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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stillsetzen von
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Rotor-Offenendspinnmaschinen mit Arbeitsstellen, die mit Mitteln zum
Zuführen und Verspinnen von Fasermaterial in Spinnrotoren sowie Mitteln zum Abziehen
und Aufwickeln des ausgesponnenen Garnes auf Spulen versehen sind, und eine Vorrichtung
zum Durchführen dieses Verfahrens.
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Beim Stillsetzen der Rotor-Spinnmaschine kommt es zu einem sogenannten
simultanen Bruch des ausgesponnenen Garnes an allen Arbeitsstellen bzw. Spinneinheiten.
Nach diesem Fadenbruch ist es dann beim Wiederingangsetzen der Maschine erforderlich,
das Garn entweder von Hand oder mit Hilfe einer automatischen fahrbaren Anspinneinrichtung
anzuspinnen, was ein zeitraubender Vorgang ist. Infolgedessen sind die Rotor-Offenendmaschinen
in der Regel mit einer Einrichtung zum simultanen Anspinnen versehen, wodurch die
gebrochenen Fadenenden an allen Spinneinheiten auf einmal entweder durch Reversierung
der Garnabzugswalzen (CS-PS 128 998) oder durch Auflösen einer beim Stillsetzen
der Maschine vorgebildeten Fadenschlinge (DE-OS 15 60 998) in die Spinnrotoren zurückkehren.
Bei einem solchen simultanen Anspinnprozeß darf jedoch das Fadenende beim Stillsetzen
der Maschine das in den Spinnrotor einmündende Garnabzugsrohr nicht verlassen. Das
Stillsetzen der Garnabzugs- und -spulwalzen wird dabei mit Hilfe elektromagnetischer
Bremsen vorgenommen. Diese halten beim Stillsetzen der Maschine sowohl den abzuziehenden
Faden als auch den auf die Spule aufzuwickelnden Garnkörper an, bevor das Garnende
das Abzugsrohr verlassen hat. Bei hochtourigen Rotor-Offenendspinnmaschinen, die
fähig sind, Garn zu Großgewicht-Garnkörpern auszuspinnen, besteht jedoch das Problem
des Stillsetzens der Maschine, ohne daß ein Schlupf des Garnkörpers an der Spulwalze
wegen Trägheit und infolgedessen ein Fadenbruch im Bereich der Abzugseinrichtung
der Maschine auftritt.
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Für einen solchen Fall wurde schon vorgeschlagen, den Garnkörper durch
Reversierung der Spulwalze abzubremsen, gegebenenfalls eine Spul- bzw. Changierwalze
mit höherem Koeffizient der Reibung
an den mit dem Garnkörper in
Berührung kommenden Reibflächen (CS-Urheberscheine 184 037, 183 095) einzusetzen.
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Diese Maßnahme erwies sich jedoch bei hohem Gewicht des Garnkörpers
und bei höheren Garnabzugsgeschwindigkeiten von mehr als 80 bis 100 m pro Minute
als wenig wirksam, da in diesem Fall die Trägheitskraft des Garnkörpers so hoch
wird, daß dessen Schlupf nicht verhindert werden kann. Obwohl in diesem Fall beim
Stillsetzen der Maschine nur ein geringer Schlupf lediglich bei einigen Garnkörpern
erfolgt, wobei die Fadenenden noch in den Abzugsrohren bleiben, nimmt der Prozentsatz
der erfolgreichen Anspinnvorgänge in den Spinneinheiten nach dem Wiederingangsetzen
der Maschine erheblich ab, da sich die Fadenenden in diesen Fällen in ungleichen
Abständen von den Spinnrotoren befinden. Es wurde daher vorgeschlagen, die Fadenenden
auf einen gleichen Abstand von den Spinnrotoren mit Hilfe einer speziellen automatischen
Warteeinrichtung zu bringen, gegebenenfalls auch eine Garnvorratsschlinge für den
simultanen Anspinnprozeß (DE-OS 32 05 535) zu bilden. Dieser Vorgang ist jedoch
sowohl vom Gesichtspunkt der für die Herstellung solcher fahrbarer Warteeinrichtungen
aufzuwendenden Kosten als auch der für die Aufbereitung der einzelnen Fadenenden
durch diese Warteeinrichtung notwendigen Zeit ziemlich aufwendig.
