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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung, die ein Rotorgehäuse, in dem ein Spinnrotor angeordnet werden kann, und ein schwenkbares Deckelelement zum Verschließen des Rotorgehäuses umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Offenend-Rotorspinnvorrichtung.
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Die
DE 10 2004 029 020 A1 offenbart eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit einem Rotorgehäuse und einem Deckelelement. Aus Sicherungsgründen darf das Rotorgehäuse durch ein Serviceaggregat oder eine Bedienperson erst dann geöffnet werden, wenn der Spinnrotor nur noch mit erheblich verminderter Drehzahl ausläuft.
Des Weiteren muss bei einem Neustart des Spinnrotors gewährleistet sein, dass das Rotorgehäuse durch das Deckelelement vorschriftsmäßig geschlossen ist. Deshalb wird vor dem Neustart des Spinnrotors das Rotorgehäuse zunächst mit einem Unterdruck beaufschlagt. Eine Unterdruckversorgung muss für den Spinnbetrieb ohnehin vorhanden sein. Durch den Unterdruck wird der Spinnrotor in Drehung versetzt, ohne dass dieser durch einen den Rotor im Spinnbetrieb antreibenden Einzelantrieb beaufschlagt wird. Der Unterdruck kann nur bei geschlossenem Deckelelement aufrechterhalten werden, so dass die Drehung des Spinnrotors nur bei geschlossenem Deckelelement erfolgt. Durch die Rotation des Spinnrotors dreht sich auch der den Spinnrotor antreibende elektrische Motor. Die Drehung des Motors wiederum induziert in die Motorwicklung eine elektrische Spannung. Durch Messung der Spannung oder einer korrespondierenden Größe kann die Drehung des Spinnrotors detektiert werden. Nachdem detektiert worden ist, dass das Rotorgehäuse ordnungsgemäß mittels des Deckelelementes verschlossen ist, wird eine Verriegelungseinrichtung aktiviert, die ein unerlaubtes Öffnen des Deckelementes verhindert.
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Die
DE 10 2004 029 020 A1 beschreibt zwar eine Möglichkeit, wie ohne zusätzliche Sensorik das ordnungsgemäße Schließen des Deckelelementes erfasst werden kann. Allerdings kostet das zusätzliche Beschleunigen des Rotors Zeit und mindert die Produktivität der Offenend-Rotorspinneinrichtung. Aber vor allem ist es nicht möglich, Veränderungen der Position des Deckelelementes während des Betriebes oder nach längerer Betriebszeit zu erfassen.
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Die
DE 10 2004 044 551 A1 betrifft ebenfalls eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit einem Rotorgehäuse und einem Deckelelement. Ferner wird eine verfahrbare Wartungseinrichtung offenbart. Mittels dieser Wartungseinrichtung kann von Zeit zu Zeit bei geöffnetem Deckelelement die Tiefeneinstellung des Rotors kontrolliert werden. Dazu wird mittels eines Messverfahrens die Distanz zwischen der Messvorrichtung und einer Rückwand der Spinnkammer gemessen. Durch erneute Messung nach Verschieben der Messeinrichtung kann der Abstand zur Rotorvorderseite gemessen werden. Die Differenz beider Längenwerte wird in der
DE 10 2004 044 551 A1 als Rotortiefe bezeichnet.
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Eine für den ordnungsgemäßen Spinnvorgang entscheidende Größe ist der Abstand zwischen dem Tassenboden des Spinnrotors und der im Deckelelement angeordneten Fadenabzugsdüse. Dieser Abstand wird auch als Rotortiefe bezeichnet. Die so definierte Rotortiefe hängt nicht nur von der richtigen Positionierung des Spinnrotors in dem Rotorgehäuse ab, sondern auch von der richtigen Positionierung des Deckelelementes. Neben dem negativen Einfluss auf das Spinnergebnis kann eine zu geringe Rotortiefe auch die Lagerung eines Antriebs des Spinnrotors schädigen. Bei zu geringer Rotortiefe können die eingespeisten Fasern Druck auf den Spinnrotor und damit auf die Lagerung ausüben.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Überwachung der Position des Rotordeckels zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit einer Messspule und einem elektrisch und/oder magnetisch leitenden Messelement gelöst, wobei die Messspule und das Messelement so angeordnet sind, dass sich durch eine relative Bewegung zwischen dem Rotorgehäuse und dem Deckelelement die Impedanz der Messspule ändert und Auswertemittel vorhanden sind, mit denen eine durch die Impedanz der Messspule beeinflusste Größe erfasst werden kann.
