用于卷绕筒子的卷绕方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于卷绕筒子的卷绕方法和一种实施该方法的装置。
背景技术
卷绕筒子由相应的纺织机来制造,该纺织机通常由多个相同类型的工位组成,每个工位分别制造一个卷绕筒子,这些工位由对于纺织机来说被置中的装置,例如由供电装置来供电。在这样的纺织机中,其尤其可以是自动卷绕机,将多个体积比较小的卷绕筒子,尤其是纱管卷绕成明显具有更多纱线材料的卷绕筒子的卷绕,或者也可以是纺纱机。
卷绕筒子的从空管至完成卷绕的卷绕筒子的卷绕过程被称为筒子行程。为了要启动筒子行程,首先例如通过服务单元(负责多个工位)从工位上移除完成卷绕的卷绕筒子并且递送至运出系统,随后将空管作为新的、仍旧空的筒子置入工位的筒子架中。通常在此之后,服务单元还向空管施加初步线储备,因此在此之后,服务单元或者工位专用的部件在卷绕机中借助来自管纱的底纱负责接纱过程或者在纺纱机中负责接纱过程。此后则实际的筒子行程,即:将来自管纱或纺纱机构的线卷绕到卷绕筒子上,所述卷绕筒子通常偶尔会因更换管纱、断纱以及清纱过程而中断并且此后被重新抓取。
其中在现有技术中为了达到最大的生产率,即,每分钟卷绕尽可能多的线米数,通常已知的是,在整个筒子行程中以保持相等的且尽可能高的速度将线卷绕到卷绕筒子上。此时,当出于简化原因而涉及“保持相等的”或者“恒定的”速度时,这并不是试图排除本领域技术人员已知的关于改变卷绕速度(即,卷绕筒子的旋转速度)的方法,以便例如通过图像干扰法(Bildstoerverfahren)来避免形成所谓的图像,或者使卷绕速度取决于纱线张紧度,或者一般在故障情况下,像例如在退绕最后三分之一纱管时降低卷绕速度以避免更多出现断纱。因此,此处的“保持相等”的速度指的是卷绕速度,在此基础上例如实施这种图像干扰和速度降低方法。
因此,鉴于要最大化生产率而将卷绕速度选择为尽可能高,但其中在速度极其高时纱线质量(其中尤其是起绒增多)降低并且很大程度上出现断纱,该断纱一方面也可能因由此必需的线连接而损害纱线质量,并且另一方面为了重新接线而借助由此生成的生产中断并且通过重新开始卷绕过程而限制可实现的最大生产率。就此而言,将现有技术中的卷绕速度选择为尽可能高,只要这与所需的纱线质量相协调并且不会导致过多的断纱以致再导致生产率降低即可。
其中,现有技术还涉及以下方面,即,在每次开始卷绕过程时,在筒子行程开始时直至纱头储备部上仍是空卷绕筒子时以及在每次卷绕中断之后必不可少的是将卷绕速度尽可能快地提升到其目标值,在保持所需纱线质量的情况下将刚提到的该目标值优化基于最大生产率进行优化。
例如这里指出的DE4039086A1,其中提出,在每次筒子行程中断时和中断之后将卷绕速度迅速提升至可相应预定的最大值或最佳值,即目标值,使得通过相应地控制变频装置或者逆变器将旋转卷绕筒子的电动马达的转速迅速提升至略低于或者位于对应于所选最大或者最佳卷绕速度的转速的下公差范围内的转速级,该电动马达通过可控变频装置或者逆变器被供以交流电或者可变频率的旋转电流。
发明内容
因此,基于迄今为止毫无疑问公认的现有技术,本发明的目的在于改进卷绕筒子的制造过程,从而实现改进的卷绕质量,或者较低的能量损耗,或者较高的生产率,或者降低卷绕装置的生产成本或运行成本或者多个所述优点。
