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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kämmmaschine für die Spinnereivorbereitung, mit einer rotierend angetriebenen Rundkammwalze, über die in periodischer Abfolge ein Faserstrang zum Auskämmen desselben geführt wird, und mit einer Oberzange und mit einer Unterzange, mittels der der auszukämmende Faserstrang in periodischer Abfolge festgeklemmt und wieder freigegeben wird, und mit einer rotierend angetriebenen vorderen Abreißwalze und einer rotierend angetriebenen hinteren Abreißwalze, wobei die Abreißwalzen in einer Pilgerschrittbewegung unter Bildung von Umkehrpunkten hin- und her rotieren, und wobei wenigstens mit einer vorderen Abreißwalze der Faserstrang in periodischer Abfolge getrennt wird.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2012 011 030 A1 eine gattungsbildende Kämmmaschine für die Spinnereivorbereitung bekannt, und die vordere Abreißwalze und die hintere Abreißwalze werden über ein gemeinsames Steuergetriebe angetrieben, wobei für den Antrieb ein erster Motor für eine kontinuierliche Drehbewegung und ein zweiter Motor für eine überlagerte diskontinuierliche Drehbewegung Verwendung findet, um die Pilgerschrittbewegung zu erzeugen. Die Abreißwalzen sind hierfür über ein Planetengetriebe angetrieben und auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes in ihren Phasenlagen der Rotation starr zueinander gekoppelt, sodass beide Abreißwalzen gleichermaßen eine entsprechend starke Beschleunigung und Verzögerung der Drehbewegung ausführen. Durch die Pilgerschrittbewegung entstehen große Rotationsbeschleunigungen, die aufgrund der synchronen Drehbewegung der Walzen nicht ineinander überführt werden können, sodass sich ein erheblicher Energiebedarf ergibt, um die Abreißwalzen im Kämmkopf einer Kämmmaschine mit der Pilgerschrittbewegung synchron zu betreiben.
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Aus der
EP 2 444 534 B1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Kämmmaschine für die Spinnereivorbereitung bekannt, und es wird vorgeschlagen, auf möglichst einfache Weise durch die Angabe von diskreten Setzpunkten eine Bewegungskurve der Abreißwalzen über der Zeit einzurichten, indem eine Steuerung mit einer Recheneinheit und mit einer Eingabeeinheit Verwendung findet. Nach der Eingabe diskreter Umkehrpunkte und dazwischenliegenden Hilfspunkten kann die Pilgerschrittbewegung entsprechend ausgeführt werden, indem die Servomotoren gemäß dem Erfordernis des Kurvenverlaufs angesteuert werden.
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Die Abreißwalzen werden jedoch unverändert mit hohen Beschleunigungen angetrieben und verzögert, sodass sich auch unter Zuhilfenahme der beschriebenen Programmierung von Hilfspunkten in der Pilgerschrittbewegung im Betrieb der Kämmmaschine unverändert ein hoher Energiebedarf ergibt.
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Aufgabe der Erfindung ist die weitere Verbesserung des Betriebs einer Kämmmaschine, indem der Energiebedarf der Kämmmaschine reduziert wird. Die Aufbringung der Länge an ausgekämmtem Faserstrang pro Zeit soll dabei möglichst konstant bleiben.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die hintere Abreißwalze mit einer Phasenlage rotierend angetrieben wird, die der Phasenlage der rotierend angetriebenen vorderen Abreißwalze zwischen den Umkehrpunkten der Pilgerschrittbewegung nachläuft.
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Der Abreißvorgang zur Trennung des Faserstranges erfolgt ausschließlich oder überwiegend durch die vordere Abreißwalze, wobei die Präsenz der hinteren Abreißwalze notwendig ist, um den Faserstrang zu führen und auch eine wenigstens teilweise Kraft auf den Faserstrang auszuüben, insbesondere wenn dieser wieder zusammengefügt ist, was als das sogenannte Löten bezeichnet wird. Somit ist die weitere, hintere Abreißwalze grundsätzlich erforderlich, um den wieder zusammengelöteten Faserstrang in den Lötstellen zu festigen, indem der Faserstrang durch die Pilgerschrittbewegung auch die hintere Abreißwalze mehrfach durchläuft.
