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Die
Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Erzeugen von
Effektgarn mit einstellbar wechselnder Garnfeinheit und/oder mit
einstellbar wechselnder Garndrehung sowie Einrichtungen zum Verwirklichung
dieser Verfahren an einer Ringspinnmaschine.
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Bekannte
Ringspinnmaschinen wie die in der
DE 40 41 301 A1 beschriebene zum Erzeugen
von Effektgarn gehen von einer Artikeleinstellung bezüglich Garnfeinheit
und Drehung aus und setzen die beabsichtigten Effekte auf diese
Grundeinstellung auf. In solchen Fällen ist eine Berechnung der
Produktion sehr schwierig, wenn überhaupt
möglich.
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Der
Erfindung war demgemäss
die Aufgabe gestellt, eine Möglichkeit
zur einfachen Berechnung der Produktion anzugeben, wenn Effektgarn
mit wechselnder Garnfeinheit und/oder mit wechselnder Garndrehung erzeugt
wird. Sie löst
diese Aufgabe verfahrensmäßig durch
die in den Ansprüchen
1 bis 3 angegebenen Merkmale. Es versteht sich, dass die Merkmale
der Ansprüche
1 und 2 oder 1 und 3 auch kombiniert eingesetzt werden können. Vorrichtungen
zum Ausführen
der Verfahren sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 7.
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Wenn
gemäß den Ansprüchen 1 bzw.
4 ein Garn mit Masseneffekt, d.h. mit Dickstellen erzeugt werden soll,
können
dem Rechner die Parameter dieser Dickstellen wie deren Dicke, ihre
Länge und
ihr gegenseitiger Abstand aufgegeben werden. Damit diese Dickstellen
die sich aus der Vorlage und dem eingestellten Verzug ergebende
Gesamt-Feinheit des erzeugten Garnes nicht erhöhen, ermittelt der Rechner
für den
Steg, also für die
Garnabschnitte zwischen den Dickstellen diejenige – geringere – Feinheit,
durch die die Gesamtfeinheit des Garnes einschließlich der
Dickstellen wieder dem Ausgangsgarn entspricht. Er erhöht also
den Verzug im Bereich der Stege und hält so die Produktion auf dem
ursprünglich
eingestellten Wert.
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Der
Rechner ist so ausgelegt, dass er die von ihm beaufschlagten Steuerglieder
auch so steuert, dass die Drehung im Garn einstellbar verändert werden
kann. Die Änderung
der Drehung kann allein erfolgen. Sie kann durch Änderung
der Drehzahl der Spindeln erreicht werden. Da diese Änderung
infolge der großen
Masse der bewegten Spindeln jedoch sehr träge erfolgt, ist bevorzugt vorgesehen,
die Änderung
der Drehung durch Änderung
der Lieferung des Streckwerkes zu erreichen.
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Meist
werden Änderungen
der Masse des Garnes mit gleichlaufenden Änderungen der Drehung desselben
kombiniert. Dabei können
die jeweils vorgesehenen Drehungsänderungen dem Rechner aufgegeben werden.
Bevorzugt ist aber vorgesehen, dem Rechner aufzugeben, die Drehungsänderungen
in Abhängigkeit von
den Masseänderungen
so zu berechnen und als Steuersignale weiter zu geben, dass der
Drehungsbeiwert des Garnes, der sog. Alpha-Wert konstant bleibt.
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Masseneffekte
ohne gleichzeitiges Ändern
der Drehung können
sehr kurz gehalten werden. Bei Drehungsänderungen muss beachtet werden,
dass diese auf dem Garnabschnitt zwischen Ausgangswalzenpaar und
Spindel sich auszugleichen versuchen und auch bevorzugt in dünnere Garnabschnitte
wandern. Alleinige Drehungsänderungen
und Masseänderungen
mit gleichzeitiger Drehungsänderung
erfolgen daher bevorzugt stufenweise.
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Die
zum Ausführen
der Verfahren vorgesehene Ringspinnmaschine weist eine Vorrichtung
zum selbsttätigen
Verändern
des Verzuges auf. Hierzu ist vorgesehen, dass die Ausgangswalzen
einerseits und die Eingangs- und Mittelwalzen andererseits getrennte
Antriebe aufweisen. Es ist vorgesehen, dass die Eingangs- und Mittelwalzen
oder auch die Ausgangswalze hierzu einen drehzahlveränderbaren
Antrieb insbesondere in Form frequenzgesteuerter Antriebsmotoren
besitzen, die über
eine Steuervorrichtung mit Speisestrom einstellbarer Frequenz beaufschlagbar
sind.
