CH690723A5 - Verfahren zum Topfspinnen. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Topfspinnen auf einer Maschine mit einer Vielzahl von beim Spinnen um je eine Achse rotierten Spinnt²pfen und jedem Spinntopf zugeordnetem, rohrf²rmigem Fadenführer, wobei das Fasermaterial dem Fadenführer zugeliefert, durch das Fadenführerrohr zu dessen Mündung geleitet sowie von dort als um die Achse des Spinntopfs rotierender Garnschenkel zur rotierenden Innenfläche des Spinntopfs gebracht wird, wobei der dabei auf der Innenfläche gebildete Garnkuchen nach Abschluss des Spinnens auf eine bereits während des Spinnens an der genannten Mündung bereitgehaltene Umspulhülse, nach deren Vorschub in ihre Umspulposition, aufzuwickeln ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. 



  Beim Topf- oder Zentrifugenspinnen gelangt das in einer Faserbandverzugsvorrichtung, z.B. einem üblichen Streckwerk, verzogene Fasermaterial, wie beispielsweise in der DE 4 324 039 A1 beschrieben, durch ein changierendes Fadenführerrohr in einen rotierenden Spinntopf (Zentrifuge). Das Fasermaterial verlässt die Mündung des Fadenführerrohrs als um die Topf- bzw. Zentrifugenachse rotierender Garnschenkel. Durch die Rotation des Garnschenkels erhält der herzustellende Faden die erforderliche Drehung, bevor er an der Innenwand des Spinntopfs im sogenannten Garnkuchen abgelegt wird. Nach Beendigung der Spinnzeit bzw. nach Erreichen einer vorbestimmten Garnmenge im Spinntopf wird das bis zu diesem Zeitpunkt gesponnene Material auf eine zu gegebener Zeit in den Spinntopf gebrachte Umspulhülse umgelegt.

   Die Einleitung des Umspulvorgangs geschieht beispielsweise dadurch, dass die Umspulhülse in den Weg des Garnschenkels vorgeschoben wird. 



  Im normalen Betrieb wird der noch rotierende Garnschenkel, beispielsweise durch eine an der Stirnseite der Umspulhülse befindliche Fangkerbe, festgehalten und der vorher an der Zentrifugeninnenwand abgelegte Garnkuchen auf die Umspulhülse gewickelt. 



  Bei einem Fadenbruch in der Spinnphase wird das durch das Fadenführerrohr laufende Garnende, noch bevor es die Mündung des Fadenführerrohrs verlässt, von der Spinngeschwindigkeit auf die maximale Geschwindigkeit, die der jeweiligen Umfangsgeschwindigkeit des Garnkuchens entspricht, beschleunigt und legt sich ebenfalls an den Garnkuchen an. Das Garnende ist dann häufig nicht mehr, jedenfalls nicht mehr automatisch, handhabbar. Der Umspulvorgang kann dann nur noch durch relativ aufwendige Massnahmen, im Allgemeinen manuell, von aussen eingeleitet werden (vgl. CH-PS 348 346 oder DE-PS 842 916). 



  Nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis kann der bereits gesponnene Garnkuchen bzw. Zentrifugeninhalt auch bei einem Fadenbruch für die Weiterverarbeitung gerettet, also ordnungsgemäss auf eine Umspulhülse umgewickelt werden, wenn dem Transportweg des Fasermaterials ein einen Fadenbruch registrierender Fadensensor zugeordnet wird, der bei Feststellung eines Fadenbruchs Befehl gibt, die Umspulhülse in ihre Umspulposition zu bringen, bevor das Garnende die Mündung des Fadenführerrohrs verlassen hat. Innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit muss das ablaufende Garnende, z.B. durch Klemmen im Fadenführerrohr oder durch Fangmittel an der Umspulhülse auf letztere angewickelt werden. Ersichtlich dürfen die Vorschub- und Fangmittel erst aktiviert werden, wenn der Fadenbruch als solcher erkannt ist.

   Es ist also zunächst wichtig, den Fadenbruch entsprechend schnell und eindeutig zu registrieren. 



