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Im Zusammenhang mit der Herstellung von Stapelfasergarnen sind
verschiedene Spinnverfahren bekannt.
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Neben dem Ringspinnen und dem Rotorspinnen ist beispielsweise
das Zentrifugenspinnen ein seit langem bekanntes
Spinnverfahren.
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Beim Zentrifugenspinnen unterscheidet man dabei grundsätzlich
zwischen zwei verschiedenen Spinnarten, dem sogenannten
Einstufen-Spinnen und dem sogenannten Zweistufen-Spinnen.
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Bei beiden Spinnarten wird zunächst ein Vorlagematerial,
entweder ein in einer Spinnkanne bevorratetes Faserband oder
eine als Vorgarnspule bereitliegende Faserlunte in einem
Streckwerk, der gewünschten Garnfeinheit entsprechend,
verzogen und über ein axial verschiebbar gelagertes
Fadenführerrohr in ein mit hoher Drehzahl umlaufendes
Zentrifugenspinnelement befördert.
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Das aus der Mündung des Fadenführerrohres austretende
Vorlagematerial legt sich dabei, unter Bildung eines
Garnschenkels, an die Zentrifugeninnenwandung an und wird von
dieser mitgenommen.
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Das heißt, das Fasermaterial erhält durch die Rotation des mit
dem Zentrifugenspinnelement umlaufenden Garnschenkels eine
Drehung.
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Der durch die Drehungserteilung entstehende Faden wird durch
das Fadenführerrohr, das changierbar und axial verschiebbar
gelagert ist, an der Zentrifugeninnenwandung abgelegt und
bildet dort einen Garnkörper, einen sogenannten Spinnkuchen.
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Beim Einstufen-Spinnen sind die Zentrifugendrehzahl und die
Liefergeschwindigkeit des Vorlagematerials dabei so
aufeinander abgestimmt, daß der als Spinnkuchen abgelegte
Faden bereits seine endgültige Drehung aufweist und in einem
nachfolgenden Arbeitsgang auf eine, beispielsweise auf dem
Fadenführerrohr bereitgehaltene oder von unten in das
Zentrifugenspinnelement eingeführte Umspulhülse umgewickelt
werden kann.
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Die bei diesen Umspulvorgängen entstehenden Spinnkopse werden
später mittels einer im Produktionsablauf nachgeschalteten
Spulmaschine zu großvolumigen Kreuzspulen umgespult.
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Im Zusammenhang mit dem Zentrifugenspinnen sind aber nicht nur
zwei unterschiedliche Spinnverfahren bekannt, sondern auch
eine Vielzahl zum Teil recht unterschiedlich aufgebauter
Spinnvorrichtungen.
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In der DE 42 08 039 A1 ist beispielsweise eine
Zentrifugenspinnvorrichtung beschrieben, die ein rohrförmiges,
in Magnetlagern abgestütztes Zentrifugenspinnelement aufweist,
das über einen mittig angeordneten elektromagnetischen
Zentrifugenantrieb verfügt.
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Derartig gestaltete Zentrifugenspinnvorrichtungen sind sowohl
von oben als auch von unten her gut zugängig, so daß eine
Umspulhülse entweder, wie in der DE 42 08 039 A1 dargestellt,
von unten in die Zentrifugenspinnelement eingeführt werden
kann oder, wie beispielsweise in der DE 195 23 835 A1
beschrieben, auf dem Fadenführerrohr verschiebbar angeordnet
ist und dann von oben in das Zentrifugenspinnelement
eingeführt wird.
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Obwohl solche rohrförmigen Spinnzentrifugen gut zugängig sind,
weisen sie den erheblichen Nachteil auf, daß sie aufgrund
ihrer Bauart einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch
haben.
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Das heißt, die Lage des Antriebes, dessen Rotor das
rohrförmige Zentrifugenspinnelement im Bereich des größten
Durchmessers umfaßt, führt zu einem relativ ungünstigen
Energieeinsatz.
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Ein deutlich günstigerer Energieeinsatz ergibt sich, wenn eine
sogenannte Topfzentrifuge zum Einsatz kommt, das heißt, wenn
eine Zentrifugenspinnelement verwendet wird, das einen
halsartigen Ansatz aufweist, an dem der elektromagnetische
Antrieb der Spinnzentrifuge installiert ist.
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Eine derartig aufgebaute Spinnzentrifuge ist beispielsweise
durch die WO-98/11 284 bekannt.