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Ein gemeinsamer Nachteil der herkömmlichen Systeme zum Stillsetzen
der Rotor-Offenendspinnmaschinen besteht in der Entstehung verschiedener mechanischer
Stöße in Antriebsmechanismen der Abzugs- und Spulwalzen infolge jähen Abbremsens,
was wiederum eine Verkürzung der Lebensdauer dieser Mechanismen zur Folge hat.
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Die Erfindung soll die oben erwähnten Probleme des Stillsetzens von
Rotor-Offenendspinnmaschinen bei relativ hohen Garnabzugsgeschwindigkeiten eliminieren
und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, bei dem während
des Aufwickelns von Großgewicht-Spulen keine Schlupfgefahr droht, die
Fadenenden
in den Abzugsrohren in vorbestimmten Abständen von den Spinnrotoren zuverläßlich
angehalten werden und bei dem keine übermäßigen mechanischen Stöße entstehen.
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Diese Aufgabe wird durch ein verbessertes Verfahren zum schrittweisen
Stillsetzen von Rotor-Offenendspinnmaschinen gelöst, das erfindungsgemäß darin besteht,
daß vor dem Stillsetzen der Maschine die Drehzahl der Spinnrotoren und dementsprechend
zumindest annähernd proportional auch die Geschwindigkeit der Fasermaterialzufuhr
sowie die Abzugs- und Wickelgeschwindigkeit des ausgesponnenen Garnes schrittweise
vermindert werden, wobei bei der Abnahme dieser Geschwindigkeiten auf mindestens
70 % ihrer Betriebswerte zunächst an allen Arbeitsstellen die Fasermaterialzufuhr
und nachher der Abzug sowie das Aufwickeln des Garnes abgestellt werden.
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Durch die schrittweise Verminderung der Betriebsgeschwindigkeit der
Rotor-Offenendspinnmaschine vor deren vollständigen Anhalten werden technologisch
günstige Bedingungen zum schrittweisen Vermindern der Wickelgeschwindigkeit der
aufzuwickelnden Garnspulen erzielt, was die Möglichkeit deren Schlupfes im Augenblick
des vollständigen Anhaltens der Maschine eliminiert und zugleich die Entstehung
übermäßiger mechanischer Stöße in den Antriebsmechanismen der Abzugs- und Spulwalzen
vermeidet.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen
des Verfahrens zum schrittweisen Stillsetzen von Rotor-Offenendspinnmaschinen mit
Arbeitsstellen in Form von Spinneinheiten, die mit einem angetriebenen Spinnrotor
sowie einem angetriebenen, durch elektromagnetische Kupplung betätigbaren Fasermaterialzufuhrmechanismus,
und mit angetriebenen, durch elektromagnetische Kupplung betätigbaren Abzugswalzen
und mit ihnen verkoppelten Spulwalzen zum Abziehen bzw. Aufwickeln des ausgesponnenen
Garnes versehen sind. Diese Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch,
daß zwischen dem Antrieb der Spinnrotoren und dem Antrieb der Abzugswalzen und der
Fasermaterialzufuhrmechanismen eine kinematische, durch Mittel zum gleichlaufenden
Vermindern
der Betriebsgeschwindigkeitswerte beim Stillsetzen der
Maschine betätigbare Kopplung gebildet ist.
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Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Mittel
zum Betätigen der kinematischen Kopplung Umformer der Frequenz des Antriebs der
Spinnrotoren und des Antriebs der Abzugswalzen sowie der Zufuhrmechanismen sind,
wobei die Frequenzumformer mit Auswertungskreisen eines Komparators verschaltet
sind. Der Einsatz der Frequenzumformer ist vorteilhaft, weil dabei die unter Verwendung
der mechanischen Ubersetzungsmechanismen vorkommenden Verluste an Energie herabgesetzt
werden und die Lebensdauer dieser Mittel steigt.