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Wird die hintere Abreißwalze erfindungsgemäß zwischen den Umkehrpunkten in gewisser Weise langsamer betrieben, indem die Änderung der Drehzahl über der Zeit wenigstens phasenweise geringer ist, hat sich gezeigt, dass dadurch eine Energieeinsparung erzielt werden kann. Grund ist die weniger „scharfe“ Umkehrbewegung der Walze und die „weichere“ Drehzahländerung vor und nach den Umkehrpunkten. Die Phasenlagen der Abreißwalzen stimmen in den Umkehrpunkten sodann wieder überein, jedoch durchfährt die vordere Abreißwalze eine stärkere Drehzahländerung pro Zeiteinheit als die hintere Abreißwalze, mit Bezug auf den Kurvenverlauf insbesondere vor und hinter den Umkehrpunkten. Dadurch kann durch den weniger energieintensiven Betrieb der hinteren Abreißwalze, insbesondere auch durch den Betrieb der Motoren näher am optimalen Betriebspunkt, Energie eingespart werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die hintere Abreißwalze mit einer maximalen Rotationsbeschleunigung zwischen den Umkehrpunkten betrieben wird, die kleiner ist als die maximale Rotationsbeschleunigung der vorderen Abreißwalze. Mit anderen Worten ist eine Kurve der Phasenlage der hinteren Abreißwalze eines Phasenwinkels über der Zeit mit einer geringeren Steigung behaftet als die Kurve der Phasenlage der vorderen Abreißwalze. Insbesondere die maximale Steigung der Kurve der Phasenlage der vorderen Abreißwalze ist größer als die maximale Steigung der Kurve der Phasenlage von der hinteren Abreißwalze.
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Damit kann vor und/oder nach einem Phasendurchlauf durch einen Umkehrpunkt die Änderung der Drehzahl pro Zeiteinheit für die hintere Abreißwalze kleiner ausfallen als die Änderung der Drehzahl pro Zeiteinheit der vorderen Abreißwalze.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vorderen und hinteren Abreißwalzen mit einem jeweiligen motorischen Antrieb separat voneinander angetrieben. Damit besteht der Vorteil, eine Steuereinheit bereitstellen zu können, mit der die motorischen Antriebe der vorderen und hinteren Abreißwalze getrennt voneinander angesteuert werden können. Insbesondere ist von Vorteil, den motorischen Antrieb der vorderen Abreißwalze und den motorischen Antrieb der hinteren Abreißwalze nicht mit einem Getriebe miteinander zu koppeln. Mit noch weiterem Vorteil ist der motorische Antrieb jeder der Abreißwalzen entkoppelt vom Antrieb der übrigen rotierend betriebenen Komponenten der Kämmmaschine. Die Abreißwalzen können Drehgeber umfassen, mit denen die Rotationsposition der Walzen jederzeit an die Steuereinheit übermittelt werden können, um die Walzen entsprechend mit einem Phasenregelkreis anzusteuern. Die Abreißwalzen können insbesondere durch einen Rotor eines Elektromotors selbst gebildet sein oder mit einem Rotor eines Elektromotors eine drehstarre Verbindung aufweisen, sodass allein durch eine elektrische Ansteuerung insbesondere innerhalb eines elektrischen Regelkreises eine sehr dynamische Kurve der Phasenlage für die Abreißwalzen durchfahren werden kann.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung weicht die Phasenlage der hinteren Abreißwalze derart von der Phasenlage der vorderen Abreißwalze ab, dass der Abschnitt des Faserstrangs zwischen den Abreißwalzen eine in periodischer Abfolge wiederkehrende Schlaufe bildet. Die Schlaufe kann dabei auch eine ansonsten gerade Erstreckung des Faserstrangs bilden, gewissermaßen als abstrakte Form der Schlaufe, bei der der Faserstrang jedoch im Abschnitt zwischen den Abreißwalzen ohne Zugspannung vorliegt oder wobei die Zugspannung im Faserstrang zwischen den Abreißwalzen als Zugschwellkraft pulsiert, insofern also im Wesentlichen mit einer Zugkraft ≥ 0 bleibt. Durch die abweichende Phasenlage der hinteren Abreißwalze bildet sich jedoch bevorzugt wenigstens in geringem Maße eine Schlaufe des Faserstrangs zwischen den Abreißwalzen, die bereits dann vorliegt, wenn der Faserstrang zwischen den Abreißwalzen keine Gerade mehr bildet.