该目的将通过卷绕筒子的卷绕方法来实现,其特征在于,在筒子行程的起始阶段中以卷绕速度的目标值执行卷绕,所述目标值相对于起始阶段结束后的卷绕速度的目标值降低。
但是该目的也通过卷绕筒子的卷绕装置来实现,该卷绕装置包括:
-用于以可旋转的方式安装卷绕筒子的保持部;
-用于旋转卷绕筒子的驱动装置;
-用于通过所述驱动装置来控制卷绕筒子的旋转的控制单元;
其特征在于,所述控制单元被设置为,在筒子行程的起始阶段中以卷绕速度的目标值执行卷绕,该目标值相对于起始阶段结束后的卷绕速度的目标值降低。
发明人在此还认识到,在筒子行程的起始阶段,在整个筒子行程过程中恒定的卷绕速度的目标值(在每个卷绕过程启动时将卷绕速度迅速提升至该目标值)在仍相对较空的卷绕筒子处导致卷绕筒子的非常高的转速。然而该高转速对筒子保持部造成极强的负载,这导致更大的磨损并且需要相应的硬度并且因此需要昂贵的筒子保持部。在此,尤其在以下情况下,即在经由驱动滚筒通过摩擦接合来驱动所述卷绕筒子的情况下,将导致在卷绕筒子与驱动滚筒之间发生明显的打滑,即,导致这两个部件的圆周速度间的极大差别,这会导致在高摩擦力下相应的热量增加以及对线产生负面影响。由此损害了线的纱线质量,尤其增加了绒毛,也增加了能量消耗。此外由于该速度差别而在线上施加有剪切力并且增加了断纱的风险,这通过由此触发的生产中断对生产率造成了负面影响。
该负面影响可通过根据本发明的方法和执行该方法的装置来克服。其中本发明还使用卷绕速度的目标值的概念,在每次启动卷绕过程时将卷绕速度迅速提升至该目标值。然而与后面的时间相比,其在筒子行程的起始阶段降低了该目标值,其中卷绕筒子仍具有比较小的直径。这在筒子行程的起始阶段中提供了卷绕筒子的较低的转速,并且在使用驱动滚筒时,用于减少打滑,因此至少减少了上述问题的发生。
在本发明的一个优选的实施方式中,此后,筒子行程的起始阶段的长度的确定和在该起始阶段以及在该起始阶段结束后卷绕速度的目标值的确定应这样进行,即,卷绕筒子转速在整个筒子行程过程中,并且进而也在其起始阶段过程中保持在一个预定值以下。因此,在本发明的该实施方式中还设有卷绕筒子的转速界限,该转速界限避免了卷绕装置部件的临界负载,尤其是避免了筒子支座的临界负载。在此情况下,在使用驱动滚筒时避免了在卷绕筒子与驱动滚筒之间出现较强的转速差别,这对纱线质量以及尤其对线绒毛均产生积极影响。
相比于现有技术,较小的卷绕速度目标值表面看来首先导致在筒子行程的起始阶段中生产率的降低。这已经通过此刻减少的断纱的数量已被至少部分地补偿,或者通过由此避免的停机而出现生产率的提高。在所有情况下,任何生产率损失均被保持在较窄的范围内,因为在对施加到卷绕筒子上的全部纱线量进行测量时,在筒子行程的起始阶段中所施加的纱线部分仅是很小的,因此该缺陷能够至少因在筒子行程的起始阶段中明显改进的纱线质量而被克服。
然而如果卷绕速度的目标值在起始阶段结束后能被选择成高于现有技术中在整个筒子行程过程中所使用的目标值,则这种类型的生产率的缺点本身能够减少或者甚至被转化为优势。此时要注意的是,在现有技术中所使用的目标值作为在整个筒子行程过程中要实施的有关生产率的优化(在确保所需纱线质量情况下)而产生。
