CH631217A5

CH631217A5 - Vorrichtung zum ueberwachen des fadens einer oe-spinnturbine.

Info

Publication number: CH631217A5
Application number: CH1513877A
Authority: CH
Inventors: Heinz Dr Rer Nat Wehde; Fritz Dipl Ing Schumann; Burkhard Dr Ing Wulfhorst
Original assignee: Teldix Gmbh
Priority date: 1976-12-18
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1982-07-30
Also published as: GB1581297A; DE2657525A1; CS207492B1; US4238789A; BR7708405A; JPS5386844A; DE2657525C3; FR2374442B3; IT1089405B; DE2657525B2; FR2374442A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Fadens einer Offen-End-Spinnturbine, deren Rotor in einem an der Spinnturbine schwimmend angeordneten Lager gelagert ist, mit einem Messwertgeber zum Erkennen von Unregelmässigkeiten und einer Auswerteschaltung, die bei Auftreten von Unregelmässigkeiten ein Signal zur Anzeige und/oder Abschaltung der Spinnturbine erzeugt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DT-OS 2 509 259 bekannt. Dort ist im Verlauf des Fadenabzugs ein Messwertgeber vorgesehen, der ein der Fadendicke analoges Signal erzeugt. Aus diesem analogen Signal werden mit Hilfe von Schwellwerten bei Dickstellen Impulse erzeugt, die in einem Zähler gezählt werden, wobei bei Auftreten wenigstens einer vorgegebenen Zahl von Impulsen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein Anzeige- oder Abschaltsignal erzeugt wird. Auch ist es bekannt, jeder Spinnstelle einen Fadenwächter zuzuordnen, der bei gerissenem Faden ein Signal erzeugt, das als Warn- oder Schaltsignal ausgewertet wird und z.B. zur Abschaltung der Faserzufuhr und/oder des Spinnturbinenmotors verwendet wird. Die bekannten Fadenwächter tasten den abgezogenen Faden optisch und mechanisch ab.

Eine Qualitätsüberwachung des Fadens bei einer OE-Spinn-maschine ist angezeigt, weil Unregelmässigkeiten, insbesondere Dickstellen und Dünnstellen im Faden unregelmässig, in Ketten gar in regelmässigen Abständen auftreten können und dann bei der Weiterverarbeitung z.B. zu unerwünschten Moiré-Effekten führen.

Solche Dickstellen und Dünnstellen entstehen hauptsächlich durch Ablagerungen von Schmutzteilen im Rotor der Spinnturbine.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einem bestimmten Typ von OE-Spinnturbinen die Erkennung des Auftretens von Ungleichmässigkeiten im Faden, aber auch des Fadenbruchs in vereinfachter Weise zu ermöglichen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Rotor und/oder Lager wenigstens ein auf radiale Auslenkungen ansprechender Messwertgeber zugeordnet ist.

Solche schwimmend gelagerten Rotore sind z.B. aus der DT-OS 2 404 241 und DT-OS 2 427 055 bekannt. Man lagert die Rotore schwimmend, um bei schnellaufenden Rotoren die Belastungen des Lagers zu verkleinern.

Bei der Erfindung wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine begrenzte Schmutzablagerung im Rotor einer OE-Spinntur-bine eine Unwucht darstellt. Bei einem schwimmend gelagerten Rotor rotiert dieser im überkritischen Lauf um seine Hauptträgheitsachse. Ist der Rotor mit einer Unwucht versehen, so fällt diese Trägheitsachse nicht mehr mit der Lage der Rotorachse in Ruhestellung zusammen; vielmehr bewegt sich die Achse auf einer zu der Achsenlage in Ruhestellung konzentrischen Schale. In einer Ebene (durch die Achse in Ruhestellung) gesehen, stellt sich die Bewegung der Achse und des Lagers als Schwingung dar, die man mit bekannten Messwertgebern ausmessen kann. Die Amplitude der Schwingung ist dabei von der Unwucht abhängig, während die Frequenz dieser Schwingung gleich der Rotationsfrequenz des Rotors ist. Diese Unwuchten treten auch auf, wenn aus anderen Gründen Dick- oder Dünnstellen im Rotor zustande kommen.

Bei einem Rotor von ca. 50 mm Durchmesser und einem Gewicht von ca. 70 g kann eine Unwucht von 1 mg eine Schwingungsamplitude von ca. 0,5 |i erzeugen, was man mit den bekannten Messmitteln recht gut sensieren kann. Die üblichen Betriebsunwuchten des Rotors sind demgegenüber viel kleiner, so dass man die durch grössere örtliche Ablagerungen erzeugten Schwingungen von den durch Betriebsunwuchten erzeugten Schwingungen unterscheiden kann. Durch Vorgabe eines Grenzwertes für die von den Schwingungen erzeugten Signale, ab den Schwingungsamplituden verarbeitet werden, lassen sich die von den Ablagerungen und Dickstellen herrührenden Signale ausfiltern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, aufeinanderfolgende Zustände des Unwuchtsignals miteinander zu vergleichen und aus der Änderung auf Unregelmässigkeiten zu schliessen.

