EP1126058A2 - Vorrichtung zum Antreiben rotierbarer Organe einer OE-Spinnmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Antreiben rotierbarer Organe einer OE-Spinnmaschine Download PDF

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EP1126058A2
EP1126058A2 EP00108205A EP00108205A EP1126058A2 EP 1126058 A2 EP1126058 A2 EP 1126058A2 EP 00108205 A EP00108205 A EP 00108205A EP 00108205 A EP00108205 A EP 00108205A EP 1126058 A2 EP1126058 A2 EP 1126058A2
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EP
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drive
thread
bobbin
friction roller
coil
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Withdrawn
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EP00108205A
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Marc Schaad
Ewald Kornmann
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SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Original Assignee
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention is in the field of open-end spinning machines (hereinafter referred to as OE spinning machines designated). These have a variety of jobs, which in the lower Speed range thread speeds up to around 250 m / min (OE rotor spinning machines) and in the upper speed range, thread speeds of up to around 500 m / min (OE air spinning and OE friction spinning machines).
  • the OE spinning machines are known as Slitting machines with a central drive and drive rods for the work stations educated.
  • Each work station is equipped with a spinning unit and a winding device equipped. In the spinning units, the sliver placed in spinning cans becomes threads spun, which are wound on the winding devices to form cross-wound bobbins. Between take-off rollers are arranged in each spinning unit and winding device.
  • the thread end is raised using a thread end preparation prepared for an attachment process. So that the piecing in the spun yarn is not an error is evident, this must be done under similar conditions, i.e. with a similar delivery speed, similar yarn count and twist as the normal yarn are produced. Usually the piecing speed is around 60% to 80% of the normal delivery speed. So that the spun thread remains constant during the run-up of the swirl element Receives thickness and twist, fiber feed and thread take-off must be equal run up like the speed-generating organ.
  • the take-off rollers arranged between the spinning unit and the winding unit are also driven by the central drive mentioned.
  • the problem here is that the power transmission on the individual working positions by long bars not only very expensive and places considerable demands on the installation of such an OE spinning machine (leveling of the floor and the like), but that the machines in terms of the possible Coil structure are very inflexible.
  • the invention now aims to provide a device for driving rotatable members of an OE spinning machine are indicated, which are characterized by a simple mechanical structure and distinguishes a simple control, and which does not require an additional drive. Furthermore should easily set up an OE spinning machine equipped with such a drive and be as flexible as possible in the coil structure and there should be the possibility of individual coordination the speed of the rotatable organs of the individual workplaces or work positions consist.
  • a first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that that the rotatable organs can be driven directly or indirectly via friction rollers Coils are formed.
  • a second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that that the rotatable organs through in the thread path between the spinning unit and the winding unit arranged take-off rollers are formed. Preferred is preferred in both Embodiments of the single motor formed by a stepper motor.
  • the solution according to the invention is thus used to drive the coils and / or the take-off rollers a single motor drive proposed.
  • a single drive has the coil drive the advantage that in the event of a thread break, the winding unit in question is switched off and at Spinning can easily be started again without a thread store or a lifting mechanism would be required.
  • the coil for energy recovery without any additional drive can be driven backwards.
  • the single drive has the advantage that simple individual adjustment the pulling speed is possible that the cumbersome long drive rods no longer exist, and that the OE spinning machines in question are set up without additional effort can.
  • a third preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that that a single drive is provided for each group of take-off rolls, such a group with a common drive each only a small part of the Includes jobs of the spinning machine.
  • a fourth preferred embodiment is characterized in that the coil drive an increase of the contact pressure in the acceleration phase during piecing by a friction roller between the spool and the roller.
  • Another preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that that the friction roller has a surface quality suitable for maximum power transmission and / or has surface structure.
  • the winding unit of an OE spinning machine shown in FIG. 1 is an autonomous winding head module trained with individual drives for the bobbin to be manufactured and thread laying.
  • the winding head module consists of an angled support 1, on which essentially a drive 2 for a friction roller 3, a drive 4 for a thread laying lever 5 and a winding head controller 6 are arranged.
