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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fadenführers gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 6.
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Mit
Topfspinnverfahren lassen sich Garne von sehr hoher Qualität herstellen.
Hinsichtlich Qualität,
Flexibilität,
Feinheit, Garnart und Material ist ein nach dem Topfspinnverfahren
hergestelltes Garn mit dem Ringspinngarn vergleichbar. Das Topfspinnen lässt sich
allerdings mit sehr viel höheren
Spinngeschwindigkeiten durchführen
als es beim Ringspinnen möglich
ist.
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Aus
der
DE 42 06 030 A1 sowie
aus der
DE 44 26 897
A1 sind Topfspinnmaschinen bekannt, bei denen der Faden
einen Fadensensor durchläuft,
der nahe dem Streckwerk angeordnet ist. Derartige Fadensensoren
erfüllen
eine Fadenwächterfunktion,
mit der sich das Vorhandensein eines Fadens im Meßbereich
des Fadensensors beziehungsweise Fadenbrüche registrieren lassen.
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Die
DE 42 06 030 A1 beschreibt
eine pneumatische Anspinnhilfe, die mit einem Fadensensor zusammenwirkt.
Der Fadensensor detektiert nach dem Anspinnvorgang, ob ein Faserbändchen vorliegt oder
nicht. Wird kein Faserbändchen
festgestellt, wird der Anspinnvorgang wiederholt. Wird das Vorhandensein
eines Faserbändchens
festgestellt, wird zum betriebsüblichen Spinnvorgang übergegangen, bei
dem der Fadensensor weiter als Fadenwächter arbeitet.
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Die
DE 44 26 897 A1 offenbart,
daß bei
Beendigung des Spinnvorgangs alle Verzugswalzen des Streckwerkes,
außer
dem Lieferwalzenpaar, gestoppt werden. Dadurch reißt das Faserband
zwischen den Verzugswalzen und den Lieferwalzen. Das abgetrennte
Fadenende wird in den Fadenführer eingezogen.
Das Lieferwalzenpaar wird so lange angetrieben, bis der Fadensensor
feststellt, daß kein Faden
mehr in seinem Meßbereich
vorhanden ist.
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Zur
Steuerung der notwendigen Changierbewegung des Fadenführers bei
Topfspinnmaschinen wird die absolute Position des Fadenführerrohres
erfasst und die Bewegung des Fadenführerrohres kontrolliert. Diesem
Zweck dienen absolute Weggeber. Absolute Weggeber sind jedoch mit
außerordentlich hohen
Kosten verbunden. Dies wirkt sich besonders an Topfspinnmaschinen
kostentreibend aus, bei denen jede Spinnstelle einen Einzelantrieb
aufweist. Spinnmaschinen sind bekanntlich mit einer Vielzahl von
Arbeitsstellen ausgestattet, wodurch sich durch derartig kostenintensive
Bauteile die Gesamtkosten merklich erhöhen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die Bestimmung der Position des Fadenführers zu
verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung stellt eine kostengünstige
Lösung
dar. Im Zusammenwirken eines Sensors mit einem gegenüber einem
absoluten Weggeber erheblich billigeren Bewegungssensor werden die
Signale gewonnen, die für
eine Überwachung
und Steuerung der Changierbewegung verwendet werden. Dabei liegt
die Summe der Preise eines Fadensensors und eines Drehgebers deutlich
unter dem Preis eines absoluten Weggebers. Die erfindungsgemäße Ausführung ist
robust gegenüber
Störungseinflüssen.
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Die
Erfassung des Durchgangs des Fadenführers durch die Nullposition
jeweils nur zu Beginn eines Spinnzyklusses ist für die angestrebten Überwachungs-
und Steuerungszwecke ausreichend und minimiert die durch den Zeitaufwand
für die
Bestimmung bedingte Produktionsunterbrechung oder -verzögerung.
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Dient
der Sensor während
des Spinnbetriebs als Fadenwächter
der Detektion von Fadenbrüchen, wird
nur ein einziger Fadensensor benötigt,
der sowohl zur Bestimmung des Durchgangs des Fadenführers durch
den Nullpunkt als auch zur Überwachung
des Faserbändchens
eingesetzt wird. Damit lassen sich zusätzliche Kosteneinsparungen
erzielen.
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Mit
einem Verfahren gemäß Anspruch
4 wird verhindert, daß ein
Referenzsignal, das von Fasern oder Fremdkörpern während der Bestimmung des Durchgangs
durch die Nullposition zu einem falschen Zeitpunkt ausgelöst werden
könnte,
der Berechnung zugrunde gelegt wird.