Wie bereits angedeutet, kann man die Schwingungsamplitude als Messkriterien verwenden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Sensierung der Schwingungsgeschwindigkeit, die ja ebenfalls von der Amplitude abhängt, so dass auch hier eine Unterscheidung möglich ist. Auch lässt sich der auf die elastischen Mittel für die schwimmende Lagerung ausgeübte Druck mittels eines piezoelektrischen Sensors zur Unwuchtmessung ausnutzen.

Mit dem Unwuchtsensor kann man aber auch einfach einen Fadenbruch erkennen. Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass im Betriebszustand der Rotorspinneinheit durch das Spinngut eine zur Rotordrehzahl mit unterschiedlicher Frequenz auftretende Unwucht sich einstellt, die im folgenden als Spinnunwucht bezeichnet wird. Diese ergibt sich dadurch, dass die Faserablage nicht gleichmässig über den Rotorumfang verteilt ist, sondern zum Einbindepunkt hin zunimmt. Unmittelbar auf den Einbindepunkt, an welchem die Fasermasse am grös-sten ist, folgt nämlich eine von Fasern fast freie Stelle am Umfang des Rotors, durch welche das aus ungedrehten Fasern bestehende Fadenende definiert ist. Dieses Fadenende nimmt bis zum Einbindepunkt ständig zu, an welchem es die der Garnnummer entsprechende Stärke besitzt. Entsprechend der Liefergeschwindigkeit wandert - normalerweise in Umlauf-richtung des Rotors - der Einbindepunkt innerhalb des Rotors so dass die Frequenz fs der Spinnunwucht, die bei Voreilung des Einbindepunktes grösser als die durch die Rotordrehzahl gegebende Frequenz fR ist, sich von der Rotorfrequenz fR unterscheidet.

Die Frequenz der Spinnunwucht ergibt sich damit wie folgt:

fs " ^i1- & dT1(«0i/TTm ) f1/s]

wobei fR die Frequenz des umlaufenden Rotors in 1/s; d der Rotorduchmesser in mm, a der Drehungsbeiwert und Nm die Garnfeinheit in m/g ist. 8 ist ein Dehnungsfaktor in der Grösse von nahe 1 und wird am besten empirisch ermittelt. Dabei gilt das Pluszeichen für das Wandern der Spinnunwucht im Rotordrehsinn, das Minuszeichen für den Fall, dass der Einbindepunkt des Fadens in der Rotorrille relativ zu einem als fest angenommenen Rotorpunkt rückwärts wandert.

Kommt es nun zu einem Fadenbruch, so ist der Fadenabzug unterbrochen und somit durch den fehlenden Abzug das Wandern der Spinnunwucht weggefallen. Stellt folglich der Fühler fest, dass die Spinnunwucht dieselbe Frequenz wie die Rotordrehzahl aufweist, so ist damit ein Fadenbruch registriert. Stellt der Fühler jedoch fest, dass die Spinnunwucht eine Frequenz fs grösser als fR besitzt, so ist Fadenabzug vorhanden. Stellt dagegen der Fühler eine Frequenz fs kleiner als fR fest, dann bedeutet das ein Rückwärtslaufen des Einbindepunktes und somit einen fehlerhaften Betriebszustand.

Meistens weist der Rotor eine eigene Restunwucht auf, so dass sich aus der Überlagerung dieser praktisch immer vorhandenen Rotorunwucht und der Spinnunwucht eine Schwebung mit einer Differenzfrequenz ergibt. Verschwindet diese Schwebung, also ein Signal mit dieser Differenzfrequenz, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass keine Spinnunwucht mehr vorhanden ist, also der Faden gerissen ist. Eine bestimmte Rotorrestwucht ist z.B. durch entsprechende Toleranzen bei der Fertigung des Rotors vorgegeben.

Eine andere Messmethode für die Frequenz der Spinnunwucht besteht z.B. darin, dass das Signal des Messwertgebers, das, solange ein Faden abgezogen wird, von der Spinnunwucht und gegebenenfalls einer mit der Rotordrehzahl umlaufenden Unwucht ausgelöst wird, mit einem Signal in einer Mischstufe überlagert wird, dessen Frequenz der Drehzahl des Rotors entspricht. Die sich hierbei ergebende Differenzfrequenz ist nur für den von der Spinnunwucht herrührenden Anteil ungleich Null, d.h. das Vorhandensein eines Signals mit einer von Null verschiedenen Frequenz ist ein Indiz für eine Spinnunwucht und damit für einen abgezogenen Faden. Bei Verschwinden dieses Signals liegt Fadenbruch vor.