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Zum
selbsttätigen
Verändern
der Garndrehung je Längeneinheit
ist die Ringspinnmaschine mit drehzahlveränderbarem Antrieb des Streckwerkes
ausgestattet. Wenn Eingangs- und Mittelwalze und Ausgangswalze zum
Verändern
des Verzuges bereits drehzahlveränderbare
Antriebe aufweisen, ist eine Einrichtung im Rechner vorhanden, die
gleichlaufende Änderung
des Verzuges erlaubt. Bevorzugt sind auch hier frequenzgesteuerte
Motoren vorgesehen. Alternativ kann das Verändern der Garndrehung je Längeneinheit
auch dadurch erreicht werden, dass die Drehzahl der Spindeln verändert wird.
Ihre Antriebsmotoren sind hierzu über die Steuervorrichtung mit
Speisestrom einstellbarer Frequenz beaufschlagbar.
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Der
die Steuervorrichtungen beaufschlagende Rechner enthält einen
Algorithmus zum Mitteln der ihm aufgegebenen Parameter für Ausgangs-Garnfeinheit,
Stärke
des Effektes, Länge
der Effekte und Anzahl der Effekte je Längeneinheit. Darüber hinaus
kann er die Lieferung des Streckwerkes bzw. die Drehzahl der Spindeln
gegebenenfalls in Abhängigkeit
von Masseänderungen
verändern.
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Um
eine zufällige
Verteilung der Masseänderungen
und/oder der Drehungsänderungen
zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dem Rechner einen Zufallsgenerator
online zu unterlegen. In diesem Falle werden dem Rechner nur Grenzwerte
der Massenänderungen
vorgegeben, innerhalb deren der Zufallsgenerator dann zufällige Werte
generiert.
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In
den Figuren der Zeichnung und den Tabellen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigen
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1 die
schematische Hierarchie der Systembestandteile;
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2 ein
Feinheitsdiagramm eines Garnes mit Masseänderungen;
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3 ein
Feinheits- und Drehungsdiagramm eines Garnes mit Masse- und Drehungsänderungen.
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Die
Abszisse der Diagramme der 2 und 3 gibt
die Länge
des Garnes wieder, während
auf der Ordinate die Feinheit (2 und obere
Linie der 3) bzw. die Drehung (untere
Linie der 3) abgetragen sind. Die Dickstellen
sind als Erhöhungen
wiedergegeben, daher ist die Feinheitsangabe in Nm invers.
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Ein übergeordneter
Rechner 1 enthält
ein Kommunikationsfeld 2, über das mit dem Rechner kommuniziert
werden kann. Es enthält
im wesentlichen ein Tastenfeld für
die Eingabe von Daten und Befehlen sowie einen Bildschirm, der die
eingestellten Werte anzeigt. Dessen im vorliegenden Falle wichtigen
Felder sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
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Dem
Rechner kann ein Zufallsgenerator 3 online unterlegt sein.
Dadurch wird vermieden, dass eine große Zahl von Aufeinanderfolgen
zufällig
gewählter
Steuerschritte erstellt und gespeichert werden muss. Der Zufallsgenerator
erstellt innerhalb vorgegebener Grenzwerte selbständig immer
wieder neue, zufällige
Steuersignale an nachgeordnete Steuervorrichtungen.
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Der
Rechner 1 beaufschlagt mit Steuersignalen über eine
Leitung 4 eine erste nachgeordnete Steuervorrichtung 5,
die ihrerseits über
Leitung 6 ein Stellglied 7 zum Ansteuern eines
Motors 8 zum Antrieb von Eingangs- und Mittelunterwalzen 9 eines
Streckwerkes einer Ringspinnmaschine beaufschlagt. Über eine
zweite Leitung 10 wird ein Stellglied 11 angesteuert,
das einen Motor 12 einer Ausgangsunterwalze 13 des
Streckwerkes beaufschlagt. Die Antriebe sind hier durch nur jeweils
einen Motor 8 bzw. 12 symbolisiert, es versteht sich
aber, dass die Antriebe auch mehrere Motoren umfassen können.