  • the winding head control 6 is connected to a not shown Power supply connected.
  • This winding head module forms a compact unit, simply on the intended textile machine, for example an OE spinning machine can be assembled.
  • the carrier 1 can be designed in such a way that in addition to its function as a carrier of the individual parts of the winding head module, additional functions such as Cooling, takes over.
  • the friction roller 3 is provided for the non-positive drive of a coil 7, which to this Purpose rests on the jacket of the friction roller 3.
  • the friction roller drive 2 is preferably so trained that his motor integrated into the hollow body of the distribution roller 3 and the distribution roller is fixed on the motor shaft, resulting in a very compact length of the friction roller drive system + Friction roller leads.
  • the friction roller 3 because of its fixation on the motor shaft no own storage required, which leads to cost savings.
  • the motor of the friction roller drive 2 is preferably a stepper motor.
  • a motor-driven one can be used to drive the coil 7 instead of the friction roller 3 Spindle are used, on which the coil is attached.
  • Such a direct drive is advantageous at high and very high winding speeds, whereas at lower ones Winding speeds, such as are the rule on rotor spinning machines, for example Advantages of the roller drive predominate.
  • These advantages are mainly deeper Cost and in that the inertia ratio of the drive to the spool in the friction roller is significantly smaller than with direct drive, so that motors with lower power are used can be.
  • Another advantage results from the use of a stepper motor for the friction roller drive because the stepper motor compared to a brushless asynchronous motor has a significantly higher torque at lower speeds.
  • the friction roller drive 2 and the coil 7 each have a speed sensor 8 or 9 assigned. Both speed sensors 8 and 9 are connected to the winding head control 6 and deliver the current speed data, from which the thread length and the coil diameter can be calculated. The latter is especially for the realization of winding laws dependent on the coil diameter (wild winding, precision winding, step precision winding) required.
  • the thread laying lever 5 sits on an axis of rotation 10 and points at it from the axis of rotation 10 distal end of a thread guide slot 11.
  • the thread to be wound (not shown) runs from a supply spool or from a manufacturing or machining process via an arc plate 12 forming a control curve, which is indicated in the drawing by its contour is through the thread guide slot 11 to the bobbin 7.
  • the mutual position of the thread laying lever 5 and arch plate 12 and the length of the thread guide slot are chosen so that the thread during the movement of the thread laying lever 5 the bottom of the thread guide slot 11 not touched. This ensures that the thread path from the arch plate 12 up to the coil 7 always the same, regardless of the diameter of the coil, Has geometry. Instead of the curved plate 12, a straight guide rail can also be used become.
  • the thread laying lever 5 performs an oscillating, back and forth movement during operation and moves according to the laws of thread winding within a swivel angle of about 30 ° to 60 °.
  • the axis of rotation carrying the thread laying lever 5 10 is led into the interior of a dust-tightly closed housing (not shown), in which sits on the axis of rotation a toothed angle segment 13, which over a tooth sweater 14 of the laying drive 4 is driven.
  • the motor of the laying drive 4 is preferred formed by a stepper motor.
  • Regarding the dust-tight sealed housing refer to European patent application No. 99 107 229.9.
  • the moments of inertia which are largely caused by the thread laying lever 5
  • the incremental movement (resolution accuracy) of the thread laying lever 5 improves by the reduction factor i.
  • Reference number 15 denotes a mechanical stop for the thread laying lever 5, which serves as a reference point for the position of the thread laying lever 5. This reference point defines the starting position of the thread laying lever 5, relative to that for the Each stroke required steps of the motor of the laying drive formed by a stepper motor 4 can be defined. Referencing must be carried out each time the Spool head module are made, as well whenever the laying unit is de-energized or the stepper motor has lost its position.
  • the winding head module can pass through the thread laying lever 5 the stroke-detecting sensor are supplemented (see EP-A-0 453 622) by the length of the Monitor hubs from the center of the stroke to the reversal points and correct any errors To allow errors in the lifting movement.