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Bei den Rotor-Offenendspinnmaschinen, wo zum kontinuierlichen Andern
der Garnabzugs- und -wickelgeschwindigkeit zusammen mit dem Andern der Geschwindigkeit
der Fasermaterialzufuhr eine Variator-Getriebeschaltung eingesetzt ist, ist es der
Erfindung gemäß vorteilhaft, daß die Mittel zum Betätigen der kinematischen Kopplung
Umformer der Frequenz des Antriebs der Spinnrotoren und eine Servolenkung einer
Getriebeschaltung eines Variators sind, wobei die Frequenzumformer und die Servolenkung
mit Auswertungskreisen eines Komparators verschaltet sind.
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Der Erfindung gemäß läßt sich auch beim schrittweisen Stillsetzen
der Rotor-Offenendspinnmaschine eine verhältnismäßig lange Zeitspanne des durch
Trägheit verursachten Nachlaufs der Spinnrotoren nach dem Abstellen deren Antriebs
ausnutzen. Für diesen Fall ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, daß das Mittel zum
Betätigen der kinematischen Kopplung ein Fühler eines Drehzahlgebers der nachlaufenden
Spinnrotoren ist, wobei der Fühler zusammen mit dem Umformer der Drehzahl des Antriebs
der Abzugswalzen und der Zufuhrmechanismen mit Auswertungskreisen des Vergleichsglieds
verschaltet ist.
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Beim Einsatz einer Variator-Getriebeschaltung kann gleichfalls der
Erfindung gemäß die Trägheit des Nachlaufs der Spinnrotoren
nach
dem Abstellen deren Antriebs so ausgenutzt werden, daß das Mittel zum Betätigen
der kinematischen Kopplung der Fühler des Drehzahlgebers der nachlaufenden Spinnrotoren
ist, wobei der Fühler zusammen mit der Getriebeschaltung des Variators mit Auswertungskreisen
des Vergleichsglieds verschaltet ist.
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Nimmt die Drehzahl der Spinnrotoren auf den erforderlichen Wert ab,
ist es notwendig, das vollständige Anhalten der Maschine zu sichern, was erfindungsgemäß
dadurch erzielbar ist, daß an die Mittel zum Betätigen der kinematischen Kopplung
eine Steuerzentrale zum Ausrücken der elektromagnetischen Faserzufuhrkupplungen
und zum zeitlich nachfolgend einstellbaren Ausrücken der elektromagnetischen Garnabzugskupplungen
mit gleichzeitigem Einrücken der zugeordneten Bremsen im Augenblick des Erreichens
der vorbestimmten Betriebsdrehzahl der Spinnrotoren angeschlossen ist.
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Zum Einstellen der Zeitspanne zwischen dem Ausrücken der Faserzufuhrkupplungen
und dem Ausrücken der Garnabzugskupplungen ist es vorteilhaft, daß die Steuerzentrale
mit einem Zeitrelais zum einstellbaren Ausrücken der elektromagnetischen Garnabzugskupplungen
versehen ist.
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Die Vorrichtung zum schrittweisen Stillsetzen der Rotor-Offenendspinnmaschine
ermöglicht es, die Maschine beim Beibehalten konstanter Parameter des ausgesponnenen
Garnes ohne Schlupf der aufzuwickelnden Garnkörper schonend außer Betrieb zu setzen.
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Einige bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung zum schrittweisen
Stillsetzen der Rotor-Offenendspinnmaschinen werden im folgenden anhand der Zeichnung
näher beschrieben; dabei zeigt: Figur 1 ein Diagramm der Rotordrehzahl, der Faser-Zufuhrgeschwindigkeit
und der Faden-Abzugsgeschwindigkeit als Funktion der Zeit beim schrittweisen Stillsetzen
der Maschine,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer mit Betätigungselementen
versehenen Arbeitsstelle, Figur 3 eine Querschnittansicht des Spinnrotors mit seinem
Antriebsmotor und Figur 4 ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführung der
mit Betätigungselementen versehenen Arbeitsstelle.