Die Erfindung macht sich ein im Prinzip bekanntes Messverfahren zu Nutze. Wenn ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld bewegt wird, oder einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt wird, werden in dem elektrischen Leiter Wirbelströme induziert.
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Die Wirbelströme sind gemäß der Lenz'schen Regel der Ursache ihrer Entstehung entgegengerichtet und schwächen damit das Feld einer das Magnetfeld erzeugenden Spule. Wird die relative Position eines elektrisch leitenden Messelementes zu einer Messspule verändert, so ändern sich zum einen der Blindwiderstand und zum anderen der Messspule und zum anderen auch der Wirkwiderstand der Messspule. Der Wirk- und der Blindwiderstand bestimmen die Impedanz der Messspule.
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Ein magnetisch leitendes Messelement bewirkt bei Annäherung an die Messspule eine Änderung der Impedanz der Messspule, da ein magnetischer Leiter eine flussverstärkende Wirkung hat. Als magnetischer Leiter kann zum Beispiel ein Ferrit verwendet werden. Bei einer großen relativen Permeabilität des magnetischen Leiters ändert sich dabei vor allem der Blindwiderstand der Messspule. Die Änderung des Wirkwiderstandes ist vernachlässigbar.
Da sich durch einen elektrischen Leiter sowohl der Blindwiderstand als auch der Wirkwiderstand der Messspule ändern, sind gute elektrische Leiter als Messelement im Prinzip vorzuziehen. Die Erfindung lässt sich aber auch mit einem magnetischen Messelement realisieren.
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Die Impedanz der Messspule beziehungsweise die Änderung der Impedanz lässt jederzeit direkte Rückschlüsse auf die Position des Deckelelementes zu. Die Induktivität ist ein Maß für den Abstand zwischen Rotorgehäuse und Deckelelement. Es kann damit der Schließzustand erkannt und überwacht werden. Weiterhin sind Rückschlüsse auf die Rotortiefe möglich, das heißt, auf den Abstand zwischen dem Tassenboden des Spinnrotors und der Abzugsdüse im Deckelelement. Die Rotortiefe kann dabei kontinuierlich überwacht werden, insbesondere während des Spinnbetriebs. Durch entsprechende Speicherung der ermittelten Werte ist eine Langzeitüberwachung möglich.
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Die erfindungsgemäße Erfassung der Impedanz der Messspule bedeutet dabei nicht zwingend die Ermittlung eines konkreten Wertes in „Ohm“. Es kann jede Information verwendet beziehungsweise ermittelt werden, die Rückschlüsse auf die Impedanz oder die Impedanzänderung zulässt.
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Vorteilhafterweise besteht zumindest ein Teil der Offenend-Rotorspinnvorrichtung, das heißt, ein Teil des Rotorgehäuses oder des Deckelelementes, aus einem elektrisch und/ oder magnetisch leitenden Material. In diesem Fall ist es nicht unbedingt erforderlich, ein separates Messelement anzubringen, das ausschließlich die Funktion hat, die Impedanz der Messspule zu beeinflussen. Vielmehr kann das ohnehin für andere funktionelle Zwecke vorhandene Teil des Rotorgehäuses oder des Deckelelementes als Messelement dienen. Natürlich kann auch das Rotorgehäuse oder das Deckelelement vollständig aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitenden Material bestehen und so als Messelement dienen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Messelement dem Deckelelement und die Messspule dem Rotorgehäuse zugeordnet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Messelement dem Rotorgehäuse und die Messspule dem Deckelelement zugeordnet.