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Der motorische Antrieb der hinteren Abreißwalze wird mit einer geringeren durchschnittlichen Leistung und/oder mit einer geringeren über den Pilgerschrittzyklus maximalen Leistung betrieben, als der motorische Antrieb der vorderen Abreißwalze. Dadurch ergibt sich ein geringerer insgesamt erforderlicher Energiebedarf, wobei die vordere Abreißwalze eine technologisch notwendige Phasenlage einhalten muss, um den Kämmprozess mit dem Abreißvorgang, dem Auskämmen und dem Lötvorgang entsprechend den Phasenlagen der weiteren sich drehenden Komponenten des Kämmkopfes der Kämmmaschine für jedes Kammspiel in Übereinstimmung zu halten.
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Die Erfindung richtet sich weiterhin auf eine Kämmmaschine für die Spinnereivorbereitung mit einer Steuereinheit, mit der die Kämmmaschine betreibbar ist gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Insbesondere weist die Kämmmaschine einen ersten motorischen Antrieb und einen zweiten motorischen Antrieb auf, und der erste motorische Antrieb treibt die vordere Abreißwalze an und der zweite motorische Antrieb treibt die hintere Abreißwalze an, wobei die motorischen Antriebe getrennt voneinander von einer Steuereinheit der Kämmmaschine ansteuerbar ausgebildet sind.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Kämmmaschine gemäß dem Stand der Technik,
- 2 die Ansicht der Kämmmaschine gemäß 1 mit erfindungsgemäßen Merkmalen und
- 3 ein Diagramm, in dem der Kurvenverlauf der Phasenlage der vorderen Abreißwalze und der Phasenlage der hinteren Abreißwalze über der Zeit aufgetragen sind.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Kämmmaschine 100 im Bereich eines Kämmkopfes, und die gemeinsamen Merkmale des Kämmkopfes gemäß 1, die den Stand der Technik darstellt und des Kämmkopfes gemäß 2, die die Merkmale der Erfindung darstellt, werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.
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Die Kämmmaschine 100 gemäß der 1 und 2 ist mit dem Kämmkopf gezeigt, der zum Auskämmen eines Faserstranges 10 dient, der auch als Faservlies oder als Watte bezeichnet werden kann. Der Faserstrang 10 wird bevorratet auf einem Faserwickel 17 oder in einer nicht dargestellten Kanne in einem unausgekämmten Zustand, und der Faserwickel 17 ist auf zwei Wickelwalzen 18 und 19 aufgenommen. Damit kann der Faserwickel 17 durch Rotation der Wickelwalzen 18, 19 abgewickelt und dem Kämmkopf zugeführt werden.
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Zunächst läuft der Faserstrang 10 über einen Speisezylinder 11 und wird anschließend einem Zangenapparat zugeführt, der eine Oberzange 2 und eine Unterzange 3 umfasst. Die Oberzange 2 und die Unterzange 3 geben den Faserstrang 10 in geöffnetem Zustand der Zangen 2 und 3 frei, und dieser kann über die vordere Ausgabeseite des Zangenapparates hinauslaufen. Im gezeigten Phasenzustand der Kämmmaschine 100 läuft der Faserstrang 10 unmittelbar in eine vordere Abreißwalze 4 über, der schließlich zwischen der vorderen Abreißwalze 4 und einer vorderen Abreißgegenwalze 15 geführt wird, indem der Faserstrang 10 zwischen der Abreißwalze 4 und der Abreißgegenwalze 15 gewissermaßen eingeklemmt wird.
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Im weiteren Verlauf des Faserstrangs 10 läuft dieser in eine weitere, diesmal hintere Abreißwalze 5 ein, und wird eingeklemmt zwischen der hinteren Abreißwalze 5 und der hinteren Abreißgegenwalze 16. Anschließend läuft der Faserstrang 10 zur weiteren Verwendung in ein Abzugswalzenpaar 20 ein und wird dadurch weitertransportiert, beispielsweise zur weiteren Verarbeitung in einer Strecke.