然而,由于高起始转速以及在使用驱动滚筒时产生的高度打滑,在筒子行程的开始时在关于纱线质量和断纱方面产生明显的问题。因而由此得出,在筒子形成的起始阶段中为了要保证纱线质量,可仅以比在同等纱线质量下在起始阶段结束后可能的卷绕速度目标值更小的卷绕速度目标值来工作。因为现有技术在整个筒子行程过程中仅以唯一一个卷绕速度目标值工作,所以将通过在筒子行程的起始阶段中的较低值来对其加以限定。
即使当根据本发明的方法在筒子行程的起始阶段中以较小的卷绕速度目标值工作时,也允许根据上述思路在多种情况下在起始阶段结束后以一个比现有技术更高的目标值,在起始阶段结束后更快地进行卷绕。如上所述,将在起始阶段结束后获得纱线体积的最大比例,从而根据本发明的方法甚至因此获得超越现有技术的生产率的优势。
在不以恒定卷绕速度驱动卷绕筒子,而是为根据线张紧度避免断纱而设置和/或在已知的临界情况下降低卷绕速度的卷绕机上使用另一个卷绕法时,该具有创造性的方法的初始生产下滑无论如何都更少回落,或者甚至在适当控制的情况下反而产生生产优势。因此在根据纱线张紧度的卷绕速度情况下希望的是,甚至现有技术也记录在筒子行程的起始阶段中因卷绕筒子的高转速而触发的线张紧度的升高,并且因此必须在该阶段以相对于期望的恒定卷绕速度降低的平均卷绕速度进行工作,这至少减少了用于具有创造性的方法的生产率差或者甚至使本发明具有生产增益。
一种在临界状态下降低卷绕速度以减少断纱的通用方法涉及了,在卷绕机中,例如以较小的速度退绕相应的喂给筒子的最后三分之一,因此在喂给筒子最后的卷绕过程中降低卷绕速度。在最简单的情况下,速度降低被固定地预定,并因此涉及卷绕速度的目标值的固定减小,而该目标值被期望是恒定值。在本发明的一个优选的变型中,现在可在所述方法中使用在筒子行程的起始阶段减小的卷绕速度的目标值,从而减少或者完全消除在喂给筒子的最后卷绕阶段中的速度降低。
因此在进一步的改进中还可能的是,在喂给筒子最后的卷绕过程中所实施的速度降低是从空卷绕筒子开始直至筒子行程的起始阶段结束的,并且持续提高在起始阶段结束后所需的值。这也至少减少了在筒子行程的起始阶段中受本发明影响的生产率的损失或者甚至转而提高了生产率。
其中,在筒子行程的起始阶段中降低的卷绕速度在达到其开始阶段结束后所需的目标值的时间点优选可通过预定卷绕筒子的直径来提供,在该时间点应终止该起始阶段。因此如在现有技术中所述那样,自该直径起能够继续以恒定的卷绕速度目标值卷绕。除了提供直径也可以提供纱线长度或者筒子行程的起始阶段历经的持续时间。
将在筒子行程的起始阶段降低的卷绕速度的目标值引导至起始阶段结束后其目标值的一个特别经济且同时特别有效的(即,在高生产率下纱线质量得以提高)的方式在于线性升高该目标值。因此,可以视方法而定实施为对于线长度、时间来说是线性的或者优选通过卷绕筒子的直径来实现,其中后者还具有卷绕筒子的恒定转速的其它优势。然而,除了线性引导外,还可考虑其它的目标值提高,其中尤其因其在控制技术方面的简单性而逐级升高。
为了执行该方法,从现有技术已知的硬件组件,尤其是已知的卷绕机和纺纱机的工位已经足以执行该方法。该方法可完全通过对控制卷绕速度的控制单元进行适当地编程来执行,所述控制单元可以针对每个工位单独安装,或者针对每个纺织机在中央处安装一个。另选地,当然还能够使用硬线连接在硬件中的控制装置,该控制装置因此将会需要现有技术的工位变型。
所有以上描述的实施方式及其组合均属于本发明。
附图说明
下面将借助附图中所示的实施方式及其若干变型更详细地阐述本发明。
其示出了:
图1是根据本发明的装置的简化前视图,具体为根据本发明而设置的卷绕机的卷绕位;