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Zur Bestimmung der Impedanz können die Auswertemittel eine Kapazität beinhalten, die mit der Messspule einen elektrischen Schwingkreis bilden. Bei einer solchen Anordnung kann die Amplitude, die Phasenverschiebung oder die Resonanzfrequenz einer angeregten Schwingung des Schwingkreises die Impedanz der Messspule anzeigen.
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Durch eine geeignete Anordnung von zwei Messspulen kann ein Versatz des Deckelelementes gegenüber dem Rotorgehäuse erfasst werden.
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Vorteilhafterweise ist ein nicht-flüchtiger Speicher zur Speicherung der durch die Induktivität der Messspule beeinflussten Größe vorhanden. Auf diese Weise kann eine Langzeitüberwachung der Position des Deckelelementes im Schließzustand erfolgen. Damit ist es zum Beispiel möglich, Materialermüdung des Deckelelementes oder des Schwenkmechanismus oder andere Veränderungen zu erkennen, bevor diese zu einem Totalausfall der jeweiligen Spinnvorrichtung führen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Offenend-Rotorspinnvorrichtung. Erfindungsgemäß wird eine durch die Impedanz einer Messspule beeinflusste Größe erfasst, wobei die Messspule und ein elektrisch und/oder magnetisch leitendes Messelement so angeordnet sind, dass sich durch eine relative Bewegung zwischen dem Rotorgehäuse und dem Deckelelement die Impedanz der Messspule ändert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsverfahrens wird der Abstand des Deckelementes vom Rotorgehäuse erfasst. Dazu ist eine entsprechende Kalibrierung erforderlich, welcher Abstand mit welcher Impedanz korrespondiert.
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Entsprechend kann in vorteilhafter Weise der Schließzustand des Deckelelementes überwacht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Abstand des Bodens eines im Rotorgehäuse angeordneten Spinnrotors von einer in dem Deckelement angeordneten Abzugsdüse, das heißt, die Rotortiefe, erfasst. Dazu kann eine entsprechende Kalibrierung für einzelne Spinnrotoren und Abzugsdüsen erfolgen. Es ist auch möglich, die jeweiligen Rotortiefen aus dem Abstand von Rotorgehäuse und Deckelelement und der Geometrie der Spinnvorrichtung zu berechnen.
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Vorteilhafterweise wird die durch die Impedanz der Messspule beeinflusste Größe während des Betriebes der Offenend-Rotorspinnvorrichtung erfasst. Dadurch können Veränderungen und Fehler rechtzeitig erkannt werden. Zum Beispiel kann es durch Resonanzen zu mechanischen Schwingungen der Spinnmaschine und der Spinnvorrichtung kommen. Durch die Messung der Impedanz der Messspule werden diese erkannt und es können Gegenmaßnahmen, wie zum Beispiel die Änderungen der Rotordrehzahl, ergriffen werden.
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In extremen Fällen kann in Abhängigkeit von der erfassten Impedanz oder einer daraus abgeleiteten Größe ein Warn- und/oder Abschaltsignal für die Offenend-Rotorspinnvorrichtung ausgelöst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch die Impedanz der Messspule beeinflusste Größe oder eine daraus abgeleitete Größe gespeichert. Auf diese Weise können unter Umständen fortschreitende Fehler erkannt und zumindest Anhaltspunkte für mögliche Fehlerursachen gefunden werden. Die gespeicherten Impedanzwerte können zum Beispiel mit gespeicherten Garnqualitätswerten verglichen werden und damit mögliche Gründe für Qualitätsveränderung aufzeigen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit geschlossenem Deckelelement in Seitenansicht;
- 2 eine erfindungsgemäße Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit aufgeklapptem Deckelelement in perspektivischer Darstellung;
- 3 ein elektrischer Schwingkreis zur Bestimmung der Impedanz.