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Mittels
eines Vergleichs der aus der gesteuerten Schrittmotorbewegung abgeleiteten
Bewegung des Fadenführers
mit der detektierten Bewegung des Fadenführers läßt sich bei einer Abweichung
zwischen den Bewegungen auf eine Beeinträchtigung beziehungsweise Blockierung
der Changierbewegung schließen.
Dazu sind keine zusätzlichen
Sensoren erforderlich. Eine sofortige Reaktion auf die Blockierung
vermeidet Ausschuß und
ermöglicht
es, die Stillstandszeit der Spinnstelle kurz zu halten. Dazu kann
bei Feststellen einer Blockierung der Fadenführerbewegung ein Hülsenvorschub
ausgelöst, der
Garnkörper
von der Innenwand des Spinntopfes auf eine bereitgestellte Hülse umgewickelt
und ein Störsignal
generiert werden.
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Eine
bauliche Einheit von Fadensensoren pneumatischer Anspinnhilfe benötigt vorteilhaft
wenig Bauraum und ist kostengünstig
durch verringerten Aufwand.
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Ein
Schrittmotor gemäß Anspruch
8 erlaubt eine exakte Steuerung sowie ein einfaches Erkennen von
Störungen
der Bewegung des Fadenführers.
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Mit
der erfindungsgemäßen Ausführung lassen
sich kostengünstig
sowohl die Steuerung und die Kontrolle der Changierbewegung des
Fadenführers als
auch das Erkennen einer Blockierung oder Störung der Changierbewegung durchführen. Der
Kostenvorteil wirkt sich insbesondere bei Topfspinnmaschinen mit
einer Vielzahl von Spinnstellen und Einzelantrieb für jede Spinnstelle
aus.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung
einer Spinnstelle einer Topfspinnmaschine in einer Ausgangsposition
vor einem Spinnzyklus,
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2 die Spinnstelle der 1 beim Durchgang des Fadenführers durch
die Nullposition,
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3 der Fadensensor im Schnitt
A-A der 1,
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4 eine schematische, nicht
maßstäbliche Darstellung
der Fadenführerbewegung
in Form eines Diagramms,
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5 die Spinnstelle der 1 im Spinnbetrieb.
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Die
in
1 dargestellte Spinnstelle
1 umfaßt einen
ortsfesten Spinntopf
2, dessen Öffnung
3 nach unten
weist. Die Lagerung des Spinntopfes
2 ist aus Vereinfachungsgründen nicht
dargestellt. Eine Lagerung eines Spinntopfes ist beispielsweise
aus der
DE 195 20
153 A1 oder deren parallelem US-Patent Nummer 5,699,658
bekannt. An seiner Oberseite weist der Spinntopf
2 eine
Antriebseinrichtung
4 auf, die als Riemenscheibe ausgebildet
ist. Der Antrieb des Spinntopfes
2 erfolgt mittels eines
Riemens
5, umschlingt neben der Antriebseinrichtung
4 eine Riemenscheibe
6,
die auf einer Welle
7 befestigt ist und von einem Motor
8 angetrieben
wird. Der Motor
8 ist über
eine Leitung
15 mit der Steuereinrichtung
16 verbunden.
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Der
Antrieb des Spinntopfes 2 kann in einer nicht dargestellten
alternativen Ausführungsform
als Direktantrieb ausgeführt
sein. Dabei kann der Spinntopf 2 in das Antriebskonzept
integriert sein und beispielsweise als Kurzschlußläufer eines Elektromotors ausgebildet
sein.
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Der
Spinntopf 2 weist im Bereich der Antriebseinrichtung 4 eine
zentrische Bohrung 9 auf, durch die der rohrförmig ausgebildete
Fadenführer 10 in
das Innere des Spinntopfes 2 ragen kann.
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Zum
Aufbau eines sogenannten Garn- oder Spinnkuchens wird der Fadenführer 10 in
vertikaler Richtung auf- und abbewegt. Diese Changierbewegung erfolgt
mittels einer Zahnstange 11, die mit dem Fadenführer 10 fest
verbunden ist. In die Zahnstange 11 greift ein Zahnrad 12 ein,
das mittels einer Welle 13 von einem Schrittmotor 14 in
eine Drehbewegung mit wechselnder Drehrichtung versetzt werden kann. Der
Schrittmotor 14 ist mittels der Leitung 19 mit
der Steuereinrichtung 16 verbunden. Die Bewegung des Zahnrades 12 wird über einen
Bewegungssensor detektiert, der als Drehgeber 17 ausgebildet
ist. Der Drehgeber 17 ist über die Leitung 18 mit
der Steuereinrichtung 16 verbunden.