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Bei dieser bekannten Zentrifugenspinnvorrichtung wird die
Umspulhülse durch eine dem Zentrifugenhals gegenüberliegende
Zentrifugenöffnung in das Zentrifugenspinnelement eingeführt
und der fertige Spinnkops durch dieselbe Zentrifugenöffnung
entnommen.
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Um ein ordnungsgemäßes Umspulen des auf der Innenwandung des
Zentrifugenspinnelementes abgelegten Garnkörpers auf die in
eine Umspulstellung eingefahrene Umspulhülse zu gewährleisten,
erfolgt bei diesen bekannten Zentrifugenspinnvorrichtungen die
Ablage des Spinnkuchens von unten nach oben.
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Das heißt, am Ende des Spinnprozesses wird der Umspulvorgang
durch die Umspulhülse dann eingeleitet, wenn das
Fadenführerrohr seine obere Endposition in der Nähe des
Spinnzentrifugenbodens erreicht hat.
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Der Garnkörper wird in diesem Fall von oben nach unten, das
heißt, an der Hülsenspitze beginnend, auf die Umspulhülse
umgewickelt.
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Bei derartigen Zentrifugenspinnvorrichtungen ergeben sich
allerdings große Schwierigkeiten, wenn es während des
Umspulvorganges zu einem sogenannten Wickelbruch kommt.
In einem solchen Fall verhindert oft der im unteren Bereich
noch an der Innenwandung des Zentrifugenspinnelementes
anhaftende Garnkörperrest, daß die bereits teilweise
bewickelte Umspulhülse aus dem Zentrifugenspinnelement
entnommen werden kann.
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Das bedeutet, in einem solchen Fall muß die betreffende
Spinnzentrifuge gestoppt und zunächst gereinigt werden.
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Als nachteilig haben sich bei diesen bekannten
Zentrifugenspinnvorrichtung außerdem die hergestellten
Spinnkopse erwiesen, da sich die Bewicklungsrichtung
derartiger Spinnkopse von Spinnkopsen unterscheidet, die auf
Ringspinnmaschinen hergestellt wurden.
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Da die Vorbereitungseinrichtung der im Produktionsprozeß
nachgeschalteten Kreuzspulautomaten in der Regel auf
Ringspinnkopse eingestellt sind, bereitet die Vorbereitung
derartiger Zentrifugenspinnkopse oft größere Schwierigkeiten.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Zentrifugenspinnvorrichtung zu schaffen, die die vorgenannten
Nachteile nicht aufweist und die insbesondere die Fertigung
von Spinnkopsen ermöglicht, die sich von Ringspinnkopsen kaum
unterscheiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Spinnvorrichtung
gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Mit der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung ist es auf einfache
Weise gelungen, die Nachteile der bekannten Spinnvorrichtungen
zu vermeiden.
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Das heißt, die nach dem Umspulvorgang vorliegenden Spinnkopse
sind beispielsweise wie Spinnkopse aufgebaut, die auf einer
Ringspinnmaschine gefertigt wurden und können daher problemlos
mit der herkömmlichen Spultechnologie bearbeitet werden.
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Des weiteren bleibt bei der erfindungsgemäß gestalteten
Zentrifugenspinnvorrichtung die zuletzt abgelegte Garnlage des
Spinnkuchens jederzeit erreichbar, so daß im Bedarfsfall,
beispielsweise nach einem Fadenbruch während des
Spinnprozesses oder einem Wickelbruch während des
Umspulvorganges, jederzeit eine externe Einleitung des
Umspulvorganges möglich ist.
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Das sich bei einer solchen externen Einleitung des
Umspulvorganges einstellende Faden-Nebensystem ist dabei
relativ kurz, so daß der entstandene Spinnkops anschließend
auf der Spulmaschine meist ohne Rest abspulbar ist.
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Der nach einer externen Einleitung des Umspulvorganges
entstandene Spinnkops kann außerdem stets problemlos aus dem
Zentrifugenspinnelement entnommen werden.
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Das heißt, ein aufgrund eines Wickelbruches noch im
Zentrifugenspinnelement verbliebener Garnkörperrest stört den
Doffvorgang des Spinnkopses in keiner Weise und bleibt für
eine eventuelle nachfolgende, zweite externe Einleitung eines
Umspulvorganges erreichbar.
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Wie im Anspruch 2 dargelegt, ist in vorteilhafter
Ausführungsform eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die das
laufende Vorlagematerial überwacht.
