Fasermaterial zunächst als Faserband und später als Garn auftritt, in Abhängigkeit gemessener Masseschwankungen auszuregeln. Dabei geht man von einer relativ konstanten Arbeitsgeschwindigkeit des Rotors aus. Solche Regeleingriffe werden mit einem Regelkreis oder einem Regelverfahren erreicht, die unmittelbar die Umwandlung von unversponnenen Fasern zu Garn oder die daran beteiligten Elemente beeinflussen. Dies kann dadurch geschehen, dass das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten derjenigen Elemente, die Fasern oder Garn abziehen und derjenigen Elemente, die Faserband oder Fasern zuführen, in dem Sinne verändert wird, dass auch kleine Anhäufungen von Fasern abgebaut und Dünnstellen im zugeführten Fasermaterial aufgefüllt werden. Dies geschieht jeweils in Abhängigkeit von einer Messgrösse. Eine Messgrösse, die solche Dick- und Dünnstellen erfasst, kann beispielsweise von einem Bandmessorgan das vor der Einzugswalze angeordnet ist, oder von einem Garnsensor, der nach dem Rotor angeordnet ist, abgegeben werden. Im ersten Fall ergibt sich so ein offener, im zweiten Fall ein geschlossener Regelkreis, wenn der Regeleingriff beispielsweise auf die Einzugswalze erfolgt. Es sind aber auch kombinierte Regelungen mit offenem und geschlossenem Regelkreis möglich. Vorzugsweise arbeitet eine solche Regelung mit digitalisierten Signalen und ist in Regelmodule und Zentraleinheit aufgeteilt, wobei jeder Spinnstelle ein Regelmodul und mehreren Spinnstellen zusammen eine Zentraleinheit zugeordnet ist. Dabei wird die Zentraleinheit beispielsweise Einstelldaten oder für alle Spinnstellen verbindliche Werte verwalten, verteilen und beim Start ausgeben. Die einzelnen Regelmodule arbeiten ausschliesslich für die betreffende Spinnstelle und im Bereiche von Vorgaben von der Zentraleinheit.

[0006] Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung oder das erfindungsgemässe Verfahren ist es möglich, Unregelmässigkeiten praktisch unmittelbar vor oder bei der Umwandlung von Faserband zu Garn auszugleichen. Damit kann man einerseits damit rechnen, dass weniger Reinigereingriffe in das Garn durchzuführen sind, oder dass man Garn mit besserer und einheitlicherer Qualität erhält. Andererseits ist es auch möglich relativ schlechtes, weil unregelmässiges, Faserband zu gutem, regelmässigem Garn direkt zu verarbeiten. Will man auf diese Weise speziell hochwertiges Garn herstellen und dazu das Faserband vorausgehend beispielsweise durch geregelte Streckung vergleichmässigen und zusätzlich Restfehler im Garn nachfolgend durch eine Reinigung mit engen Toleranzen verbessern, so wird es möglich die einzelnen Eingriffe in den Materialfluss - im Faserband, beim Spinnen und beim Reinigen - behutsamer durchzuführen oder auf spezielle Fehlerarten oder Effekte zu spezialisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass jede Spinnstelle einer Spinnmaschine nun eine eigene Garnnummer herstellen kann, denn durch die erfindungsgemässe Regelung kann für jede Spinnstelle kann eine andere Vorgabe bezüglich der einzuhaltenden Werte gemacht werden.

[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert, wobei

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Spinnprozesses mit den daran beteiligten Elementen und einer Regelvorrichtung, und

Figuren 2 bis 8 je eine weitere Ausführung der Regelvorrichtung zeigen.

[0008] In Figur 1 erkennt man einen Fasermaterial-Strom, der zuerst als Faserband 1 einer Spinnstelle 2 zugeführt wird und diese als Garn 3 verlässt und auf einer Garnspule 4 aufgewickelt wird. Dazwischen wird das Faserband 1 über einen Bandverdichter 5 und eine Einzugswalze 6 einer Auflösewalze 7 zugeführt, wo die Fasern des Faserbandes 1 vereinzelt und mit Hilfe einer Speisemulde 8 von der Auflösewalze 7 aufgenommen werden. Ein Fasersauger 9 saugt die Fasern von der Auflösewalze 7 wieder ab und leitet diese in einen Rotor 10 an dessen Wandung sich ein Garn bildet, das über einen Garntrichter 11 abgeleitet und von einer Abzugswalze 12 abgezogen und der Garnspule 4 zugefördert wird. Die Abzugswalze 12, der Rotor 10 und die Auflösewalze 7 sind über einen Antriebsstrang 13 angetrieben und antriebsmässig starr miteinander verbunden. Die Einzugswalze 6, die Ablösewalze 7 und die Abzugswalze 12 sind Elemente, die mit dem Rotor antriebsverbunden sein können und in seiner Nachbarschaft angeordnet sind, weil sie unmittelbar mit dem Rotor 10 zusammenarbeiten. Alle diese Elemente bilden einen Antrieb für das Fasermaterial. Die bisher bezeichneten Elemente sind an sich bekannt und bei einer Rotorspinnmaschine in der Spinnstelle oder Spinnbox anzutreffen.