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In
einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann der Schrittmotor 14 um
90 Grad versetzt so angeordnet sein, daß seine Rotationsachse mit
der Rotationsachse des Zahnrades 12 fluchtet. Dabei kann
die Welle 13 drehfest mit dem Zahnrad 12 verbunden
sein.
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In
weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen kann statt eines
Zahnstangenantriebs jede andere Art eines Antriebs gewählt werden,
die eine gesteuerte Auf- beziehungsweise
Abbewegung der Mündung
des Fadenführers
10 zur Ablage
des Fadens in der gewünschten
Spinnkuchenform ermöglicht.
Dies kann beispielsweise durch eine pneumatisch oder hydraulisch
betriebene Hubvorrichtung erfolgen. Eine derartige Hubvorrichtung ist
zum Beispiel aus der
DE
42 06 030 A1 bekannt.
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Unterhalb
des Spinntopfes 2 ist eine leere Hülse 20 fluchtend zum
Fadenführer
auf einem Träger 21 angeordnet.
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Oberhalb
des Fadenführers
10 ist
eine bauliche Einheit
22 angeordnet, die einen Fadensensor
23 und
eine als Injektor
24 ausgebildete pneumatische Anspinnhilfe
umfaßt.
Eine solche Kombination von Anspinnhilfe und Garnsensoreinrichtung
ist beispielsweise aus der der
DE 44 26 897 A1 und deren parallelem US-Patent
Nummer 5,613,355 bekannt. Der Fadensensor
23 weist einen
Sender
25 und einen Empfänger
26 auf, die im
Meßbereich
zwischen Sender
25 und Empfänger
26 eine berührungslose Garnüberwachung
ermöglichen.
Der Fadensensor
23 ist über
die Leitung
27 und der Injektor
24 über die Leitung
28 mit
der Steuereinrichtung
16 verbunden. Der Einheit
22 ist
ein Streckwerk vorgeordnet, das durch das Lieferwalzenpaar
36 angedeutet
ist. Mittels des Schrittmotors
14 ist dem Zahnrad
12 eine Drehbewegung,
in der Darstellung der
2 entgegen
dem Uhrzeigersinn, erteilt worden. Die Zahnstange
11 und
der mit der Zahnstange
11 fest verbundene Fadenführer
10 sind
dadurch im Vergleich zur Darstellung der
1 nach oben bewegt worden. Die
2 zeigt den Fadenführer
10,
wie er in den Fadensensor
23 eingetaucht ist und die Nullposition
29 erreicht
hat.
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3 zeigt den Fadensensor 23 mit
dem Fadenführer 10 im
Schnitt. Die Bewegung der Einlaßöffnung 30 des
Fadenführers 10 ist
im Weg-Zeit-Diagramm der 4 durch
die Kurve 31 repräsentiert.
In dem Koordinatensystem ist auf der Abszissenachse die Zeit mit
t und auf der Ordinatenachse der Weg mit s angegeben. Beim Erreichen
der Nullposition 29 durch die Einlaßöffnung 30 wird der
Fadenführer 10 vom
Fadensensor 23 detektiert, ein erstes Referenzsignal generiert
und über
die Leitung 27 an die Steuereinrichtung 16 übermittelt.
Dieser Referenzpunkt ist in 4 mit
dem Bezugszeichen 34 bezeichnet. Nach Erreichen der oberen
Position 32 wird der Fadenführer 10 durch Umkehr
der Drehbewegung des Schrittmotors 14 beziehungsweise des
Zahnrades 12 abgesenkt, bis die untere Position 33 erreicht
ist. Anschließend
wird der Fadenführer 10 wieder
bis zur oberen Position 32 bewegt. Beim Eintauchen in den Meßbereich
des Fadensensors 23 wird ein zweites Referenzsignal generiert.
Dieser Referenzpunkt, an dem die Nullposition 29 erreicht
ist, ist in 4 mit dem
Bezugszeichen 35 bezeichnet. Auch das zweite Referenzsignal
wird an die Steuereinrichtung 16 übermittelt. Sowohl der Zeitpunkt
des ersten Referenzsignales als auch der Zeitpunkt des zweiten Referenzsignales
wird in der Steuereinrichtung 16 gespeichert. Von der Steuereinrichtung 16 ist
eine Zeitspanne tR berechnet worden, die
entsprechend der von der Steuereinrichtung 16 an den Schrittmotor 14 über die
Leitung 19 übertragenen
Steuerdaten verstreichen wird, bis die Einlaßöffnung 30 des Fadenführers 10 das
zweite Referenzsignal im Fadensensor 23 auslöst. Die
Zeitspanne tR wird mit der tatsächlichen Zeitdifferenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzsignal verglichen. Stimmen
beide Zeitspannen überein,
wird als absolute Position die Nullposition zum Zeitpunkt der Auslösung des
zweiten Referenzsignals zugrunde gelegt.