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Um die Oberzange 2 und die Unterzange 3 in ihren Bewegungen entsprechend anzusteuern, dient ein Zangenarm 12, an dem die Unterzange 3 angelenkt ist, und der Zangenarm 12 ist auf einer Zangenwelle 13 aufgebracht, die eine periodische Hin- und Herbewegung ausführt. Die Oberzange 2 ist dabei in nicht näher gezeigter Weise ebenfalls beweglich angetrieben, und gibt den Faserstrang 10 in der gezeigten Phasenlage des Kämmkopfes frei. Fährt der Kämmkopf zurück, indem sich die vordere Mündung des Zangenpaares 2, 3 von der vorderen Abreißwalze 4 in der Abbildungsebene nach links entfernt, wird der Faserstrang kurz vor der vorderen Abreißwalze 4 durch ein Abreißen getrennt, und ein weiterer Abschnitt des Faserstrangs 10 wird über den Speisezylinder 11 freigegeben. Der so freigegebene Faserbart gelangt in der Rückzugsposition des Kämmkopfes mit seiner freien Länge über die Rundkammwalze 1, die rotierend angetrieben ist und ein auf der Rundkammwalze 1 vorhandenes Rundkammsegment 14 kann den Faserbart auskämmen. Anschließend fährt der Kämmkopf wieder nach links in Richtung zu den Abreißwalzen 4, 5, die in dieser Phasenlage den bereits ausgekämmten Faserstrang 10 ein Stück weit in Richtung zu den Zangen 2, 3 zurückfahren, sodass der frisch ausgekämmte Faserstrang mit dem zurückgefahrenen Faserstrang aus der vorderen Abreißwalze 4 verlötet werden kann.
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Der vom Rundkammsegment 14 ausgekämmte Faserbart legt sich dabei auf den Endabschnitt des zurückgeführten Faserstranges 10 mit einer Überlappung auf und wird für das Verlöten mit diesem zusammen in die Klemmstelle der ersten, vorderen Abreißwalze 4 in Verbindung mit der vorderen Abreißgegenwalze 15 eingezogen. Anschließend werden die Abreißwalzen 4, 5 mit einem größeren Winkel vorwärtsgedreht, sodass ein größerer Abschnitt des Faserstranges 10 in Richtung zu dem Abzugswalzenpaar 20 geführt wird.
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Die Abreißwalzen 4, 5 müssen insofern in jedem Kammspiel zuerst durch einen vorbestimmten Phasenwinkel rückwärts gedreht werden und anschließend durch einen weiteren, größeren vorbestimmten Phasenwinkel wieder vorwärts gedreht werden, sodass mit der Vorwärtsdrehung der Faserstrang 10 zum Abzugswalzenpaar 20 überführt wird. Diese Bewegung wird Pilgerschrittbewegung genannt.
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Gemäß dem Stand der Technik, dargestellt in 1, ist eine Antriebseinheit 9 vorgesehen, die die Abreißwalzen 4, 5 gemeinsam phasengleich antreibt. Der Betrieb der Walzen kann mit einem ersten motorischen Antrieb erfolgen, der eine kontinuierliche Drehung in ein Walzengetriebe einleitet, und ein zweiter motorischer Antrieb überlagert eine diskontinuierliche Drehbewegung in das bereits kontinuierlich angetriebene Getriebe ein, beispielsweise ausgeführt als Planetengetriebe. Dadurch wird die Pilgerschrittbewegung erzeugt, die durch unterschiedliche Ansteuerungen der elektrischen Antriebe verändert werden kann.
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Gemäß der Erfindung, dargestellt in 2, weist jede Abreißwalze 4, 5 einen separat zugeordneten motorischen Antrieb 6, 7 auf, und der motorische Antrieb 6 treibt ausschließlich die vordere Abreißwalze 4 an und der zweite motorische Antrieb 7 treibt ausschließlich die hintere Abreißwalze 5 an. Die Abreißgegenwalzen 15 und 16 drehen durch den Kontakt mit den angetriebenen Abreißwalzen 4, 5 mit.
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Zur Ansteuerung der motorischen Antriebe 6, 7 dient eine Steuereinheit 8, die in nicht näher dargestellter Weise eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle aufweisen kann, sodass ein Bediener die Pilgerschrittbewegung über die Steuereinheit 8 entsprechend programmieren kann.
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Erfindungsgemäß wird die hintere Abreißwalze 5 mit einer Phasenlage rotierend angetrieben, die der Phasenlage der rotierend angetriebenen vorderen Abreißwalze 4 nachläuft. Dadurch kann sich eine Schlaufe S zwischen Abreißwalzen 4, 5 bilden, die mit jedem Kammspiel entweder aus dem Faserstrang 10 herausgezogen wird, indem dieser wieder zwischen den Abreißwalzen 4, 5 gerade verläuft, insbesondere unter Aufbringung einer geringen Zugspannung, und bei einem darauf folgenden Kammspiel bildet sich erneut die Schlaufe S. Die Schlaufe S bildet sich dabei immer zwischen den Umkehrpunkten der Phasenverläufe der Rotationsbewegung der Abreißwalzen 4, 5, wobei zwischen den Umkehrpunkten die vordere Abreißwalze 4 mit einer größeren Winkelbeschleunigung betrieben wird, als die hintere Abreißwalze 5. Dadurch durchläuft ein größerer Abschnitt des Faserstrangs 10 die vordere Abreißwalze 5 als der durch die hintere Abreißwalze 5 geführte Abschnitt des Faserstrangs 10.