Diese beschriebene Messmethode ist insbesondere dann von Interesse, wenn ein der Drehzahl des Rotors in der Frequenz entsprechendes Signal schon aus anderen Gründen zur Verfügung steht, z.B. zur Kommutierung des als kollektorloser Gleichstrommotor ausgebildeten Einzelantriebes des Spinnrotors erzeugt wird.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spinnturbine mit schwimmend aufgehängtem Lager für den Rotor,

Fig. 2 eine Messanordnung für die Messung der Schwingamplitude des Rotors oder des Lagers,

Fig. 3 eine Messanordnung für die Messung der Schwinggeschwindigkeit,

Fig. 4 eine Messanordnung zur Messung des auf die elastischen Mittel der schwimmenden Lagerung ausgeübten Druk-kes,

Fig. 5 eine Kompensationsmethode für die rotoreigene Unwucht,

Fig. 6 die Spinnverhältnisse im Rotor und Fig. 7 eine andere Messanordnung für die Messung der Schwingung des Rotors oder des Lagers.

In Fig. 1 ist eine OE-Spinnturbine mit Einzelantrieb und schwimmender Lagerung des Rotors als Beispiel einer Spinnturbine, bei der die Erfindung zur Anwendung kommen kann, dargestellt.

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Es ist ein Rotor 1 vorgesehen, mit einem topfförmigen Teil 9, welcher im Zentrum des Bodens 2 eine Bohrung 3 aufweist. In der genannten Bohrung 3 ist ein Zapfen 5 angeordnet, dessen freies Ende 6 in eine Lagerbuchse 7 hineinragt. Der Schwerpunkt des Rotors befindet sich zumindest näherungs- 3 weise auf der Symmetrieachse 8, und zwar im Bereich des Zapfenlagers, welches die Lagerbuchse 7 sowie den Zapfen 5 enthält. In den topfförmigen Rotorteil 9 ragt das Teil 10 des Stators 11 hinein, welches eine Bohrung 12 zur Aufnahme der Lagerbuchse 7 aufweist. Die genannte Lagerbuchse 7 ist mit- to tels Teilen aus elastischem Material in der Bohrung 12 angeordnet, welche Teile als O-Ringe 13 ausgebildet sind. Diese O-Ringe liegen in Nuten 15 der Bohrung 12 sowie in Nuten 17 der Lagerbuchse 7. Anstelle der genannten O-Ringe kann z.B. auch eine Spiralfeder (nicht dargestellt) vorgesehen werden, i 5 wobei ein Ende an der Bohrung 12 und das andere Ende an der Lagerbuchse 7 anliegt. Zum Antrieb des Rotors 1 ist ein Elektromotor vorgesehen, enthaltend auf der Innenfläche des Rotors 1 angeordnete Permanentmagnete 20. Die im wesentlichen radial magnetisierten Permanentmagnete 20 besitzen in 20 Umfangsrichtung abwechselnde Polarität und sind als einzelne Magnete am Rotor befestigt. Den genannten Permanentmagneten sind gegenüberliegend auf dem Stator 10 Wicklungen 19 zugeordnet, welche von Strom durchflössen sind, so dass der Rotor nach Art eines bürstenlosen Gleichstrommotors ange- 25 trieben wird. Die Wicklungen 19 sind eisenlos ausgebildet, so dass auch von dem derart gebildeten Elektromotor keine zusätzlichen Kräfte oder Momente auf die Lagerung hervorgerufen werden. Das vordere Ende des Rotors ist als ein Trichter 14 ausgebildet, in welchen das zu spinnende Material in bekann- 30 ter Weise hineingelegt und abgezogen wird. Befindet sich der Schwerpunkt des Rotors beispielsweise infolge von Fertigungstoleranzen oder infolge des in dem Trichter 14 befindlichen Materials nicht exakt auf der Symmetrieachse 8, so kann sich der Rotor aufgrund der schwimmenden Lagerung dennoch um 35 seine Hauptträgheitsachse drehen. Zusätzliche Lagerkräfte werden vermieden. Aufgrund der sehr wesentlichen Ausbildung des Antriebs als eisenloser Elektromotor wird weiterhin erreicht, dass auch vom Antrieb keine zusätzlichen radialen Kräfte oder Momente auf die Lagerung ausgeübt werden, und 40 zwar auch dann, wenn sich der Rotor nicht exakt um die Achse 8 dreht.