图2是图1中的卷绕位的侧视图;
图3是卷绕筒子的转速的目标值关于其直径的曲线图,第一个针对的是现有技术中所使用的恒定的卷绕速度的目标值,并且第二个针对的是在根据本发明的一个实施方式中在筒子行程的起始阶段中的恒定的卷绕筒子转速的目标值;
图4是卷绕速度的目标值关于卷绕筒子的直径的曲线图,第一个针对的是在现有技术中所使用的恒定的卷绕速度的目标值,并且第二个针对的是在根据本发明的一个实施方式中在筒子行程的起始阶段中的恒定的卷绕筒子转速的目标值;
图5是在使用现有技术中所使用的恒定的卷绕速度的目标值的情况下,卷绕筒子的过程中能量消耗的测量曲线;
图6在整个筒子行程中通过与具有卷绕速度的目标值的最终值的筒子的比较而示出了根据本发明的方法的生产率损失;
其中,所有附图中的相同构件以相同的附图标记来表示。
具体实施方式
在基本上引自EP0399243B1(其中以图2和图5示出)的图1和图2中以简化的前视图和侧视图的方式示意性示出了根据本发明而设置的卷绕机的卷绕位1。
在卷绕位1处,通过驱动滚筒2利用摩擦来驱动被安装在筒子保持部9中的卷绕筒子8,该卷绕筒子被卷绕位1以交叉卷绕筒子8的形式进行卷绕。其中从管纱28抽出的线7被卷绕到交叉卷绕筒子8上。该线7借助驱动滚筒2的螺旋槽2”而平行于交叉卷绕筒子8的轴线安置。由此产生所需的交叉卷绕。
驱动滚筒2经由滚筒轴2’被安装在卷绕机的机架3上。滚筒轴2’的驱动经由通过楔形皮带4”连接的皮带盘4和4’来实现,其中该皮带盘4’由电动马达6’来驱动。取代经过皮带驱动装置4、4’、4”的连通还可行且常见的是,电动马达6’直接驱动滚筒轴2’。能够以4象限操作进行控制的电动马达6’由整流器16控制,该整流器经由控制线路15’由卷绕位自身的控制单元14获取其控制指令。
传感器12、10和31的控制单元14获得关于驱动滚筒2和交叉卷绕筒子8的圆周速度的信息。为此传感器12和10(例如被实施为与旋转角度对应的脉冲发送器)对驱动滚筒2和交叉卷绕筒子8的角速度进行测量并且通过线路11和13将该角速度进一步传递给控制单元14,该控制单元因此能够通过驱动滚筒2的已知的直径立刻计算其圆周速度。传感器31测量筒子架29的角位置,该筒子架载有筒子保持部9并且在其一侧被安装在筒子架轴30中。传感器31发出其信号,该传感器31例如可被实施为旋转阻抗(Drehwiderstand),经由线路32将其信号发送至控制单元14,该控制单元由筒子架29的角位置来计算交叉卷绕筒子8的直径并且随后借助由传感器10传输的角速度来计算交叉卷绕筒子8的圆周速度。
另选的,因较高的准确度,优选还能够通过由传感器直接测量线速度来确定交叉卷绕筒子8的圆周速度,该传感器被线穿过并且例如以相互关系原理或者线性判别分析原理(LDA原理)为基础。因此其中,所述线速度随后通过本领域技术人员已知的关系式被换算为卷绕速度。
而在较为简单的机器(其中希望限制传感器复杂性)中还可行的是,省略掉线速度的测量以及还有筒子架29的角位置的测量。为此,暂时关断驱动滚筒2的驱动装置,其本身是许多常见的图像干扰法的组成部分。只要关断足够长的时间,交叉卷绕筒子8因其与驱动滚筒2的摩擦接合而最终采用与驱动滚筒2相同的圆周速度,即,进入无打滑的操作中。