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Die in 1 dargestellte Offenend-Rotorspinnvorrichtung trägt insgesamt die Bezugszahl 1 und verfügt, wie üblich, über ein Rotorgehäuse 2, in dem die Spinntasse 26 eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft.
Der Spinnrotor 3 wird dabei durch einen elektromotorischen Einzelantrieb, vorzugsweise einen Gleichstrommotor 18, angetrieben und ist mit seinem Rotorschaft 4 in einer Magnetlageranordnung 5 abgestützt. Der Gleichstrommotor 18 wird über die Leitungen 27 mit elektrischer Energie versorgt.
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Wie bekannt, ist das an sich nach vorne hin offene Rotorgehäuse 2 während des Spinnprozesses durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen und über eine entsprechende Saugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen, die den für die Herstellung eines Fadens im Rotorgehäuse 2 notwendigen Spinnunterdruck erzeugt. Wie angedeutet, ist in einer Ausnehmung des Deckelelementes 8 ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie den Mündungsbereich des Faserleitkanales 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich ein Fadenabzugsröhrchen 15 an.
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Das Deckelelement 8, an dem im Ausführungsbeispiel ein Auflösewalzengehäuse 17 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 festgelegt ist, ist um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert. Die Auflösewalze 21 wird dabei durch den Einzelantrieb 19 angetrieben, während der Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 durch den Einzelantrieb 20 erfolgt.
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Die Offenend-Rotorspinneinrichtung 1 weist eine Verriegelungseinrichtung 59 auf, die während des Betriebes der Offenend-Rotorspinneinrichtung 1 das Deckelelement 8 verriegelt. Damit wird ein unzulässiges Öffnen des Deckelelementes 8, während der Spinnrotor 3 mit hoher Drehzahl rotiert, verhindert. Die Verriegelungseinrichtung 59 wird, wie auch die Antriebe 18, 19, 20 der Offenend-Rotorspinneinrichtung 1 von der Steuereinrichtung 30 gesteuert. Die Verriegelungseinrichtung 59 ist über die Steuerleitung 51 und die Signalleitung 52 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Steuerverbindungen der Antriebe 18, 19, 20 zu der Steuereinrichtung 30 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Die Offenend-Rotorspinneinrichtung 1 weist erfindungsgemäß eine Messspule 31 auf, die über die Leitung 29 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 30 beinhaltet Auswertemittel 33 zur Erfassung der Impedanz ZM der Messspule 31.
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Die Anordnung der Messspule 31 ist aus 2 genauer ersichtlich. Die Messspule 31 ist auf einer Wand 36 des Rotorgehäuses 2 angeordnet. Im geschlossenen Zustand des Deckelementes 8 stehen die Wand 32 des Deckelelementes 8 und die Wand 36 des Rotorgehäuses 2 parallel zueinander. Der Kanalplattenadapter 12 weist an seinem Außenumfang eine Dichtung 9 auf. Auf diese Weise wird das Rotorgehäuse 2 dicht verschlossen und es verbleibt ein Spalt zwischen den Wänden 32 und 36, in dem sich die Messspule 31 befindet. Alternativ kann die Messspule 31 auch in eine Vertiefung der Wand 36 eingelassen werden.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wand 32 aus einem elektrisch leitenden Metall. Die Wand 32 dient damit gleichzeitig als Messelement, das die Induktivität der Messspule 31 beeinflusst. Die Messspule 31 ist vorzugsweise so gewickelt, dass die Flächennormale der Messspule 31 im geschlossenen Zustand senkrecht auf der Wand 32 des Deckelelementes 8 steht. Bei einer solchen Anordnung ergibt sich ein möglichst großer Unterschied der Induktivität LM und des Wirkwiderstandes RM der Messspule 31 zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand des Deckelelementes 8.