Bei dem als kollektorloser Gleichstrommotor ausgebildeten Antrieb ist die dreiphasige Antriebswicklung 19 über den elektronischen Kommutator 22 mit der Gleichstromquelle 23 45 verbunden. Der Einfachheit halber ist hier nur eine Phase der Wicklung 19 mit dem Kommutator verbunden. Die Kommutierung wird hier in an sich bekannter Weise mittels einer innerhalb der Antriebswicklung untergebrachten Hilfswicklung und dem Steuersignalerzeuger 24 für den Kommutator 22 bewirkt, so

Am Teil 10 des Stators 11 ist auch ein Messwertgeber 21 gelagert, der die von der schwimmend gelagerten Lagerbuchse 7 in einer Ebene durch die Achse 8 auftretenden Schwingungen sensiert.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems dar- 55 gestellt, das ein für die Schwingamplituden des Lagers 7 charakteristrisches Signal erzeugt. Der Messwertgeber besteht hier aus einem Eisenring 25a mit viel Polen 25b, wobei auf zwei sich gegenüber liegenden Polen Wicklungen 25c liegen, die zwei Zweige einer Hochfrequenzbrücke 26 bilden. Die beiden 60 anderen Zweige dieser Brücke werden durch zwei weitere Wicklungen 27,28 gebildet, die mit der Primärentwicklung 29 induktiv verkoppelt sind, über die eine Trägerfrequenz von z.B. 100 kHz vom Oszillator 30 eingekoppelt wird. Bei Schwingungen des Lagers 7 aus wenigsten teilweise ferromagnetischem 65 Material in der Ebene der bewickelten Pole 25b kommt eine entgegengesetzte Induktivitätsänderung in den Spulen 25c zustande und damit eine Amplitudenmodulation der über die

Leitungen 31 abgegriffenen Spannung. Durch eine phasenempfindliche Gleichrichtung im Glied 32 erhält man eine Spannung mit einer der Drehzahl des Rotors 1 proportionalen Frequenz und einer von der Unwucht abhängigen Amplitude. Das Glied 33 erzeugt aus dieser Wechselspannung, wenn deren Amplitude eine bestimmte Grösse überschreitet, Impulse.

In von dem Zeitglied 35, das den Zähler 34 jeweils wieder in die Ausgangslage setzt, abhängigen Zeitspannen, werden diese Impulse im Zähler 34 aufaddiert. Wird in einer Zeitspanne ein vorgegebener Zählwert überschritten, so gibt der Zähler ein Ausgangssignal und setzt hier eine Warnlampe 36. Das Signal kann auch der Schalteinrichtung 40 zugeführt werden, die dann die Spinnturbine stillsetzt.

Anstelle des Messwertgebers der Fig. 2 kann auch ein kapazitiver Geber bekannter Bauart oder aber bei Verwendung eines Magneten am Lager ein magnetfeldempfindlicher Geber (Hallsonde, oder Geber mit Änderung der Vormagnetisierung des Kerns von Spulen) oder auch ein anderer bekannter Messwertgeber zur Wegmessung treten.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 enthält das Lager 7 einen quermagnetisierten Teil, so dass bei Schwingungen des Lagers in den Spulen 37,38 Impulse induziert werden, deren Amplitude von der Schwinggeschwindigkeit und damit auch der Schwingamplitude abhängt. Diese Impulse können ähnlich wie in Fig. 2 ausgewertet werden, d.h. sie werden einer Schwellwertstufe entsprechend 33 zugeführt, die bei Überschreiten des Schwellwertes Impulse abgibt, die dann im Zähler innerhalb vorgegebener Zeiten aufaddiert werden, wobei ein Warnsignal erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Zahl von Impulsen überschritten wird.

Gemäss Fig. 4, die einen kleinen Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des O-Ringes 13 zeigt, kann der Sensor zur Feststellung der radialen Auslenkungen auch nach dem piezoelektrischen Prinzip, d.h. auf durch die Auslenkung verursachtem Druck auf einen Kristall arbeiten, wobei der Kristall diese Druckänderungen in Spannungsänderungen umsetzt, die dann ausgewertet werden. Der Sensor 41 ist hier im Bereich der elastischen Mittel, also gemäss der Fig. 1 am O-Ring 13 angeordnet.

Da gegebenenfalls der Rotor selbst schon eine geringe Unwucht aufweist, die das Erkennen von Unwuchten z.B. durch Verschmutzung erschwert, kann man diese bleibende Unwucht dadurch beseitigen, dass man eine Kompensation dieser bleichenden Unwucht mit elektrischen Mitteln durchführt. Hierzu wird z.B. eine Wechselspannung erzeugt, die das Signal des Unwuchtsensors im Leerlauf und ohne Verschmutzung gerade kompensiert; man erzeugt also eine Wechselspannung mit der Rotorfrequenz und mit der Amplitude des Signals des Unwuchtsensors, aber mit einer entgegengesetzten Phasenlage und überlagert die beiden Spannungen. Dieses Kompensationssignal kann man aus der Motorsteuerelektronik gewinnen, braucht dann allerdings Mittel zur Einstellung der Phase und Amplitude. Man kann jedoch auch einen besonderen Sensor vorsehen, der eine der Rotordrehung entsprechende Wechselspannung erzeugt, und durch Verstellung der Sonde kann man die gewünschte Spannung in Amplitude und Phase einstellen. In Fig. 5 ist eine solche Anordnung prinzipiell dargestellt, wie z.B. zwischen dem Ausgang des Gleichrichters 32 und der Schwellwertstufe 33 eingeschaltet werden kann. An der Klemme 50 wird das Unwichtsignal zugeführt, das im Block 51 mit der Kompensationsspannung überlagert wird, um die vorhandene Restunwucht des Rotors zu kompensieren. Die Kompensationsspannung mit der Frequenz des durch die rotoreigene Unwucht erzeugten Signals und der gleichen Amplitude, aber entgegengesetzten Phase wird aus der Steuerelektronik 52 des Motors und mittels der Einstellmittel 53 für Amplitude und Phase gewonnen und im Block 51 dem Restunwuchtsignal überlagert. Die Einstellung der Spannung erfolgt