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Die Sensoreinrichtung, die vorzugsweise zwischen Streckwerk
und Fadenführerrohr positioniert ist, ist über eine
Signalleitung an eine entsprechende Steuereinrichtung,
vorzugsweise einen Arbeitsstellenrechner, angeschlossen, so
daß im Falle eines Fadenbruches dafür gesorgt wird, daß
beispielsweise die weitere Zufuhr von Fasermaterial in das
Zentrifugenspinnelement unterbrochen sowie ein Umspulvorgang
eingeleitet wird.
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In alternativer Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung
allerdings auch, wie im Anspruch 3 beschrieben, unterhalb des
Zentrifugenspinnelementes angeordnet sein und überwacht dann
den rotierenden Garnschenkel.
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Auch in diesem Fall steht die Sensoreinrichtung über eine
Signalleitung mit dem Arbeitsstellenrechner in Verbindung, der
dafür sorgt, daß im Falle eines Fadenbruches die Zufuhr von
Fasermaterial in das Zentrifugenspinnelement gestoppt und ein
Umspulvorgang eingeleitet wird.
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Wie im Anspruch 4 beschrieben, ist in bevorzugter
Ausführungsform außerdem eine Fadenlöseeinrichtung vorhanden,
die definiert an den Wickelkegel des Garnkörpers anstellbar
ist und dabei den Umspulvorgang des mit der Zentrifuge
rotierenden Garnkörpers auf die auf dem Fadenführerrohr
angeordnete, in der Umspulstellung bereitstehende Umspulhülse
startet.
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Die Fadenlöseeinrichtung kommt sowohl nach einem Fadenbruch
während des Spinnprozesses als auch nach einem Wickelbruch
während des Umspulvorganges zum Einsatz.
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In beiden Fällen wird die Fadenlöseeinrichtung an den
Wickelkegel des mit der Spinnzentrifuge rotierenden
Garnkörpers angestellt und damit ein Umspulvorgang
eingeleitet.
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In vorteilhafter Ausführungsform ist des weiteren vorgesehen,
daß das Doffen des gefertigten Spinnkopses durch die dem
Zentrifugenhals gegenüberliegende Zentrifugenöffnung erfolgt
(Anspruch 5).
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Auf diese Weise kann der Halsbereich des
Zentrifugenspinnelementes relativ klein gehalten werden, was
sich insbesondere auf den Energieverbrauch der
Spinneinrichtung positiv auswirkt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend
anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiel
entnehmbar.
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In der einzigen Figur ist schematisch eine insgesamt mit der
Bezugszahl 1 gekennzeichnete Zentrifugenspinnvorrichtung einer
nicht näher dargestellten Zentrifugenspinnmaschine
dargestellt.
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Derartige mit einer sogenannten Topfzentrifuge ausgestattete
Zentrifugenspinnvorrichtungen 1 sind im Prinzip bekannt und
beispielsweise in der WO-98/11 284 relativ ausführlich
beschrieben.
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Solche Zentrifugenspinnvorrichtungen 1 besitzen vorzugsweise
ein in einem Spinngehäuse 2 rotierbar gelagertes
Zentrifugenspinnelement 3, das in Lagern 4 abgestützt ist und
über einen elektromagnetischen Antrieb 5 einzelmotorisch
angetrieben wird.
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Die Lager 4 sind dabei vorzugsweise als Magnetlager,
beispielsweise als Permanentmagnetlager, ausgebildet.
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Die Zentrifugenspinnvorrichtung 1 verfügt des weiteren über
ein in das Zentrifugenspinnelement 3 einführbares
Fadenführerrohr 7. An das Fadenführerrohr 7 ist ein lediglich
schematisch angedeuteter Antrieb 8 angeschlossen, der dem
Fadenführerrohr 7 eine Changierbewegung erteilt und das
Fadenführerrohr 7 gleichzeitig bezüglich des
Zentrifugenspinnelementes 3 axial verlagert.
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Auf dem Fadenführerrohr 7 ist, beispielsweise an der hohlen
Kolbenstange eines das Fadenführerrohr 7 umgebenden
Pneumatikzylinders 10 eine Umspulhülse 9 verschiebbar
gelagert. Der Pneumatikzylinder 10 ist dabei über eine
entsprechende Pneumatikleitung, in die ein Ventil,
beispielsweise ein 2/2-Wegeventil 22 eingeschaltet ist, an
eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle angeschlossen.