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Sollten
während
der Changierbewegung des Fadenführers 10 zwischen
dem ersten Eintauchen und dem zweiten Eintauchen in den Fadensensor 23 Fremdkörper wie
beispielsweise Staub oder Fasern in den Meßbereich des Fadensensors 23 zwischen Sender 25 und
Empfänger 26 gelangen
und dort an einem zu frühen
beziehungsweise falschen Zeitpunkt ein Signal auslösen, ist
die tatsächliche
Zeitspanne zwischen dem ersten Referenzsignal und dem zweiten Referenzsignal
kürzer
als die Zeitspanne tR. In diesem Fall werden
beide Referenzsignale gelöscht und
der Vorgang zur Detektierung der Nullposition erneut gestartet.
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Bei Übereinstimmung
der tatsächlichen
Zeitspanne und der bestimmten Zeitspanne t
R wird
die Einlaßöffnung
30 des
Fadenführers
10 zur
oberen Position
32 bewegt und dort gestoppt. Die dazu erforderliche
relative Bewegung des Fadenführers
10 zur Nullposition
wird vom Drehgeber
17 am Zahnrad
12 detektiert
und entsprechende Signale über
die Leitung
18 an die Steuereinrichtung
16 übermittelt.
Nach dem Stopp des Fadenführers
10 mit
der Einlaßöffnung
30 in
der oberen Position
32 wird ein Anspinnvorgang durchgeführt, wie
er zum Beispiel aus der
DE
44 26 897 A1 oder aus der
DE 42 06 030 A1 bekannt ist. Dazu wird dem
Injektor
24 über
das Lieferwalzenpaar
36 ein Vorgarn oder eine vorgestreckte Faserlunte
37 als
Faserbändchen
38 zugeführt. Der Injektor
24 wird über die
Leitung
41 von einer nicht dargestellten Druckluftquelle
mit Druckluft beaufschlagt und wirkt als Anspinnhilfe. Der Spinntopf
2 wird
vom Motor
8 über
die Welle
7 und den Riemen
5 in Rotation versetzt.
Das Faserbändchen
38 durchläuft den
Fadenführer
10,
wird zum Faden
39 gedreht und im Inneren des rotierenden
Spinntopfes
2 auf an sich bekannte Weise in Fadenlagen
40 abgelegt.
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Der
Fadenführer 10 bewegt
sich dabei derart auf und ab, daß die Mündung 42 des Fadenführers 10 zwischen
dem oberen Umkehrpunkt 43 und dem unteren Umkehrpunkt 44 eine
Changierbewegung vollführt.
Die Bewegung des Fadenführers 10 wird anhand
der Drehung des Zahnrades 12 mittels des Drehgebers 17 detektiert.
Dabei handelt es sich um einen einfachen handelsüblichen Drehgeber. Der Drehgeber 17 ist
zum Beispiel als Hall-Sensor mit Polrad unter Nutzung des Hall-Effektes ausgebildet. Die
Steuereinrichtung 16 bestimmt kontinuierlich aus der relativen
Bewegung zur Nullposition 29 die absolute Position des
Fadenführers 10.
Da die Länge
des Fadenführers 10 bekannt
ist, ist demgemäß die Lage der
Mündung 42 des
Fadenführers
stets bekannt. Die jeweilige absolute Position der Mündung 42 bildet
die Basis für
die Steuerung der Changierbewegung durch die Steuereinrichtung 16.
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Das
Heben und Senken des Fadenführers
10 wird
von der Steuereinrichtung
16 so gesteuert, daß die Fadenlagen
40 den
gewünschten
Aufbau des Spinnkuchens
45 bilden. Der Faden
39 durchläuft den
Fadensensor
23, der während
des Spinnbetriebs eine Überwachung
des laufenden Fadens
39 als Fadenwächter ausübt. Weitere Einzelheiten des
Spinnbetriebs einschließlich
der Übergabe
des Spinnkuchens
45 an die auf dem Träger
21 bereitgehaltene und
in Umspulposition hochgefahrene Hülse
20 können in
an sich bekannter Weise erfolgen und sind zum Beispiel in der
DE 42 36 379 A1 oder
der
DE 44 26 897 A1 beschrieben.
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Der
Erfindungsgegenstand ist nicht auf das in den Figuren dargestellte
Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Insbesondere können
die Ausführung
der Sensoren und der Antrieb alternativ ausgebildet sein.