[0009] In der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Einzugswalze 6 über einen Antriebsstrang 14 mit einer Regelvorrichtung 15 verbunden. Über Leitungen 16, 17 ist diese auch mit dem hier als Bandmessorgan ausgebildeten oder mit einem Bandmessorgan versehenen Bandverdichter 5 sowie mit einem Impulsgeber 18 verbunden, der vom Antriebsstrang 13 Impulse ableiten kann, die dessen Geschwindigkeit proportional sind. Eine weitere Leitung 19 dient der Speisung und ein Bus 20 dient als Verbindung mit einer Zentraleinheit 21.

[0010] Die Regelvorrichtung 15 umfasst hier einen Servomotor oder Regelmotor 22 und ein Getriebe 23 für den Antriebsstrang 14, sowie zur Verarbeitung von Signalen für den Regelmotor 22 einen Rechner oder Prozessor 24, einen Verstärker 25 und eine Auswerteeinheit 26. Diese ist zur Transformierung einer physikalischen Grösse in ein elektrisches Signal ausgebildet. Der Prozessor 24 weist üblicherweise analog/digital sowie digital/analog-Wandler, die mit Eingängen oder Ausgängen verbunden sind, sowie einen Mikroprozessor mit Speicher auf.

[0011] Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist wie folgt:
Im Bandmessorgan im Bandverdichter 5 werden die Masseschwankungen im Fasermaterial 1 erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das über die Leitung 16 der Auswerteeinheit 26 zugeführt wird. Dort wird beispielsweise der laufende Messwert mit Schwellwerten verglichen, die einen Toleranzbereich für die Messwerte bestimmen, die keinen Regelvorgang auslösen. Ausgewertete Signale, vorzugsweise analoge Signale, werden dem Rechner 24 zugeführt, dort digitalisiert, linearisiert, nach vorgegebenen Gesichtspunkten überwacht, verzögert und verstärkt. Der Rechner 24 hat auch ein Signal aus dem Impulsgeber 18 zur Verfügung, das die aktuelle Arbeitsgeschwindigkeit der anderen Elemente angibt. Vom Rechner 24 wird aufgrund der Eingabesignale, d.h. der Geschwindigkeit und der augenblicklicken Masse des Faserbandes, ein Ausgangssignal ermittelt und an den Verstärker 25 abgegeben, das eine Korrekturgrösse oder einen Regelwert darstellt, der die neue Umfangsgeschwindigkeit der Einzugswalze 6 angibt. Diese Korrekturgrösse steuert die Drehgeschwindigkeit des Regelmotors 22 und damit über das Getriebe 23 auch die Drehgeschwindigkeit der Einzugswalze 6. Der hier gezeigte Regelkreis ist somit ein offener Regelkreis, der zum Ziel hat, auf der Auflösewalze 7 einen gleichmässigen Faserbelag zu erzeugen. So kann damit gerechnet werden, dass ein sehr gleichmässiger Faserstrom über den Fasersauger 9 in den Rotor 10 gelangt.

[0012] Die Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, die im Wesentlichen die Elemente der Vorrichtung aus Fig. 1 aufweist, bei der aber die Leitung 16 mit einem Tastorgan 36 verbunden ist, der die Speisemulde 8 ersetzt oder ergänzt. Das Tastorgan 36 ist federbelastet und drückt das Faserband 1 auf die Einzugswalze 6. Das Faserband 1 lenkt das Tastorgan 36 proportional zur Masse des Fasermaterials 1 aus und diese Auslenkung wird in ein elektrisches Signal gewandelt. Die Signalverarbeitung in der Regelvorrichtung 15 geschieht auf nun bekannte Weise.

[0013] Bei der Ausführung der Erfindung gemäss der Figur 3 ist als Getriebe ein Differential- oder Planetengetriebe 27 vorgesehen. Dieses ist über einen Antriebsstrang 28 mit dem Antriebsstrang 13 verbunden, so dass der Servomotor 22 nur eine Drehzahländerung im Antriebsstrang 14 für die Einzugswalze 6 bewirken soll. Die mittlere Drehzahl, von der diese Drehzahländerung ausgeht, wird über den Antriebsstrang 28 dem Differentialgetriebe 27 zugeführt. Damit ist ein Impulsgeber 18 wie er aus der Fig. 1 bekannt ist, nicht mehr notwendig.