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Nach Figur 2 sind auf dem Rahmen einer Rotor-Offenendspinnmaschine
mehrere aus Offenend-Spinneineheiten 2 bestehende Arbeitsstellen 1 angeordnet. DieSpinneinheiten
2 weisen einen durch eine durchlaufende Schneckenwelle 4 angetriebenen Faserzufuhrmechanismus
3 auf. In der Spinneinheit 2 ist weiter ein von einem zentralen Elektromotor 8 mittels
Treibriemens 7 und Riemenscheibe 9 angetriebener Spinnrotor 6 drehbar gelagert.
Oberhalb der Spinneinheit 2 ist auf dem Maschinenrahmen eine Abzugswalze 11 mit
Druckrollen 12 zum Andrücken des ausgesponnenen Garnes 10 vorgesehen. Die Abzugswalze
11 ist mit einer Spulwalze 13 mittels eines aus Kettenrädern 15, 16 und einer Kette
17 bestehenden Kettengetriebes gekoppelt. Die Abzugswalze 11 ist ferner mit der
Welle 21 des Antriebs einer elektromagnetischen Faserzufuhrkupplung 22 mittels einer
Kette 20 und Kettenrädern 18, 19 kinematisch verbunden. Der Antrieb der Abzugswalze
11 ist von einem durch einen Frequenzumformer 25 gespeisten Elektromotor 23 abgeleitet.
Demgegenüber ist der zentrale Elektromotor 8 von einem Frequenzumformer 25 gespeist.
Beide Frequenzumformer 24, 25 sind über Leitungen 27, 28, 29 mit einem Komparator
26 verbunden. In einer alternativen Ausführung kann der zentrale Elektromotor 8
direkt ans Netz angeschlossen sein; in diesem Fall kann man einen Asynchron- oder
Mehrpolmotor mit Drehzahlumschalter einsetzen.
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Seine Riemenscheibe 9 ist in diesem Fall mit dem Fühler 35 eines über
eine Leitung 36 mit dem Komparator 26 verbundenen Drehzahlgebers versehen.
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Nach einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Figur
4) sind die Arbeitsstellen 1 der Rotor-Offenendspinnmaschine mit Offenend-Spinneinheiten
2 ausgestattet, deren Spinnrotoren 6 jeweils mit einem eigenen vom Frequenzumformer
24 mit elektrischem Strom gespeisten Antriebsmotor 42 versehen sind.
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Die Abzugswalze 11 mit der Druckrolle 12 und die mit ihr gekoppelte
Spulwalze 13 sowie die Schneckenwelle 4 des Faserzufuhrmechanismus 3 sind von einem
Elektromotor 50 über einen Variator 49 angetrieben. Der Antrieb der Abzugs- und
Spulwalze 11 bzw. 13 ist von einer elektromagnetischen Kupplung-Bremse 51 betätigbar.
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In der Arbeitslage überträgt diese das Drehmoment an den Wickelmechanismus,
während sie in der Ruhelage den Abzug des Garnes 10 und die aufzuwickelnde Spule
14 bremst. Der Variator 49 wird durch eine Getriebeschaltung 48 umgestellt. Die
Lage der letztgenannten und somit auch der Getriebeschaltung des Variators 49 wird
abgetastet und ein entsprechendes Signal über eine Leitung 45 an den Komparator
26 übertragen. Dieser wird auch mit einem der Frequenz des Umformers 24 proportionalen
Signal oder einem der Drehzahl der Spinnrotoren entsprechenden Signal vom Fühler
35 des Drehzahlgebers beliefert. Die Getriebeschaltung 48 ist durch Steuerkreise
einer Servolenkung 44 betätigbar.
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Der Verlauf der Drehzahl nr der Spinnrotoren und der Faden-Abzugsgeschwindigkeit
vO sowie der Faser-Zufuhrgeschwindigkeit vp in Abhängigkeit von der Zeit beim Stillsetzen
der Maschine ist in Figur 1 veranschaulicht.