在该无打滑的操作中,交叉卷绕筒子8的当前直径能够因此由驱动滚筒2和交叉卷绕筒子8的角速度以及驱动滚筒2的已知直径来确定。因此在最简单的变型中,该直径可被看作是恒定的直至下一无打滑阶段中的下一次直径确定,并且交叉卷绕筒子8的圆周速度可以利用该直径通过其角速度来计算。然而在更精确的变型中,直径增大也能够利用在一定时间上的交叉卷绕筒子8的已知的角速度来计算,当为此目的还使用其他已知的参数,诸如线直径和例如交叉卷绕筒子的横动速度时。
而在该方法中,在筒子行程开始处,在现有技术中使用的卷绕速度的目标值恒定的情况下,未实现无打滑操作,这是因为该无驱动的时间在卷绕筒子的转速起初极高的情况下不足够长。因此在较为简单的该机器中,现有技术还具有的问题在于,以卷绕筒子错误确定的圆周速度进行工作。本发明通过较低的卷绕筒子的起始转速来避免这类错误确定问题并且因此相对于现有技术具有其它优点。
在图1和图2中则还示出了布置在线7的线路径中的线监测器26,该线监测器26经由线路27同样连接至控制单元14。如果该线监测器26示出线7发生故障,即,出现断纱,则控制单元14经由控制线路15’以及整流器16切断电动马达6’的电流。
根据本发明的方法能够例如在不改变对已知组件(如在图1和图2中所示)的使用的情况下,通过改变在控制单元14中运行的软件来实现。为了例如在筒子行程的起始阶段中,优选关于卷绕筒子的直径将卷绕速度的目标值引导至起始阶段结束后的目标值,控制单元14除了交叉卷绕筒子8和驱动滚筒2的角速度之外只需要由传感器31经由线路32发送的筒子架29的角位置信号。由此,控制单元14确定交叉卷绕筒子8的直径并且经由控制线路15’控制整流器16并由此相应地控制电动马达6’,从而使得驱动滚筒2和进而使得交叉卷绕筒子8达到所需的转速。
根据本发明的方法以其上述实施方式与现有技术的区别通过图3和图4而变得明显,图3和图4示出了所述方法在筒子行程的起始阶段中卷绕筒子的转速的目标值与圆周速度之间的差别。其中这些附图涉及一种具有50毫米直径的空管的柱形卷绕筒子,其设有直至200毫米的最终直径的交叉卷绕部。
为此在图3中首先示出了卷绕筒子的转速的目标值关于其直径的曲线图,其中一个针对现有技术中所使用的恒定的卷绕速度的目标值,并且另一个针对在根据本发明的一个实施方式中在筒子行程的起始阶段中的恒定的卷绕筒子转速的目标值。图4相应地描述了卷绕速度的目标值关于卷绕筒子直径的曲线。
在两个图表中描绘出了卷绕速度的目标值为每分钟1200米时的情况,该目标值在现有技术中被用于整个筒子行程过程中,而在本发明所示的实施方式中在筒子行程的起始阶段中卷绕筒子的转速的目标值被恒定地保持为如下值,即,该值对应于在起始阶段结束时卷绕速度为每分钟1200米且预定的卷绕筒子直径为95毫米时的卷绕筒子转速。
这在图3中清晰可见,其中描绘了与卷绕筒子直径(毫米)相关的卷绕筒子转速的目标值(每分钟的转数)。曲线DZSdT示出了在圆周速度恒定的情况下转速与直径之间已知的双曲线关系,正如其在现有技术中已知的方法那样。相反,在此示出的根据本发明的方法在筒子行程的起始阶段中使用降低的卷绕速度,做法是将卷绕筒子的转速的目标值恒定地保持直至卷绕筒子的直径达到dAA=95毫米,该值在卷绕筒子直径为95毫米时被实施为大小为每分钟1200米的卷绕筒子的圆周速度的所期望的目标值。这由针对根据本发明的转速值的旋转速度曲线DZE示出,该目标值直至达到dAA=95毫米之前始终是恒定的,并且此后,即在卷绕筒子直径较大的情况下,与现有技术中的转速目标值曲线DZSdT相吻合。