[0014] Bei der Ausführung gemäss der Figur 4, ist zusätzlich ein Garnmessorgan 29 nach dem Rotor 10, am Auslauf der Spinnstelle 2 angeordnet. Das Garnmessorgan 29 kann vor (wie hier gezeigt) oder nach der Abzugswalze 12 angeordnet sein. Das Garnmessorgan 29 ist ein bekanntes Element, das das Garn beispielsweise optisch oder kapazitiv abtastet. Das Garnmessorgan 29 ist über eine Leitung 30 mit einer Auswerteeinheit 32 in der Regelvorrichtung 31 verbunden. Die Auswerteeinheit 32 hat dieselbe Funktion wie die Auswerteeinheit 26 in der Regelvorrichtung 15 (Fig. 1). Bei diesem Aufbau ergibt sich ein Regelverhalten wie es für kombinierte offene und geschlossene Regelkreise beispielsweise für Streckwerke aus der EP 0176661 bekannt ist. Der geschlossene Regelkreis ist hier durch das Garnmessorgan 29, die Leitung 30, die Regelvorrichtung 31 und den Antriebsstrang 14 gebildet. Der offene Regelkreis ist bereits aus den Figuren 1 bis 3 bekannt.

[0015] Diese Ausführung kann aber auch so arbeiten, dass das Garnmessorgan 29 zur Überwachung dient und damit nur die Qualität des Regelvorganges im, zwischen dem Bandverdichter 5 und der Einzugswalze 6 eingesetzten, offenen Regelkreis überwacht. Stellt der Rechner 24 aufgrund darin gespeicherter, vorgegebener Garnfehlertoleranzen durch Vergleich mit dem Signal aus dem Bandmessorgan 29 fest, dass die Qualität des Garnes schlecht ist, so kann er veranlassen, das die Spinnstelle abgestellt oder, dass eine Fehlermeldung oder ein Alarmsignal ausgegeben wird. Dies kann z.B. dann vorkommen, wenn der Regelkreis driftet, das Messorgan unüblichen Vibrationen ausgesetzt ist oder wenn andere Störeinflüsse einwirken.

[0016] Aus Figur 5 ist eine weitere Ausführung bekannt, bei der der Garntrichter 11 am Ausgang des Rotors 10 eine Vorrichtung zum Messen der Masse des durchlaufenden Fasermaterials aufweist, die ein Signal an die Leitung 33 abgibt. Eine solche Messung kann aber auch erst nach der Abzugswalze 12 stattfinden. Die Verarbeitung der Signale in der Regelvorrichtung 31 geht in bekannter Weise vor sich.

[0017] Die Figuren 6 und 7 zeigen beide je nur einen geschlossenen Regelkreis 37, 38 der sich bei der Ausführung gemäss Fig. 6 über den Garntrichter 11 und bei der Ausführung gemäss Fig. 7 über das eigenständige Garnmessorgan 29 erstreckt.

[0018] Figur 8 zeigt eine Ausführung bei der die Abzugsgeschwindigkeit durch die Abzugswalze 12 mit einem Regeleingriff beeinflusst wird. Dazu ist die Abzugswalze 12 über einen Antriebsstrang 34 mit dem Getriebe 23 verbunden. Sobald das Garnmessorgan 29 eine Dünnstelle erfasst, wird die Abzugsgeschwindigkeit reduziert. Bei einer Dickstelle im Garn 3 wird sie erhöht. Diese Vorgänge bewirken, dass das Garn etwas früher oder etwas später als im Schnitt aus dem Rotor 10 abgezogen wird. Dadurch verschiebt sich auch die Stelle 35 an der das Garn von der Wand des Rotors 10 abgelöst wird. Diese Ausführung eignet sich insbesondere in einer Kombination mit einem Regelkreis wie er beispielsweise aus der Fig. 1 bereits bekannt ist. Statt im Garnmessorgan 29 kann eine Messung, aufgrund der die Abzugsgeschwindigkeit des Garns geregelt wird, auch wie nun bekannt an der Speisemulde 1 stattfinden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Vermeidung von Masseschwankungen in Fasermaterial (1) das in einem Spinnprozess mit einem Rotor (10) zu einem Garn (3) verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nachbarschaft zum Rotor und damit antriebsverbundener Elemente (6, 7, 12) die Masseschwankungen im Fasermaterial erfasst und durch einen Regeleingriff verringert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Regeleingriff die Geschwindigkeit der Zufuhr des Fasermaterials am Eingang des Spinnprozesses beeinflusst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Regeleingriff die Geschwindigkeit des Abzugs des Fasermaterials am Ausgang des Spinnprozesses beeinflusst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleingriff in Funktion der Masse des Fasermaterials erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eines Elementes (6, 12), das zum Fördern des Fasermaterials (1) in der Umgebung einer Auflösewalze und des Rotors (10) vorgesehen ist, mit einer Regelvorrichtung (15) verbunden und von dieser gesteuert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Element eine, der Auflösewalze (7) vorgeschaltete Einzugswalze (6) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Element eine, dem Rotor nachgeschaltete Abzugswalze (12) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein offener (5, 16, 31, 14, 6) und ein geschlossener (29, 30, 31, 14, 6) Regelkreis vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein offener (5, 16, 31, 14, 6) Regelkreis mit einer Überwachung des Garnes vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener (29, 30, 31, 14) Regelkreis vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Regelvorganges ein Garnsensor (29) mit daran angeschlossenem Rechner (24) vorgesehen ist.

Zeichnung