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Über eine
Leitung 14 beaufschlagt der Rechner 1 eine zweite
Steuervorrichtung 15, die über ein Stellglied 16 mindestens
einen Antriebsmotor 17 für mittels eines Tangentialriemens 18 angetriebene,
durch strichpunktierte Linien angedeutete Spindeln 19 ansteuert.
Die Stellglieder 7, 11 und 16 umfassen
bevorzugt Frequenzumformer, die drehzahlveränderbaren Antrieb der Motoren 8, 12 und 17 gestatten.
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In
der folgenden Tabelle ist das Bild der Anzeigetafel für das bereits
in der Einleitung angeführte
Beispiel schematisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Kopfzeile
anstelle der schriftlich eingetragenen Bezeichnungen hier nicht
wiederzugebende Symbole aufweisen kann.
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Im
eingetragenen Beispiel sei der Artikel C betrachtet, der eine Nenn-Nm
von 11,9 und eine unveränderte
Nenn-Drehung von 480 T/m aufweist. Das Variations-Programm weist
zwei Schritte auf, in deren erstem in einem Längenbereich zwischen 40 mm
(Länge
1) und 451 mm (Länge
2) die Feinheit 100 % und die Drehung 100 % betragen soll: Im Steg
des Schrittes 1 ist also keine Änderung
der Feinheit vorgesehen. Im Schritt 2 soll in einem Längenbereich
von 40 mm und 50 mm die Feinheit auf 180 % erhöht, also eine Dickstelle erzeugt
werden, während
die Drehung unverändert
bleiben soll.
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Der
Zufallsgenerator 3 im Rechner 1 wählt für den Schritt
1 in dem angegebenen Längenbereich
zwischen 40 mm und 451 mm und für
den Schritt 2 in dem angegebenen Längenbereich zwischen 40 mm
und 50 mm zufällige
Längen
aus und gibt diese dem Rechner vor. Dieser berechnet aus diesen
Längen
und der vorgesehenen Masseerhöhung
im Schritt 2 die Feinheit im Steg auf Nm 13,4 und in der Dickstelle
auf Nm 7,4. Ausgehend von diesen Werten beaufschlagt der Rechner 1 im
Schritt 1 die Steuervorrichtung 5 mit entsprechenden Signalen.
Diese steuert das Stellglied 7 so, dass es die Drehzahl
des Motors 8 der Eingangs- und Mittelwalzen 9 derart
vermindert, dass die Steg-Feinheit von Nm 11,9 auf Nm 13,4 erhöht wird.
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Nach
Durchlauf der vorgesehenen Steglänge
beaufschlagt der Rechner 1 die Steuervorrichtung 5 so, dass
diese über
das Stellglied 7 die Drehzahl der Eingangs- und Mittelwalzen 9 für vorgesehene
Länge der Masseerhöhung so
erhöht,
dass der Verzug im Streckwerk zur Ausgabe der Feinheit Nm 7,44 und
damit zum Erzeugen einer Dickstelle vermindert wird.
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Der
Wechsel der Schrittel und 2 wiederholt sich stetig, wobei der Zufallsgenerator
jedes Mal eine andere Länge
generiert. Der Rechner 1 ist auch im Stande, die Anzahl
der erzeugten Effekte je Meter zu berechnen und in der Kopfzeile
anzuzeigen.
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Im
Diagramm der 2 ist die Dicke eines derartig
erzeugten Garnes schematisch dargestellt. Die gestrichelte Linie 20 stellt
die vorgegebene Feinheit von Nm 11,9 dar. Aus den eingegebenen Werten
berechnet der Rechner 1 Dickstellen 21 zufälliger Länge und
zufälligen
gegenseitigen Abstandes zwischen den gewählten Grenzen und – im vorliegenden
Falle – gleicher
Massenänderung
auf Nm 7,4. Die mittlere Feinheit des erzeugten Garnes von Nm 11,9
bleibt in Höhe
der Linie 20 – die
Flächen über und
unter dieser Linie sind gleich. In den Stegen wird die Feinheit
auf Nm 13,4 vermindert.