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bei Leerlauf und gesäubertem Rotor. Man kann natürlich das 72 spricht das Glied 74 an und gibt ein Schaltsignal an die Warn- oder Abschaltsignal schon bei Auftreten eines Unwucht- Abschalteinrichtung 75 für die Spinneinheit und ein Warnsignal signais entsprechender Amplitude entstehen lassen. an die Lampe 76. Dieses Schaltsignal kann beispielsweise auch

Die Spinnverhältnisse im Rotor 1 werden anhand der Fig. 6 als Steuerimpuls für eine automatische Rotorreinigungseinrich-verdeutlicht. Die Fasermasse nimmt von einem Punkt A aus s tung und eine automatische Anspinn- und Knoteinrichtung verüber den Rotorumfang ständig zu und ist am Einbindepunkt E, wendet werden.

an dem die Fasern durch den entstehenden und mit der Die Differenzfrequenz ergibt sich aus der Beziehung

Geschwindigkeit v aus dem Rotor 1 abgezogenen Faden vom

Rotorumgang abgenommen werden, am grössten. Dort hat die a f — f 1000 [ i J 1

Fasermasse die der Garnnummer entsprechende Stärke. Die io R , r ■— L ' SJ

Strecke zwischen dem Einbindepunkt E und dem Punkt A ist im dU" y Nm wesentlichen frei von Fasern. Aufgrund dieser Verhältnisse liegt der Massenschwerpunkt ms des Fasermaterials etwa an wobei fR die momentane Rotorfrequenz in 1/s, a der Drehungs-der in Fig. 6 eingezeichneten Stelle und bildet eine Spinnun- beiwert des Garnes, Nm die Garnfeinheit in m/g und d der wucht. Der Einbindepunkt E wandert infolge des Fadenabzu- is Rotordurchmesser in mm ist.

ges bei normalen Betriebsverhältnissen relativ zu einem als fest Aufgrund der Fadendehnungen beim Abzug aus dem Rotor angenommenen Punkt des Rotors 1 gleichsinnig zur Drehrich- kann sich die Differenzfrequenz A f um den Faktor 5 ändern, tung des Rotors (Pfeil P) und rotiert dabei, ebenso wie der ent- wobei 5 ein Dehnungsfaktor ist und nahe bei 1 liegt. Der Wert standene Faden und der Masseschwerpunkt ms des am Ro- von 8 wird am besten empirisch ermittelt. Somit gilt für die Dif-torumfang angesammelten Fasermaterials, mit der Frequenz fs. 20 ferenzfrequenz Demgegenüber läuft der Rotor 1 mit einer Frequenz fR um,

wobei fR < fs. Differenzfrequenz zwischen einem als fest ange- _ £ „ 1000 fi /_!

nommenen Rotorpunkt und dem Einbindepunkt E beträgt Af = O • f - _ | 1/Sj dabei Af. dlT ^ |r Nm

Der Pfeil P' deutet einen fehlerhaften Betriebszustand an, 25 bei dem der Einbindepunkt E unter bestimmten Betriebsbedin- Wird eine solche Differenzfrequenz A f zwischen einer vor-

gungen relativ zu einem als fest angenommenen Punkt des handenen Rotorunwucht und der Spinnunwucht nicht mehr

Rotors 1 rückwärts wandert. Dadurch ergibt sich eine Diffe- festgestellt, so wird offensichtlich kein Faden mehr abgezogen: renzfrequenz A f aus fR > fs. Sie wird als «negative Differenz- ein Fadenbruch ist damit angezeigt.

frequenz» bezeichnet. 30 Abschliessend sei noch eine weitere Methode zur Ermitt-

Während beim Wandern des Einbindepunktes E in Rieh- lung der Differenzfrequenz A f angedeutet. Man kann das Aus-tung des Pfeiles P ein Faden entsprechend der gewünschten gangssignal des Messwertgebers über ein (auch digitales) VerGarnnummer und Qualität entsteht, wird beim Wandern des zögerungsglied führen und dessen Ausgangssignal überlagern. Einbindepunktes E in Richtung des Pfeiles P' auch ein Faden, Auch hier ist normalerweise ein Signal mit der Differenzfre-jedoch fehlerhaft, erzeugt. Der Faden hat dann eine geringere 35 quenz vorhanden, dessen Verschwinden den Fadenbruch signa-Festigkeit, insbesondere infolge mangelhafter Einbindung der lisiert.