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Nach einer Zeitspanne tl, in der es sich als notwendig erweist, die
Maschine stillzusetzen, nimmt die Drehzahl nr der Spinnrotoren 6 und dementsprechend
auch im wesentlichen proportional die Faden-Abzugsgeschwindigkeit v0 und die Faser-Zufuhrgeschwindigkeit
vp bis zu einer späteren Zeit t2 ab. Dadurch wird erreicht, daß innerhalb der Zeitspanne
t2-tl Garn 10 von gleicher Feinheit bzw. Nummer und mit gleichem Drall, aber mit
allmählich abnehmender Geschwindigkeit ausgesponnen wird.
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Nach der erfolgten Abnahme der Geschwindigkeiten auf einen
vorbestimmten
Prozentsatz der Betriebswerte innerhalb der Zeitspanne t2-tl wird die Zufuhr des
Fasermaterials unterbrochen, während der Abzug des Garns fortgesetzt wird, wodurch
die noch in den Spinnrotoren 6 vorhandenen Fasern ausgesponnen werden. Dieses Ausspinnen
findet bis zum späteren Zeitpunkt entweder mit einer vom Augenblick der Unterbrechung
der Faserzufuhr gleichbleibenden Abzugsgeschwindigkeit (gestrichelt dargestellt)
oder bei bis zu einer niedrigeren Geschwindigkeit v' weiter in Abhängigkeit von
der Drehzahl nr der Spinnrotoren 0 abnehmenden Abzugsgeschwindigkeit (Vollinie)
statt. Bei bestimmten Materialien - z.B. im Falle des Ausspinnens von groben Garnen,
wobei die Abnahme der Faserzufuhrgeschwindigkeit bald nach dem Stillsetzen erfolgt
- ist es empfehlenswert, den Garnabzug rascher zu verlangsamen als es der Abnahme
der Drehzahl der Spinnrotoren entspricht (untere gestrichelte Kurve). Nach dem Ablauf
der Zeitspanne t3-t2 wird der Garnabzug bei niedrigerer Geschwindigkeit unterbrochen,
so daß es unnötig ist, das Garn sowie den aufzuwickelnden Garnkörper so intensiv
zu bremsen wie es beim Stillsetzen aus der vollen Geschwindigkeit notwendig wäre.
Der Garnabzug wird innerhalb der relativ kurzen Zeitspanne A t'gegenüber der längeren
Zeitspanne At, die beim Stillsetzen aus der vollen Geschwindigkeit nötig wäre, unterbrochen.
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Der Zeitspanne t t'entspricht die durch die kleine schraffierte Fläche
wiedergegebene Garnbahn 1 und der Zeitspannedrt entspricht die durch die große schraffierte
Fläche wiedergegebene Garnbahn 12.
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Nach Figur 1 ist 11 deutlich kleiner als 12. Aufgrund der erfindungsgemäßen
kurzen Garnbahn 11 bleibt das Garn im Abzugsrohr 52 im vorbestimmten Abstand vom
Spinnrotor 6 stehen.
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Beim Stillsetzen der in Figur 2 dargestellten Maschine wird entweder
die Frequenz des den zentralen Elektromotor 8 speisenden Stroms durch ein Steuerelement
31 allmählich herabgesetzt oder die Stromzuführung zum Elektromotor 8 unterbrochen,
so daß die Spinnrotoren 6 dann lediglich infolge ihrer Trägheit auslaufen.
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In diesem Fall wird deren Drehzahl durch einen Fühler 35 des Drehzahlgebers
abgetastet, wie das in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist. Entspricht der Quotient
dieser Frequenzen nicht dem eingestellten, durch die Nummer des auszuspinnenden
Garnes gegebenen Wert, wird der den Garnabzugs- und -aufwickel-Elektromotor 23 speisende
Frequenzumformer 25 von den Auswertungskreisen des Komparators 26 über eine Leitung
27 so lange mit einem solchen Signal beschickt, daß ein durch den gegebenen Quotient
beider Frequenzen charakterisierter Gleichgewichtszustand erreicht worden ist, d.h.
die Drehzahl des Elektromotors 23 abfällt.