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Falls
auf einen Zufallsgenerator verzichtet wird, müssen zeilenweise so viele abwechselnde
Schritte eingegeben werden, dass der Eindruck einer Periodizität vermieden
ist. Die Anzahl der beliebig zu programmierenden Schritte kann bis
zu vierzig betragen. Die Anzahl der gespeicherten Artikel kann bspw.
zehn betragen oder auch höher
sein.
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In
diesem Beispiel wird gemäß Artikel
A an einem Garn mit den Nennwerten Nm 14,5 und 420 T/m sowohl die
Feinheit als auch die Drehung verändert. Da eine veränderte Drehung
sich auf die Garnlänge
zwischen Streckwerksausgang und Spindel verteilt, kann ein Verändern der
Drehung und damit auch der Garnmasse nur in kleinen Stufen erfolgen.
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Im
Schritt 1 ist die Länge
des Steges zwischen 120 mm und 450 mm festgelegt – der Zufallsgenerator wählt eine
Steglänge
in diesem Bereich. In Schritt 2 wird in einem Bereich zwischen 100
mm und 120 mm die Feinheit auf 140 % erhöht und die Drehung auf 84 %
vermindert – ausgehend
von jeweils der Nenn-Nm und der Nenn-Drehung. In Schritt 3 wird
im gleichen Längenbereich
die Feinheit auf 170 % erhöht
und die Drehung auf 76 % vermindert. Der Schritt 4 stellt die eigentliche
Dickstelle in einem Längenbereich
von 220 mm und 380 mm mit einem Erhöhen der Feinheit auf 190 %
und einem Vermindern der Drehung auf 72 % dar. In den Schritten
5 und 6 wird der Anstieg der Massenerhöhung symmetrisch auf den Steg
des Schrittes 1 zurück
geführt.
Die Abfolge der Schritte wiederholt sich.
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Aus
der Kopfzeile der Tabelle sind Garnfeinheit und Garndrehung im Steg,
also im dünnsten
Abschnitt des Garnes ersichtlich. Die tatsächlich eingestellten Werte
der Feinheit und der Drehung werden durch den Rechner so gemittelt,
dass es für
die Berechnung der Produktion bei den Nenn-Nm von 14,5 verbleibt.
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Im
Diagramm der 3 ist ein derartiges Garn schematisch
dargestellt. Die gestrichelte Linie 23 in der oberen Feinheits-Kennlinie
stellt wieder die Ausgangs- und auch Endfeinheit des erzeugten Garnes
mit Nm 14,5 dar. Die Massenerhöhung 24' und damit die
Drehungsverminderung 25 der Dickstelle ist so gering, dass die
Drehungsverminderung gemäß der unteren
Drehungs-Kennlinie in einer Stufe erfolgen kann. Dagegen ist die
Drehungsverminderung 25'' bei der Dickstelle 24'' so hoch, dass sie in mehreren
Stufen – hier
in drei Stufen – erfolgen
muss.
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Im
dargestellten Beispiel ist davon ausgegangen, dass dem Rechner 1 über eine
entsprechende0 Eingabetaste aufgegeben worden ist, die Drehungsverminderung
in Abhängigkeit
von der errechneten Massenerhöhung
so zu berechnen, dass der Alpha-Wert des erzeugten Garnes gleich
bleibt. Da die mittlere, die Nenn-Garnfeinheit 23 beibehalten
wird und auch die mittlere Drehung gleich bleibt, kann die Produktion
leicht bestimmt werden. Das fiktive Garn der Tabelle 2 setzt sich
demnach aus den folgenden Teilstücken
zusammen:
Schritt 1: Nm 21,7 / 504 T/m -> Alpha 108
Schritt 2: Nm 15,5 / 425
T/m -> Alpha 108
Schritt
3: Nm 12,7 / 385 T/m -> Alpha
108
Schritt 4: Nm 11,4 / 364 T/m -> Alpha 108
Schritt 5: Nm 12,7 / 385
T/m -> Alpha 108
Schritt
6: Nm 15,5 / 425 T/m -> Alpha
108
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Wenn
vorgesehen ist, auf der Ringspinnmaschine Normalgarn ohne Effekte
herzustellen, können
die Schritte im Rechner entsprechend eingestellt werden. Es ist
aber auch möglich,
den Rechner auszuschalten – für diesen
Fall sind die Steuervorrichtungen 5 und 15 mit
Eingabevorrichtungen ausgestattet, mittels deren Verzug und Drehung
manuell eingestellt werden können.