  • This sensor can, for example, by a arranged on the angular segment 13 and a magnetic transducer assigned to it stationary scanner be formed.
  • it is one Monitoring not required, because at most steps can be lost, the programmed one Hub would not be fully reached. If such errors are not corrected the system can be operated in open loop mode. That means that System as an inexpensive controller and not as a much more expensive feedback control system is executed.
  • the angle segment 13 can be designed as a gear segment and with the tooth puller 14 in direct intervention. For reasons of wear and damping, however, it is advantageous that Angle segment 13 not to interlock, but to equip with a toothed belt that with the tooth sweater 14 is engaged.
  • the toothed belt is preferably not endless but as Belt piece formed, the ends of which are attached to the angle segment 13. With very few Double strokes of the thread laying lever 5 per minute, which is the case with parallel winders, for example if this is the case, a directly toothed angle segment 13 can also be used.
  • the speed of the stepping motor of the laying drive 4 is determined by the winding head controller 6 changed over the stroke in such a way that a constant thread speed parallel to the axis the bobbin 7 also results when the thread laying lever 5 with its with the thread guide slot 11 provided end describes a circular path.
  • the geometry of the arch plate 12 can be chosen so that at a constant speed of the thread laying drive 4 a constant Speed component of the thread parallel to the bobbin axis results.
  • the laying drive 4 can also be arranged outside the dustproof housing.
  • the shaft of the toothpull 14 would pierce a housing wall, the Passage opening would be sealed with an O-ring.
  • the arrangement of the laying drive 4 outside the housing has the advantage that the engine heat is better dissipated can.
  • the control electronics can also be arranged outside the housing, the Sensor for the passage of the thread laying lever 5 through the center of the stroke through the housing wall works, which when selecting a suitable sensor, for example a Hall effect sensor, and a plastic case is not a problem.
  • the winding head modules of the OE spinning machine are connected via a bus 16 to a bus controller 17, which is the interface forms between the winding head controls 6 and a host computer.
  • the bus controller 17 has one or more control terminals 18 for input and output of data.
  • Another advantage of the single drive of the coil 7 is that the coil after reaching the desired diameter or the set thread length through the single drive is braked gently and no special additional mechanism for lifting the bobbin is required.
  • the coil 7 is wound on a spool sleeve which is attached to a spindle, which in turn connected on a lever arm rotatably connected to the machine frame is.
  • the pressing means can be designed so that for minimization the duration of the acceleration phase during acceleration when piecing the contact pressure the coil 7 increased on the friction roller 3, thereby improving the power transmission becomes.
  • an improvement in the power transmission can be achieved by appropriate
  • the choice and design of the surface of the friction roller 3 take place, for example, by this a corrugated or with longitudinal grooves or possibly a thread-like one Has structure.
  • a thread tensioner may be provided. This is adjustable by means of a crosswise to the thread F.
  • Roll 19 is formed, which between the provided in the thread run after the spinning unit Draw-off rollers 20 and a thread guide arranged directly in front of the thread laying lever 5 21 (see arch plate 12, Fig. 1) is arranged.
  • the thread tensioner 19 is located during the spinning process in the swivel position shown in dashed lines outside the path of the thread F and is set to the position drawn with full lines pivoted.
  • the described in connection with the drive of the friction roller 3 of the winding head module (Fig. 1)
  • Single drive can also be used with the take-off rollers 20, which were previously used for the entire spinning machine are driven by a central drive through long rods.
  • This single drive which is essentially the drive 2 of the friction roller 3 of the winding head module is preferably also formed by a stepper motor.
  • the single drive of the Draw-off rollers not only increases the flexibility of the OE spinning machine and simplifies it Installation, but it also reduces the number of components of the piecing machine.
  • the Desired roller speeds are from one or more operator terminals 18 (Fig. 1) individually or together can be specified. Accordingly, it is also possible to use the take-off rollers not to drive individually but in groups, whereby in groups means that the Number of take-off rollers driven by a common drive is significantly smaller than the number of take-off rolls per machine side.