同样情况也显示在图4中,其中现在描述了关于卷绕筒子直径(毫米)的卷绕速度的目标值(米/每分钟)。现在曲线vSdT清楚地示出了在现有技术中所使用的此时为每分钟1200米的卷绕速度的恒定目标值,与此同时,在筒子行程的起始阶段中,即,此处为直至起始阶段结束确定的大小为dAA=95毫米的卷绕筒子的直径,在此示出的本发明的实施方式的速度曲线vE示出了在转速恒定时圆周速度与直径之间的已知线性关系,并且对于大小为dAA=95毫米的较大直径的情况来说,两个卷绕速度的目标值曲线vSdT和vE相吻合地分布。
图5示出了与图3和图4相同的情况,并且示出了通常纱线在卷绕过程中测量出的能量消耗,该能量消耗因在具有卷绕速度的恒定目标值的现有技术中常用的方法而引起。所描绘的是关于图像干扰周期的数量的卷绕的纱线长度所消耗的能量(Ws每千米)。水平轴线在此处未直接描述卷绕筒子的直径,而是以一系列周期性执行的图像干扰循环示出了系列数量,但该图像干扰周期只随卷绕筒子直径而增加。
在附图中明显的是在筒子行程开始时提升了40%的能量需求,该能量需求基本上因起初卷绕筒子非常高的转速以及由此引起的安装要求和卷绕筒子、驱动滚筒和线之间的强烈摩擦而引起。在筒子行程的起始阶段中的能量需求可通过根据本发明的方法在适当的实施方式中被明显降低。
最后在图6中通过与现有技术比较示出了图3至图5中根据本发明的方法的所述实施方式的最大生产率损失。为此目的,假设在现有技术中,可以在整个筒子行程过程中无任何中断地以每分钟1200米的卷绕速度进行卷绕,而在根据本发明的实施方式中,卷绕速度根据图4直至dAA=95毫米的卷绕筒子直径被降低。在针对根据本发明的方法的最不利的情况下,根据本发明的方法需要在筒子行程的起始阶段中随卷绕筒子直径的增长而略微延长时间,直至其达到所述直径。该额外的生产时间需求以在现有技术中全部生产时间的一定百分比在纵轴线上示出,而在水平轴线上示出卷绕筒子直径(毫米)。
如所期望的,额外的生产时间方面的需求升高至dAA=95毫米并且此后保持恒定。在这种情况下,其中卷绕筒子的最终直径越小,则额外的生产时间需求越高。因此以大小为200毫米的最终直径将对于也被用在图3至图5中的卷绕筒子来说生产时间方面的更多需求描述了在图5中标示为“200毫米”的曲线分布并且在其使用其它具有大小为260毫米的最终直径的相同卷绕筒子时描述标示为“260毫米”的曲线分布并且达到3.2%的最终值。
因此,甚至对于被选为在理论上最不利确定的曲线,可以看出,根据本发明的方法的可能的生产率损失容易地通过其优点予以补偿,尤其是如上所述,这种生产率损失在实践中甚至不会出现,而是在许多情况下甚至提高了生产率。
尽管上文通过选出的实施方式对根据本发明的卷绕筒子的卷绕方法及与其相关联的装置进行了描述,但对于本领域技术人员来说还会想到特定实施方式的其他变型和组合。因此,例如在筒子行程的起始阶段结束后不必单独以卷绕筒子的恒定圆周速度继续卷绕,而是能够在使用纱线张紧传感器的情况下完全根据纱线张紧度而实现避免断纱以及提高生产率,就像在现有技术中已充分可知的那样。
此外为了完整起见,应该注意,不定冠词并不排除以其限定的构件为多个的可能性。同样,对特定的构件的描述不一定意味着其功能不能分配在多个另选构件上,或者多个所述构件的功能不能组合到单个构件中。