Wie in der Figur dargestellt ist das Ventil 22 über eine
Steuerleitung 21 mit dem Arbeitsstellenrechner 19 verbunden.
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Wie in der Figur angedeutet, ist die Umspulhülse 9 während des
regulären Spinnprozesses über den Pneumatikzylinder 10
bezüglich des Fadenführerrohres 7 in einer Ruhestellung 11
fixiert und kann, beispielsweise zur Einleitung des
Umspulvorganges, in eine gestrichelt angedeutete
Umspulstellung 12 verlagert werden.
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Des weiteren weist die Zentrifugenspinnvorrichtung 1 eine
Sensoreinrichtung 13 zum Detektieren eines Fadenbruches auf.
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Die Sensoreinrichtung 13, die das laufende Vorlagematerial 18
überwacht, ist in bevorzugter Ausführungsform unterhalb des
Streckwerkes 6 positioniert und über eine Signalleitung 20 an
eine spinnstelleneigene Steuereinrichtung 19 angeschlossen.
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Ein alternative Ausführungsform einer solchen
Sensoreinrichtung ist in der Figur gestrichelt dargestellt.
Die Sensoreinrichtung 13A, die über eine Signalleitung 20A
ebenfalls an den Arbeitsstellenrechner angeschlossen ist, ist
dabei zum Beispiel als Lichttaster ausgebildet und überwacht
den Umlauf des rotierenden Garnschenkels 28.
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Zum Einleiten des Umspulvorganges, beispielsweise nach einem
Fadenbruch während des Spinnprozesses oder nach einem
Wickelbruch während des Umspulvorganges, ist außerdem ein
Fadenlöseelement 14 vorgesehen.
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Das Fadenlöseelement 14 besitzt dabei eine an den
Wicklungskegel 29 des Garnkörpers 15 anstellbare Schneide 16
sowie eine die Schneide 16 in axialer Richtung überfassende
Fadenleitkontur 17, die über einen Antrieb 23 parallel zur
Zentrifugeninnenwandung 25 verlagerbar sind.
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Wie aus der Figur ersichtlich ist der Antrieb 23 des
Fadenlöseelementes 14 über eine Steuerleitung 30 mit der
spinnstelleneigenen Steuereinrichtung 19, dem sogenannten
Arbeitsstellenrechner, verbunden und kann über diesen
definiert angesteuert werden.
Funktion der Einrichtung
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Einer oberhalb des Zentrifugenspinnelementes 3 angeordneten
Faserband-Verzugseinrichtung, beispielsweise einem
Streckwerk 6, wird aus einer (nicht dargestellten) Spinnkanne
ein Faserband oder von einer (ebenfalls nicht dargestellten)
Flyerspule ein Vorlagematerial 18 zugeführt.
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Das Vorlagematerial 18, beispielsweise ein Vorgarn, wird
entsprechend der gewünschten Feinheit verzogene und über das
Fadenführerrohr 7 in das Zentrifugenspinnelement 3 geleitet,
wo es sich unter Bildung eines rotierenden Garnschenkels 28 an
die Innenwandung 25 des umlaufenden
Zentrifugenspinnelementes 3 anlegt und dabei eine Drehung
erhält.
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Das heißt, der aufgrund dieser Drehung entstehende Faden wird
durch das Fadenführerrohr 7 so auf der Innenwandung 25 des
Zentrifugenspinnelement 3 positioniert, daß ein definierter
Garnkörper, ein sogenannter Spinnkuchen 15 entsteht.
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Während des Spinnprozesses und damit während der Erstellung
des Garnkörpers 15, die im Bereich des Zentrifugenbodens 26
des Zentrifugenspinnelementes 3 beginnt, wird das
Fadenführerrohr 7 über den Antrieb 8 oszillierend auf und ab
bewegt und gleichzeitig kontinuierlich in Richtung der
Zentrifugenöffnung 27 abgesenkt.
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Der gesponnene Faden wird dadurch nach Art einer sogenannten
Kopswicklung an der Innenwandung 25 des
Zentrifugenspinnelementes 3 zwischengespeichert.
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Wenn der Garnkörper 15 eine bestimmte, einstellbare Größe
erreicht hat, wird ein Umspulvorgang eingeleitet.