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So kommt zur Verminderung der Betriebsgeschwindigkeit der Maschine
durch Herabsetzen der Frequenz des Speisestroms für den zentralen Elektromotor 23
und somit zum Herabsetzen der Drehzahl der Spinnrotoren 6 zugleich die Herabsetzung
der Abzugs-, Wickel- und Speisegeschwindigkeiten infolge der Verminderung der Frequenz
des Speisestroms durch den Frequenzumformer 25 und somit auch der Verminderung der
Drehzahl des Elektromotors 23 hinzu.
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Sobald die verminderte Drehzahl eine vorbestimmte Grenze (z.B.
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50 % des Betriebswertes) erreicht hat, gibt die Steuerzentrale 33
den elektromagnetischen Faserzufuhrkupplungen 22 ein Signal zum Unterbrechen der
Zufuhr des Fasermaterials 5. Nach Ablauf der gemäß der Nummer des auszuspinnenden
Garnes 10 einstellbaren Zeitkonstante gibt die Steuerzentrale 33 dem Frequenzumformer
25 über die Leitung 38 ein weiteres Signal zum Abstellen des Elektromotors 23 oder
zum Ausschalten des Antriebs und Einrücken der elektromagnetischen Garnabzugskupplungen-Bremsen
51 an der Antriebswelle des Elektromotors 23, wodurch die Abzugs-und Spulwalzen
11 bzw. 13 bei verminderter Drehzahl der Maschine nach dem Abbremsen stehen bleiben.
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Beim Stillsetzen der in Figur 4 dargestellten Rotor-Offenendspinnmaschine,
die mit Spinnrotoren 6 mit individuellem Antrieb
mittels in Lagern
40 des Gehäuses 43 der Spinneinheit 2 gelagerten Antriebsmotoren 42 versehen ist,
nimmt die Drehzahl der Spinnrotoren 6 vermittels des Steuerelements 31 durch Herabsetzen
der Drehzahl im Umformer 24 ab. Gegebenenfalls wird der Antrieb der Spinnrotoren
6 mit Hilfe des Steuerelements 31 abgeschaltet, so daß sie infolge ihrer Trägheit
auslaufen und ihre Drehzahl durch den Fühler 35 des Drehzahlgebers abgetastet wird.
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In dem Komparator 26 wird die Frequenz der Drehzahl der Spinnrotoren
6 mit der Lage der Getriebeschaltung 48 des durch die Servolenkung 44 gesteuerten
Variators 49 so verglichen, daß die Abzugsgeschwindigkeit gleichlaufend mit dem
Abfall der Drehzahl der Spinnrotoren 6 abnimmt. Nimmt die Geschwindigkeit der Maschine
auf einen vorgewählten Wert ab, gibt die Steuerzentrale ein Signal zum Ausrücken
der elektromagnetischen Faserzufuhrkupplungen 22, worauf die Steuerzentrale nach
dem Ablauf der nach der Nummer des auszuspinnenden Garnes einstellbaren Zeitkonstante
ihres Zeitrelais ein weiteres Signal der Garnabzugskupplung-Bremse 51 über die Leitung
38 gibt, wodurch der Antrieb der Abzugs- und Spulwalzen 11 bzw. 13 abgestellt wird
und diese gleichzeitig abgebremst werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die Rotor-Offenendspinnmaschine
bei einer verminderten Betriebsgeschwindigkeit stillzusetzen, wobei Garn von konstanter
Nummer und mit gleichem Drall während dieses Zeitintervalls ausgesponnen und das
Garnende im Abzugsrohr 52 im vorbestimmten Abstand vom Spinnrotor 6 angehalten wird,
so daß nach dem Wiederingangsetzen der Maschine der simultane Anspinnprozeß mit
hoher Zuverlässigkeit ablaufen kann.
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