  Herk²mmliche, meist optisch, kapazitiv oder pneumatisch arbeitende Fadensensoren, wie sie in DD-PS 73 269 beschrieben werden, erkennen einen Fadenbruch als fehlenden Faden im Allgemeinen erst, wenn das Garnende den weg zwischen dem Klemmspalt der Ausgangswalzen eines liefernden Streckwerks und der optischen Achse des Sensors zurückgelegt hat. Da beim Topfspinnen im Bereich des Streckwerkes periodische Fadenbewegungen praktisch nicht auftreten - es gibt keinen echten Fadenballon - sind auch periodische Fadensignale (vgl. DE 2 621 900 A1) nicht messbar. Im Gegenteil, um die Schwankungen der Amplitude der Fadenstärke zu berücksichtigen, ist es erforderlich, eine relativ grosse Integrationszeit im Fadensensor vorzugeben. Mit den herk²mmlichen Fadenwächtern kann daher nicht immer verhindert werden, dass das bei einem Fadenbruch entstandene Garnende im Garnkuchen verschwindet. 



  Ein wesentlicher Nachteil herk²mmlicher Fadenwächter besteht speziell beim Topfspinnen, wo die Ballonbildung im Anschluss an das Streckwerk fehlt, auch darin, dass eine Veränderung der Fadenqualität, z.B. der Drehung pro m, nur in Extremfällen zu erkennen ist. 



  Es gibt Topfspinnmaschinen, deren stehender Spinntopf für die Umspulhülse nur von oben zugänglich ist (vgl. DD-PS 21 834). Ferner gibt es Topfspinnmaschinen mit Spinnt²pfen, denen das Faserband über den rohrf²rmigen Fadenführer zwar auch von oben zugeführt wird, deren bei Betrieb um (ebenfalls eine vertikale Achse) rotierender Topf aber im !brigen wie eine (unten offene) Glocke geformt ist. Diesem sogenannten hängenden Topf kann die Umspulhülse nur von unten zugeführt werden (vgl. DE 4 103 771 A1). Es gibt schliesslich Topfspinnmaschinen mit im Wesentlichen zylindrischem Topf ohne Deckel und Boden, sogenannte Rohrzentrifugen, deren beide Enden eine nahezu gleich grosse \ffnung aufweisen.

   Bei  Anwendung dieser rohrf²rmigen Spinnt²pfe kann die Umspulhülse nach DE 4 108 929 A1 unterhalb der Mündung des Fadenführerrohrs oder nach DE 4 324 039 A1 auf dem Fadenführerrohr, oberhalb von dessen Mündung, bereitgehalten werden. Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf alle einschlägigen Typen von Topfspinnmaschinen. 



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das/die es erm²glicht, beim Topfspinnen eine Abweichung der Fadenqualität, insbesondere einen aufgetretenen Fadenbruch, früher als mit den oben genannten herk²mmlichen Fadenwächtern zu erkennen. 



  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Fadenbruch das abgerissene Garnende schnell auf annähernd die hohe Umfangsgeschwindigkeit des Spinntopfs bzw. Garnkuchens beschleunigt wird. Als Folge nimmt die Umlaufdauer des Garnschenkels an der Mündung des Fadenführerrohrs zu. Eine erfindungsgemässe Messung dieser Umlaufdauer erm²glicht also ein praktisch augenblickliches Erkennen eines Fadenbruchs, nämlich bereits eine Periode nach dessen Auftreten. Wenn T die Umlaufdauer, n die Drehzahl des Spinntopfes, v die Spinngeschwindigkeit, das heisst, die Liefergeschwindigkeit des Fadens und d der Garnkuchendurchmesser sind, gilt für die Umlaufdauer T des rotierenden Fadenschenkels die folgende 



  Gleichung: 
EMI4.1
 
 



  wobei die mit "a" angegebene Konstante die Umrechnung von Minuten in Millisekunden darstellt und eine Gr²ssenordnung von 1/60 000 aufweist. 



  Im Betrieb der Topfspinnmaschine führt eine Drehzahlveränderung von Spinnt²pfen bei gleichbleibender Liefergeschwindigkeit zur Veränderung der Garndrehungen. In diesem Fall ändert sich die Garnschenkelumlaufdauer beziehungsweise die Garnschenkelfrequenz entsprechend, das heisst bei h²heren Drehungen wird die Garnschenkelumlaufdauer T gegenüber dem Normbereich niedriger, bei zu geringer Garndrehung wird die Garnschenkelumlaufdauer gegenüber dem Normbereich gr²sser. 