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Das heißt, das Fadenführerohr 7 wird durch den Antrieb 8
zunächst in den nächsten oberen Totpunkt seines Changierhubes
gefahren und anschließend die Umspulhülse 6 durch den
Pneumatikzylinder 10 aus einer Ruhestellung 11 in eine
Umspulstellung 12 im Bereich des rotierenden Garnschenkels 28
verlagert.
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Beim Kreuzen des rotierenden Garnschenkels 28 wird der Faden
an der Umspulhülse 9 festgelegt und damit den Umspulvorgang
ausgelöst.
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Gleichzeitig wird über die Steuereinrichtung 19 eine im
Bereich des Streckwerkes 6 angeordnete (nicht dargestellte)
Luntenstoppeinrichtung angesteuert, die die weitere Zufuhr von
Vorgarn 18 unterbricht.
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Der durch das Umspulen entstandene Spinnkops wird anschließend
über die Zentrifugenöffnung 27 gedofft und beispielsweise
einer nachgeschalteten Spulmaschine zugeführt.
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Wenn es während des Spinnprozesses zu einem Fadenbruch kommt,
wird ein solcher Fadenbruch durch die Sensoreinrichtung 13
bzw. 13A sofort erfaßt und über die Signalleitung 20 bzw. 20A
unmittelbar an die Steuereinrichtung 19 gemeldet.
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Die Steuereinrichtung 19 aktiviert daraufhin unverzüglich die
Luntenstoppvorrichtung und sorgt außerdem dafür, das das
Fadenführerrohr 7 in den nächsten oberen Totpunkt seines
Changierhubes verlagert wird.
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Anschließend aktiviert die Steuereinrichtung 19 über eine
Signalleitung 21 das Wegeventil 22 und über eine Signalleitung
30 den Antrieb 23 der Fadenlöseeinrichtung 14.
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Das Wegeventil 22 sorgt dann dafür, daß der
Pneumatikzylinder 10 die Umspulhülse 9 aus ihrer
Ruhestellung 11 in ihre Umspulposition 12 schiebt, während der
Antrieb 23 die Fadenlöseeinrichtung 14 parallel zur
Innenwandung 25 in das Zentrifugenspinnelement 3 einfährt.
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Die Fadenlöseeinrichtung 14 legt sich schließlich mit ihrer
Schneide 16 an den Wicklungskegel 29 des Garnkörpers 15.
Beim Anlegen der Schneide 16 an den Wicklungskegel 29 löst
sich aus dem mit dem Zentrifugenspinnelement 3 rotierenden
Garnkörper 15 eine Fadenschlinge heraus, die sich um die
Umspulhülse 9 wickelt und damit den Umspulvorgang einleitet.
Obwohl die Schneide 16 der Fadenlöseeinrichtung 14 nahe an der
Innenwandung 25 des Zentrifugenspinnelementes 3 angreift, ist
es dabei allerdings nicht immer zu vermeiden, daß einige
Wicklungslagen des Spinnkuchens 15 unterhalb der Schneide 16
angeordnet sind. Diese Wicklungslagen werden während des
Umwickelvorganges durch die Fadenleitkontur 17 in Richtung der
Umspulhülse 9 angehoben und an diese übergeben. Auf diese
Weise wird vermieden, daß das Fadenlöseelement 14 überwickelt
wird.
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Bei diesem Umspulvorgang wird der ursprünglich an der
Innenwandung 25 des Zentrifugenspinnelementes 3 abgelegte
Garnkörper 15 auf die in der Umspulstellung 12 bereitstehende
Umspulhülse 9 umgewickelt und bildet dabei einen Spinnkops.
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Der (nicht dargestellte) Spinnkops wird anschließend durch die
Zentrifugenöffnung 27 entnommen und zur Weiterverarbeitung an
eine nachgeordnete Textilmaschine, vorzugsweise eine
Spulmaschine übergeben.
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Die Fadenlöseeinrichtung 14 kommt auch zum Einsatz, wenn es
während des Umspulvorganges zu einem Wickelbruch gekommen ist.
Das heißt, wenn nur ein Teil des Garnkörpers 15 auf die
Umspulhülse 9 umgewickelt werden konnte.
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Auch in einem solchen Fall wird nachdem der teilweise
bewickelte Spinnkops gedofft und eine neue Umspulhülse 9 auf
dem Fadenführerrohr 7 in Umspulstellung positioniert wurde,
die Fadenlöseeinrichtung 14 mittels ihres Antriebes 23 wieder
in das Zentrifugenspinnelement 3 eingefahren und leitet einen
erneuten Umspulvorgang ein.