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Die
3 zeigt den Grundaufbau einer Oszillatorschaltung, mit der die Impedanz Z
M beziehungsweise die Impedanzänderung der Messspule 31 erfasst werden kann. Die Impedanz Z
M der Messspule 31 bestimmt sich aus dem Wirkwiderstand R
M und der Induktivität L
M der Messspule 31.
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Die Impedanz ist eine komplexe Größe mit einem Realteil und einem Imaginärteil. Der Realteil entspricht dem Wirkwiderstand RM und der Imaginärteil dem Blindwiderstand ωLM, wobei ω die Kreisfrequenz darstellt.
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Die Schaltung gemäß 3 enthält eine Kapazität C, die mit der Messspule 31 einen elektrischen Schwingkreis 34 bildet. Die Messspule 31 weist dabei eine Impedanz ZM auf, die sich mit der Stellung des Deckelelementes 8 ändert. Zur Erfassung der Impedanz ZM der Messspule wird der Schwingkreis 34 über einen Vorwiderstand RA mit einer Spannung UA vorgegebener Frequenz beaufschlagt. Die Amplitude der Schwingung ist ein Maß für die Größe der Impedanz ZM der Messspule 31. Die Schwingungsamplitude ist damit geeignet, die Position des Deckelelements 8 beziehungsweise den Abstand des Deckelelements 8 vom Rotorgehäuse 2 anzuzeigen. Damit eröffnet sich eine Vielzahl von Überwachungsmöglichkeiten.
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Es ist möglich, den Schließzustand des Deckelelementes 8 zu überwachen. Erst wenn die ermittelte Schwingungsamplitude das ordnungsgemäße Anliegen des Deckelelementes 8 am Rotorgehäuse 2 anzeigt, wird die Verriegelungseinrichtung 59 aktiviert und ein Freigabesignal generiert, das ein Anlaufen des Gleichstrommotors 18 erlaubt.
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Neben dem Schließzustand lässt sich auch die Rotortiefe, das heißt, der Abstand des Bodens der Spinntasse 26 von der Fadenabzugsdüse 13, überwachen. Es kann ein Vergleich mit zulässigen Grenzwerten erfolgen. Ein solcher Vergleich kann vor Beginn des Spinnprozesses und während des Spinnprozesses erfolgen.
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Die Schwingungsamplitude wird vorzugsweise während des Betriebes der Offenend-Rotorspinneinrichtung überwacht. Veränderungen können sofort erkannt werden und eine angemessene Reaktion auslösen.
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Veränderungen der gemessenen Schwingungsamplitude können je nach der Art der Veränderung ein Warn- oder Abschaltsignal erzeugen.
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Ferner können die gemessenen Werte der Schwingungsamplitude kontinuierlich in einem Speicher 37 der Steuereinrichtung 30 gespeichert werden. Anhand dieser gespeicherten Werte können Langzeitüberwachungen durchgeführt oder mögliche Ursachen für Fehler der Offenend-Rotorspinnvorrichtung 1 erkannt werden.
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Zusätzlich zu der Messspule 31 kann auf der Wand 36 des Rotorgehäuses 2 eine zweite Messspule 35 angeordnet werden. Für diese zweite Spule 35 bildet ebenfalls die elektrisch leitende Wand 32 des Deckelelementes 8 ein Messelement, das die Impedanz der Messspule 35 bei Bewegung des Deckelelementes 8 ändert. Die Messspulen 31 und 35 sind dabei so angeordnet, dass sie sich auf gegenüberliegenden Seiten des Spinnrotors 3 befinden. Auf diese Weise kann ein Versatz des Deckelelementes 8 detektiert werden. Ein solcher Versatz könnte zum Beispiel durch eine Beschädigung der Schwenkachse 16 verursacht sein. Versatz bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich der Abstand der Wand 36 des Rotorgehäuses 2 und der Wand 32 des Deckelelementes 8 an den verschiedenen Messpunkten unterscheidet.