Einzelfasern. Ein solcher Betriebszustand ist besonders dann Über die gemäss obiger Beschreibung gewonnene und dort gefährlich, wenn kein Fadenbruch auftritt und somit der lau- zur Fadenbrucherkennung genutzte Differenzfrequenz kann fend fehlerhaft erzeugte Faden unbemerkt zur Aufspulung auch die Fadenabzugsgeschwindigkeit und damit die Länge des kommt. 40 abgezogenen Fadens festgestellt werden. Aus dem Messergeb-

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems dar- nis der Differenzfrequenz lässt sich über gestellt, das ein für die Schwingamplituden der Lagerbuchse charakteristisches Signal erzeugt. Der Messwertgeber besteht v _ 60 • A f dff r / • 1

hier aus einem Eisenring 65 mit vier Polen 66; wobei auf zwei 1 ~ c ^mm/minj sich gegenüber liegenden Polen Wicklungen 67 und 68 liegen. 45

Bei Schwingungen der Lagerbuchse 7 aus wenigstens teilweise die Fadenabzugsgeschwindigkeit ermitteln, wobei d 71 der Ril-ferromagnetischem Material in der Ebene der bewickelten lenumfang des Spinnmotors und 8 ein nahe 1 liegender Deh-Pole 66 kommt eine entgegengesetzte Induktivitätsänderung in nungsfaktor des Garn ist. Durch ein entsprechendes Frequenz-den Spulen 67 und 68 zustande. Diese Induktivitätsänderung Zählgerät und einen einfachen Rechner lässt sich diese Grösse wird mittels der Glieder 69-71 in ein Signal umgesetzt, dessen 50 v leicht ermitteln. Addiert man das in vorgegebenen konstan-Frequenz den Auslenkungen der Lagerbuchse 7 in der sensier- ten Zeitabständen ermittelte Messergebnis der Differenzfre-ten Ebene entspricht. Das Glied 65 stellt hier mit den Wicklun- quenzmessung auf, so ist die Summe ein der abgezogenen gen 67 und 68 zusammen eine wechselstromgespeiste Brücke Fadenlänge proportionaler Wert. Beispielsweise erhält man bei dar, die vom Generator 70 mit einer Spannung von z.B. 100 kHz Aufsummierung des Messwertes gespeist wird. Das Signal an der Abgriffsdiagonale wird dann 55

im Block 71 gleichgerichtet. Am Ausgang des Gleichrichters 71 Af • d IT

erhält man das gewünschte Signal. Ist keine Rotorunwucht vor- V2 = T

handen, so ist die Frequenz dieses Signals gleich der Drehzahl 1000 • «

der Betriebsunwucht, also bei 1000 Hz Rotordrehzahl z.B. 1020

Hz. In der Mischstufe 79 wird dieses Signal mit einem Signal 60 im Abstand von 1 s einen direkten Messwert des abgezogenen aus dem Block 80 überlagert, dessen Frequenz der Rotordreh- Fadens in Meter. Diese Auswertung kann digital erfolgen,

zahl entspricht. Das Signal des Blocks 80 kann z.B. das Signal wenn man den Messwert digital ermittelt.

des Blocks 24 der Fig. 1 sein. Das Ausgangssignal der Misch- Summiert man die abgezogenen Längen pro Zeiteinheit bis stufe 79 enthält ein Signal mit der Differenzfrequenz der beiden zu einem vorgegebenen Grenzwert im Rechner auf, so lässt der Mischstufe 79 zugeführten Signale, also ein Signal mit der 65 sich nach Überschreiten dieses Grenzwertes ein Impuls abneh-Frequenz von z.B. 20 Hz. Die Signale höherer Frequenz wer- men, der als Steuerimpuls für die Inbetriebnahme eines Spulenden im Tief pass 72 unterdrückt. Auf das Verschwinden des Wechslers oder für das Einschalten einer Signallampe zur Wechselstromsignals bei Fadenbruch am Ausgang des Gliedes Anzeige eines notwendigen manuellen Spulenwechsels bei

[m/s]

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einer bestimmten und auf allen Spulen der Maschine gleicher Fadenlänge verwendbar ist.

Somit lassen sich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ohne Rücksicht auf Betriebsausfälle durch Fadenbrüche an einzelnen Spinnstellen stets Spulen gleicher Fadenlänge erzeugen, 5 was für die Weiterverarbeitung, insbesondere beim Aufstecken auf Spulen- und Zettelgatter, von grosser Wichtigkeit ist. Die sonst üblicherweise anfallenden Abfälle durch Restspulen können vermieden werden.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es 10 ferner möglich, durch eine Überwachung der Fadenabzugsgeschwindigkeit weitere fehlerhafte Betriebszustände festzustellen.