  Die Erfindung erlaubt es also nicht nur, bei einer durch einen Fadenbruch begründeten sprunghaften  nderung der gemessenen Garnschenkelumlaufdauer ein Signal zum Einleiten des Umspulvorgangs, vorzugsweise durch Vorschub der Umspulhülse in die Umspulposition, zu geben, sondern auch eine durch Fadenqualitätsänderungen begründete geringere beziehungsweise allmähliche  nderungen der Schenkelumlaufdauer an einem Umlaufmessgerät bzw. -auswertgerät zu erfassen und selbsttätig zur Signalgabe zwecks augenblicklichen Vorschubs der Umspulhülse in die Umspulposition heranzuziehen. Wenn sich also die Garnqualität unzulässig verändert, k²nnen die entsprechende Spindel abgeschaltet und das dort bereits gesponnene Garn gerettet werden. 



  Bei herk²mmlichen Verfahren zum Registrieren eines Fadenbruchs auf einer Garn erzeugenden Maschine war man bemüht, den Fadenbruch m²glichst noch an derjenigen Stelle zu erfassen, wo er auftritt. Beispielsweise werden entsprechende Sensoren gemäss DE 2 621 900 A1 praktisch unmittelbar anschliessend an das letzte Lieferwalzenpaar des vorgeschalteten Streckwerks positioniert. Von diesem Messort geht die Erfindung v²llig ab, indem sie vorschreibt, erst den Garnschenkel, ausserhalb der Mündung des Fadenführerrohrs, zu beobachten. Umso überraschender ist es, dass trotz der im  Verlauf des Garnwegs extrem späten Messung eine zeitlich frühere Aussage über einen Fadenbruch oder die Garnqualität m²glich ist als bei den bekannten, den Garnweg räumlich viel früher beobachtenden Sensoren. 



  Ein weiterer Anwendungsfall ergibt sich, wenn die Messgr²sse "Umlaufdauer T" gemeinsam mit weiteren an dieser Stelle nicht näher beschriebenen Einflussgr²ssen als Eingangssignal für eine komplexe beispielsweise fuzzy-basierte Maschinensteuerung verwendet wird. In diesem Fall k²nnen langsam abdriftende qualitätsrelevante Prozessparameter, beispielsweise die Veränderung der Drehzahl einzelner Spinnt²pfe, die zu einer schleichenden Veränderung der im gesponnenen Garn erzielten Drehungen und somit zu Qualitätsveränderungen führt, rechtzeitig erkannt und durch Ansteuerung entsprechender Stellglieder erforderliche Korrekturen durchgeführt oder bei !berschreiten vorgegebener Toleranzgrenzen durch Betätigen der Riegeleinrichtung der Umspulvorgang eingeleitet und danach die Arbeitsstelle stillgesetzt werden. 



  Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Topfspinnmaschine, mit einer auf dem Fadenführerrohr bereitgehaltenen Umspulhülse und eine als Lichttaster ausgebildeten Sensoreinrichtung, 
   Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Topfspinnmaschine, mit einer als Lichtschranke ausgebildeten Sensoreinrichtung. 
 



  In Fig. 1 ist mit 20 die Spinnstelle einer Topfspinnmaschine bezeichnet. 



  Derartigen Spinnstellen 20 wird über eine Faserbandverzugseinrichtung, im Ausführungsbeispiel einem Streckwerk 1, Faserband 2 zugeführt, das unter der Wirkung eines um seine Mittelachse 10 rotierenden Spinntopfes 6 zu einem Faden 17 versponnen wird. 



  Der Faden 17 durchläuft dabei einen rohrf²rmigen Fadenführer 3 und tritt an dessen Mündung 4, einen Garnschenkel 11 bildend, aus. 



  !ber einen in Spinntopfdrehrichtung umlaufenden Garnschenkel 11 ist der Faden 17 mit einem Garnkuchen 7 verbunden, der sich während des Spinnvorganges an der Innenwandung 5 des Spinntopfes 6 bildet. 



  Auf dem Fadenführerrohr 3 ist, mittels einer Riegeleinrichtung 9 festgelegt, eine Umspulhülse 8 in einer Bereitschaftsstellung 24 vorgehalten. Die den Fadenführer 3 koaxial umgebende Umspulhülse 8 ist dabei mit geringem Abstand oberhalb der Mündung 4 des Fadenführer 3 l²sbar gehalten. 