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Es ist aber auch denkbar, dass die vordere Abreißwalze 4 und die hintere Abreißwalze 5 mittels eines gemeinsamen Getriebes angetrieben werden, und die unterschiedlichen Rotationsphasenverläufe werden durch eine starre oder gegebenenfalls manuell oder automatisch variierbare Getriebeverbindung miteinander erzeugt.
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3 zeigt ein Diagramm, auf dem der Rotationswinkel der Abreißwalzen 4 und 5 aufgetragen ist über der Betriebszeit t, angegeben in Millisekunden. Die Phasenlagen P1 und P2 zeigen einen typischen Verlauf einer Pilgerschrittbewegung, insbesondere sind Umkehrpunkte U1 und U2 gebildet, wobei lediglich ein Kämmzyklus gezeigt ist. Die Aufeinanderfolge von Kämmzyklen bewirken eine kontinuierliche Fortdrehung der Rotationswinkel α1, α2, sodass der Kurvenverlauf in gewisser Weise kaskadenförmig immer weiter nach oben gerichtet verlaufen wird.
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Das Diagramm zeigt die Abweichungen der Phasenlagen P1 und P2 der Drehbewegung der Abreißwalzen 4 und 5 über der Zeit t, wobei die Phasenlage P1 den zeitlichen Phasenverlauf der vorderen Abreißwalze 4 beschreibt und die Phasenlage P2 beschreibt den zeitlichen Phasenverlauf der hinteren Abreißwalze 5.
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Nach Durchlauf des ersten Umkehrpunktes U1 ist erkennbar, dass die Phasenlagen P1 und P2 der vorderen und hinteren Abreißwalze 4, 5 voneinander abweichen. Die Abweichung ist derart ausgestaltet, dass die maximale Drehzahländerung der hinteren Abreißwalze 5 pro Zeiteinheit geringer ist als die maximale Drehzahländerung pro Zeiteinheit der vorderen Abreißwalze 4. Dadurch wird für den Betrieb der hinteren Abreißwalze 5 Energie eingespart, während die vordere Abreißwalze 4 die technologisch notwendige Phasenlage P1 über der Zeit durchläuft, die bestimmend ist für den eigentlichen Kämmprozess. Durch das Nachlaufen der Phasenlage P2 der hinteren Abreißwalze 5 gegenüber der Phasenlage P1 der vorderen Abreißwalze 4 um bis zu 10 % zur Drehzahl der vorderen Abreißwalze 4 ergibt sich ein weicherer, geglätteter Phasenverlauf, wobei die Phasenlagen P1 und P2 in den Umkehrpunkten U1 und U2 wieder übereinstimmen. Dabei wird insbesondere die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung des Phasenverlaufes der hinteren Abreißwalze 5 zur Abreißwalze 4 über dem Kammspiel verändert. Es ergibt sich eine unterschiedliche Leistungsaufnahme der motorischen Antriebe 6, 7, wobei der motorische Antrieb 7 der Abreißwalze 5 eine bis zu 20 % geringere Leistungsaufnahme aufweisen kann, als der motorische Antrieb 6 der Abreißwalze 4.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kämmmaschine
- 1
- Rundkammwalze
- 2
- Oberzange
- 3
- Unterzange
- 4
- vordere Abreißwalze
- 5
- hintere Abreißwalze
- 6
- motorischer Antrieb
- 7
- motorischer Antrieb
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Antriebseinheit
- 10
- Faserstrang
- 11
- Speisezylinder
- 12
- Zangenarm
- 13
- Zangenwelle
- 14
- Rundkammsegment
- 15
- vordere Abreißgegenwalze
- 16
- hintere Abreißgegenwalze
- 17
- Faserwickel
- 18
- Wickelwalze
- 19
- Wickelwalze
- 20
- Abzugswalzenpaar
- α1
- Rotationswinkel
- α 2
- Rotationswinkel
- P1
- Phasenlage der vorderen Abreißwalze
- P2
- Phasenlage der hinteren Abreißwalze
- U1
- erster Umkehrpunkt
- U2
- zweiter Umkehrpunkt
- S
- Schlaufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012011030 A1 [0002]
- EP 2444534 B1 [0003]