Aus der Beziehung

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Wie bereits eingangs festgestellt wurde, liegt ein fehlerhafter Betriebszustand auch dann vor, wenn unter bestimmten Betriebsbedingungen der Einbindepunkt des Fadens in der Rotorrille relativ zu einem als fest angenommenen Rotorpunkt rückwärts wandert. Die Frequenz der Betriebsunwucht beträgt für diesen Fall

- V-&i

1000

diro< ]/ Nm

M

Af = -

1000

■ é>

dff

60

H

wobei v in m/min einzusetzen ist, geht hervor, dass die Diffe- 2Q renzfrequenz eine Funktion der Lieferung und des Rotordurchmessers ist. Sie wird im allgemeinen konstant gehalten durch den Abzug des Fadens mittels Abzugswalzenpaar, bestehend aus Abzugswelle und Druckroller. Bei Änderung der Abzugsgeschwindigkeit, hervorgerufen z.B. durch Wickelbildung des 25 Fadens um die Abzugswelle, ändert sich die Differenzfrequenz A f. Die Änderung der Differenzfrequenz A f bezüglich einer Geschwindigkeitsänderung des Fadenabzuges lässt sich berechnen zu d( Af) dv

&•

1000

dir • 60

r i i

L m/min. sj

Hierin bedeutet die d(A f)/dv der Differentialquotient aus der Frequenzänderung d(A f) und der Änderung der Abzugsge- 35 schwindigkeit dv. Relativ grössere Abweichungen von einer im normalen Spinnbetrieb ermittelten Differenzfrequenz A fmittei deuten auf eine ungewollte Änderung der Abzugsgeschwindigkeit hin (z.B. Wickelbildung um Abzugswelle).

Andererseits kann sich die Differenzfrequenz A f auch « ändern, wenn die Rotordrehzahl von der Solldrehzahl infolge irgendeiner Antriebsstörung abweicht. Eine Abweichung von der Soll-Rotordrehzahl bedeutet fehlerhafte Drehung des erzeugten Garnes und daraus resultierend ein Garn fehlerhafter Qualität. Somit dient ein Signal, hervorgerufen durch die « Änderung der Differenzfrequenz A f, ebenfalls zur Feststellung fehlerhafter Betriebszustände bzw. der Garnqualität.

Durch an sich bekannte Mittel lässt sich die Änderung der Differenzfrequenz feststellen und ein entsprechendes durch die Differenzfrequenz-Änderung abgegebendes Signal ein Impuls so zum Abstellen der Spinneinheit bzw. der Faserzufuhr erzeugen. Hierzu können als geeignete Mittel z.B. digitale Frequenzzählgeräte eingesetzt werden, wobei sich die Zeitbasis nach der erfoderlichen Genauigkeit richtet.

wobei Ô i ein Dehnungsfaktor nahe 1 ist. Mittels einer digitalen Differenzfrequenzzählung lässt sich erkennen, dass die Frequenz der Spinnunwucht kleiner als die Rotorfrequenz ist.

Wird eine solche negative Differenzfrequenz vom Frequenzzähler festgestellt, so gibt er ein Signal zum Stillsetzen der Spinnstelle ab. Selbstverständlich kann dieses Signal auch z.B. zur optischen Anzeige eines fehlerhaften Betriebsverhaltens verwendet werden. Auf diese Weise wird ebenfalls die Erzeugung und das unbemerkte Aufspulen eines fehlerhaften Garnes sofort festgestellt und damit die Garnqualität überwacht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist die kontinuierliche Feststellung von Schwankungen der Garnnummer ausserhalb eines zulässigen Toleranzbereiches. Derartige Nummernschwankungen treten beispielsweise auf, wenn langweilige Fehler im Vorlagematerial vorhanden sind oder durch fehlerhaftes Anlegen Doppelbänder zur Einspeisung kommen. Entsprechend der Masse des pro Zeiteinheit aufgelösten und in die Rotorrille eingespeisten Fasermaterials ändert sich bei konstantem Abzug des Fadens aus dem Rotor dann auch die Masse der Spinnunwucht und infolgedessen die Auslenkung des schwimmend gelagerten Rotors.

Ändert sich während einer bestimmten Zeitdauer also die Amplitude der Frequenz der Spinnunwucht über einen zulässigen Toleranzbereich, so deutet dies auf die Einspeisung einer fehlerhaften Vorlage hin. Durch geeignete, dem Fachmann geläufige Massnahmen kann die Über- oder Unterschreitung eines vorgegebenen Toleranzwerters der Amplituden der Spinnunwucht über einen bestimmten Zeitraum festgestellt und ein Impuls zur Auslösung eines Warn- oder Schaltsignals erzeugt werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass unzulässige Abweichungen der Garnnummer unbemerkt erzeugt werden.

Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung kann über einen einzigen Messgeber die gesamte Garnerzeugung in verschiedenster Weise überwacht werden, so dass unmittelbar alle Fehler beim Spinnprozess sofort festgestellt werden. Die üblichen Fadenwächter sowie ein gesonderter Spul- und Reinigungspro-zess entfallen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht somit eine perfekte Qualitätsüberwachung, die sogar soweit geht, dass übliche Labormessungen, die sonst nur stichprobenartig zur Qualitätskontrolle erfolgen, hier automatisch anfallen und für die gesamte Produktion ausgewertet werden können.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

631217 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Überwachen des Fadens einer Offen-End-Spinnturbine, deren Rotor in einem an der Spinnturbine schwimmend angeordneten Lager gelagert ist, mit einem Messwertgeber zum Erkennen von Unregelmässigkeiten und einer s Auswerteschaltung, die bei Auftreten von Unregelmässigkeiten ein Signal zur Anzeige und/oder Abschaltung der Spinnturbine erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotor und/

oder Lager wenigstens ein auf radiale Auslenkungen ansprechender Messwertgeber zugeordnet ist. ">

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (21) ein Wegmesser ist, der das Mass der Auslenkung feststellt (Fig.l).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (37,38) als auf die Auslenkgeschwin- is digkeit ansprechend ausgelegt ist (Fig. 3).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltmittel (33) vorgesehen sind, um Auslenkungen erst ab einer vorgegebenen Grösse auszuwerten (Fig. 2). 20

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (34) vorgesehen ist, der in vorgegebenen Zeitspannen die Häufigkeit der Auslenkungen auszählt und ein Warn- und/oder Schaltsignal bei Überschreitung einer vorgegebenen Zahl pro Zeitspanne abgibt (Fig. 2). 25

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf die zur schwimmenden Lagerung benötigten elastischen Mittel (13) zur Feststellung der radialen Auslenkungen dient und dass hierfür ein piezoelektrischer Sensor (41) vorgesehen ist (Fig. 4). 30

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Kompensationsmittel zur Kompensation des durch eine rotoreigene Unwucht erzeugten Restsignals vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 35 dass ein elektrisches Signal mit gleicher Frequenz und Amplitude wie das Restsignal, jedoch entgegengesetzter Phasenlage erzeugt wird und dass dieses Signal mit dem Restsignal zur Kompensation überlagert wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 40 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, dass sie auf den Wegfall des Signals mit der der Spinnunwucht entsprechenden Frequenz anspricht und dann ein Signal erzeugt und dass dieses Signal zur Feststellung eines Fadenbruchs ausgewertet wird. 45

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, dass sie auf eine Änderung des Signals mit der der Spinnunwucht entsprechenden Frequenz anspricht und dann ein Signal erzeugt und dass dieses Signal zur Feststellung 50 eines die Garnqualität beeinflussenden Betriebszustands ausgewertet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertschaltung (74-80) ein ein Signal mit der Differenzfrequenz zwischen der der Rotordrehzahl entsprechenden 55 Frequenz und der der Spinnunwucht entsprechenden Frequenz gewinnendes Glied (79,80) enthält, und dass die das Signal erzeugenden Schaltmittel (74) ansprechen, wenn diese Differenzfrequenz verschwindet (Fig. 7).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich- eo net, dass eine Überlagerungsstufe (79) zur Überlagerung des Signals des Messwertgebers (65-71) und eines in der Frequenz der Rotordrehzahl entsprechenden Vergleichssignals vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der unter 65 Nutzung einer Unwuchtmessung ein Signal mit der Differenzfrequenz Af zwischen der Rotation der Spinnunwucht und der Rotordrehzahl gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messgerät zur Bestimmung dieser Differenzfrequenz Af und ein Rechner zur Ermittlung des Wertes Af • d 7t/ 8 vorgesehen ist, wobei d n der Rillenumfang des Spinnrotors und 8 ein aus Erfahrung gewonnener, nahe bei 1 liegender Dehnungsfaktor für den Faden ist.

14. Vorrichtung, nach Anspruch 11 oder 12, bei der unter Nutzung einer Unwuchtmessung ein Signal mit der Differenzfrequenz Af zwischen der Rotation der Spinnunwucht und der Rotordrehzahl gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messgerät zur Bestimmung dieser Differenzfrequenz Af vorgesehen ist, und dass Schaltmittel zum Auf summieren von in vorgegebenen kleinen Zeitabständen erhaltenen, den Messwerten proportionalen Grössen vorgesehen sind, um ein Mass für die abgezogene Garnlänge zu erhalten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung ein Signal mit der Differenzfrequenz zwischen der der Rotordrehzahl entsprechenden Frequenz und der der Spinnunwucht entsprechenden Frequenz gewinnendes Glied enthält und dass Schaltmittel vorgesehen sind, die auf eine zeitliche Änderung der Differenzfrequenz ansprechen und das Abstellen der Spinnstelle und/oder der Faserzufuhr bewirken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung ein Glied enthält, das bei einer Abweichung von einem Toleranzwert der Amplitude der Frequenz der Spinnunwucht während einer vorgegebenen Zeitdauer anspricht und einen Impuls zur Auslösung eines Warnoder Schaltsignals auslöst.