  Die Riegeleinrichtung 9 weist beispielsweise zwei definiert ansteuerbare Riegel 21, 22 auf. Das heisst, die Umspulhülse 8 kann durch Rückziehen des Bolzen 21, in Abhängigkeit eines entsprechenden Steuersignals, gezielt freigegeben werden und fällt dann in eine, in den Figuren gestrichelt dargestellte, untere Umspulposition 16, in der die Umspulhülse 8 mit im Bereich ihrer Stirnfläche angeordneten Fadenklemmeinrichtungen oder dergleichen den umlaufenden Garnschenkel 17 fasst und damit den Umspulvorgang einleitet. 



  Der Riegel 22 der Riegeleinrichtung 9 fungiert dabei als Anschlag, durch den der Vorschubweg der Umspulhülse 8 begrenzt, das heisst, die Umspulposition 16 vorgegeben wird. 



  Des Weiteren ist die Spinnstelle 20 mit einer Sensoreinrichtung ausgestattet, die wie in Fig. 1 dargestellt, beispielsweise als Lichttaster 12 ausgebildet sein kann. Die Sensoreinrichtung ist an eine Impulsformerstufe 13 angeschlossen, die ihrerseits mit einem Monoflop 14 verbunden ist. Der Ausgang 15 des Monoflops 14 ist auf die Riegeleinrichtung 9 geschaltet. 



  Die in Fig. 2 dargestellte Spinnstelle 20 unterscheidet sich von der Spinnstelle gemäss Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass als Sensoreinrichtung anstelle eines Lichttasters eine Lichtschranke Verwendung findet. Im Ausführungsbeispiel wurde der Sender 23 der Lichtschranke knapp oberhalb des Spinntopfes 6, der Empfänger 19 unterhalb angeordnet. Die optische Achse zwischen Sender und Empfänger durchst²sst die vom rotierenden Garnschenkel bestrichene Fläche. 



  Das Ausgangssignal der Lichtschranke wird über die Impulsformerstufe 13 sowie das Monoflop 14 in ein Signal für die Riegeleinrichtung 9 umgesetzt. 


 Funktion der Einrichtung: 
 



  Der Faden 17 läuft innerhalb des Fadenführers 3 im Wesentlichen axial in Bezug auf den mit hoher Geschwindigkeit um seine Achse 10 drehenden Spinntopf 6. An der Mündung 4 des Fadenführers 3 wird die Garntransportrichtung um etwa 90 DEG  umgelenkt und der von der Mündung 4 zum Garnkuchen 7 bewegte Garnschenkel 11 läuft mit einer Frequenz f = 1 / T um die Topfachse 10 um. Da die Zuführgeschwindigkeit v (die Spinngeschwindigkeit) des Garnschenkels 11 im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit des Spinntopfs 6 relativ klein ist, bewegt sich der Garnschenkel 11 nicht exakt radial von der Mündung 4 zum Garnkuchen 7, sondern auf einer gekrümmten Kurve, die fast asymptotisch in die innere Umfangsfläche des  Garnkuchens 7 einmündet. Insoweit sind die beschriebenen Einzelheiten des gezeichneten Ausführungsbeispiels bekannt.

   Auch die übrigen Massnahmen zum Einleiten des Umspulens des Garnkuchens 7 auf die Umspulhülse 8 k²nnen in üblicher Weise erfolgen. 



  Erfindungsgemäss wird die optische Achse eines Sensors 12 beziehungsweise 19 auf einen Fleck der vom Rotieren den Garnschenkel 11 bestrichenen Fläche gerichtet, sodass der Sensor 12 beziehungsweise 19 die Umlaufdauer T des rotierenden Garnschenkels 11 erfassen kann. Messgeräte, die es erlauben, die Umlaufdauer T eines kreisenden Garnschenkels 11 zu registrieren und Abweichungen aus einem Sollwertbereich der Umlaufdauer als Signal weiterzuleiten, sind beispielsweise durch die US-PS 3 099 829 oder DE 2 621 900 A1 bekannt. 



  Im Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 1 und 2 wird der pro Umdrehung des Garnschenkels 11 am Sensor 12 beziehungsweise 19 erzeugte Impuls einer Impulsformerstufe 13 zugeführt. Diese verstärkt das Signal und erzeugt Nadelimpulse zum Triggern eines nachfolgenden retriggerbaren Monoflop 14. Die Haltezeit dieser Kippstufe ist so bemessen, dass im normalen Spinnbetrieb, das heisst, innerhalb des Sollwertbereichs der Garnschenkelumlaufdauer der nächste Triggerimpuls gerade noch vor Ende der Haltezeit eintrifft. Das Ausgangssignal des Monoflop 14 verändert sich dann nicht. !bersteigt jedoch bei einem Fadenbruch oder bei einer unzulässigen  nderung der Fadenqualität eine der folgenden Perioden die Haltezeit, wird der Ausgang 15 des Monoflop 14 bis zum Eintreffen des nächsten Triggerimpulses umgeschaltet. 



  Wenn der Monoflop 14 umgeschaltet ist, kann ein Zurücksetzen nur noch durch einen Rücksetzimpuls an einem speziellen Eingang erfolgen. Die gr²sste noch zulässige Periodendauer, bei der noch kein Fadenbruch (oder eine unzulässige  Qualitätsänderung des Garns) gemeldet wird, muss der Haltezeit des Monoflop 14 entsprechen. Die Haltezeit ist über einen Programmiereingang des Monoflop 14 der aktuellen Drehzahl des Spinntopfs 6 sowie der Liefergeschwindigkeit des Fadens 17 anzupassen. 



  Das am Ausgang 15 des Monoflop 14 abgegebene Signal wird im Ausführungsbeispiel zum L²sen des Riegels 21 der Riegeleinrichtung 9 verwendet, sodass bei einer unzulässigen  nderung der Garnschenkelumlaufdauer fast augenblicklich, aber jedenfalls noch bevor bei einem Fadenbruch das Garnende die Mündung 4 des Fadenführers 3 verlässt, die Umspulhülse 8 aus der Bereitschaftsposition 24 in die gestrichelt dargestellte Umspulposition 16 gefallen bzw. vorgeschoben ist. 



  Bei der vorbeschriebenen Topfspinnmaschine, die eine Vielzahl gleichartiger Spinnstellen 20, mit jeweils einem um eine vertikale Achse 10 rotierten Spinntopf 6 sowie einem dem Spinntopf zugeordneten Fadenführerrohr 3 aufweist, lassen sich durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens Fadenbrüche oder unzulässige Qualitätsänderungen des gesponnenen Garns 17 ausserordentlich einfach und schnell feststellen. 



  Das heisst, durch Messen der Umlaufdauer (T) des an der Fadenführermündung (4) rotierenden Garnschenkels (11) sind während des Spinnprozesses auftretende Unregelmässigkeiten sofort erkennbar, sodass durch das Einleiten eines Umspulvorganges unmittelbar reagiert werden kann. 

Claims (8)

1. Verfahren zum Topfspinnen auf einer Maschine mit einer Vielzahl von beim Spinnen um je eine Achse (10) rotierenden Spinnt²pfen (6) und jedem Spinntopf (6) zugeordnetem, rohrf²rmigem Fadenführer (3), wobei das Fasermaterial (2) dem Fadenführer (3) zugeliefert, durch das Fadenführerrohr zu dessen Mündung (4) geleitet sowie von dort als um die Achse (10) des Spinntopfes (6) rotierender Garnschenkel (11) zur rotierenden Innenfläche (5) des Spinntopfes (6) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufdauer (T) des an der Fadenführermündung (4) rotierenden Garnschenkels (11) gemessen wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufdauer (T) mit Sollwerten verglichen und bei !berschreitung vorgebbarer Sollwertgrenzen ein Signal erzeugt wird.

3.

Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufdauer (T) des Garnschenkels (11) ständig gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte der Umlaufdauer (T) aus prozessbedingten Einstellwerten gebildet werden.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Signal den Vorschub einer Umspulhülse (8) aus einer Reservestellung (24) in eine Umspulposition (16) und damit das Einleiten des Umspulvorganges ausl²st.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen aktuellen Innendurchmessers des im Aufbau befindlichen Garnkuchens als Einstellwert berücksichtigt wird.

7.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der Umlaufdauer (T) des rotierenden Garnschenkels (11) in einem Fuzzy-Regler erfolgt.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Sensor (12, 19) auf einen Fleck der vom rotierenden Garnschenkel (11) innerhalb des Spinntopfes bestrichenen Fläche gerichtet ist und dass dem Sensor (12, 19) eine Kippstufe (14) nachgeschaltet ist, deren Haltezeit der gr²ssten oder kleinsten im Sollbereich zulässigen Umlaufdauer (T) des Garnschenkels (11) entspricht.