  • the thread tensioner shown in Fig. 2 is of the type used in today's OE rotor spinning machines is used for thread length compensation in the production of conical bobbins.
  • a thread length compensation must be provided, because depending on the bobbin pitch, Taper and thread guide position different amounts of yarn per revolution is required.
  • the yarn path is controlled by an oscillating thread guide, which is controlled by a Spring or is biased by weight or controlled by a motor drive is moved.
  • Another option is to use stencils made by their shape lengthen or shorten the yarn path. With these templates, however, the coil shape is specified so that when changing the taper a mechanical changeover the machine must be done.
  • Fig. 3a shows an empty tube with the first layers of yarn
  • Fig. 3b shows a conical bobbin, where as Laying a wild winding is indicated
  • FIGS. 3c and 3d show possible speed profiles.
  • Fig. 3c the x-axis denotes the middle and the curve K the effective speed an empty spool at the start of a spool trip.
  • Fig. 3d the x-axis denotes the middle and curve K 'the effective speed of a full coil, with step and step precision winding.
  • the winding head module requires neither a mechanical thread length compensation nor one Template; the different thread length per bobbin revolution is rather a corresponding variation of the speed of the bobbin 7 compensated, so that the thread tension is always within certain limits.
  • the variation in the speed of the coil 7 and thus the The speed of the drive 2 of the friction roller 3 is dependent on the current position of the thread laying lever 5.
  • the speed of the bobbin 7 is controlled by the speed sensor 9 and any differences between the measured speed and its setpoint corrected via the controller 6. If there is no sensor 9 for the speed of the coil 7 then the coil diameter can be evaluated for the speed.
  • the regulation of Drive 2 of the friction roller 3 can either electronically or via the power supply of the drive motor respectively.
  • the described thread length compensation by varying the bobbin speed is not on OE spinning machines limited, but can also be used in other textile machines, such as Winding machines, twisting machines, specialist machines or scorching machines become.
  • the winding head module shown in FIG. 1 can also be used on other textile machines, such as winding machines or twisting machines can be used.

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Abstract

Auf einer OE-Spinnmaschine sind bestimmte rotierbare Organe, insbesondere Spulen (7) und/oder im Fadenlauf zwischen der Spinneinheit und der Spulstelle angeordnete Abzugswalzen durch einen motorischen Einzelantrieb (2) angetrieben. Dabei kann der Antrieb der Abzugswalzen auch gruppenweise erfolgen, wobei eine Gruppe mit einem gemeinsamen Antrieb jeweils nur einen kleinen Teil der Arbeitsstellen der Spinnmaschine umfasst. Der motorische Einzelantrieb (2) ist vorzugsweise durch einen Schrittmotor gebildet. Die Spulen (7) können direkt oder über eine Reibwalze (3) antreibbar sein. <IMAGE>

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Offenend-Spinnmaschinen (nachfolgend als OE-Spinnmaschinen bezeichnet). Diese weisen eine Vielzahl von Arbeitsstellen auf, welche im unteren Geschwindigkeitsbereich Fadengeschwindigkeiten bis rund 250 m/min (OE-Rotorspinnmaschinen) und im oberen Geschwindigkeitsbereich Fadengeschwindigkeiten bis rund 500 m/min (OE-Luftspinn- und OE-Friktionsspinnmaschinen) aufweisen. Die OE-Spinnmaschinen sind als sogenannte Längsteilmaschinen mit einem zentralen Antrieb und Antriebsstangen für die Arbeitsstellen ausgebildet. Jede Arbeitsstelle ist jeweils mit einer Spinneinheit und einer Spuleinrichtung ausgerüstet. In den Spinneinheiten wird das in Spinnkannen vorgelegte Faserband zu Fäden gesponnen, die auf den Spuleinrichtungen zu Kreuzspulen aufgewickelt werden. Zwischen jeder Spinneinheit und Spuleinrichtung sind Abzugswalzen angeordnet.
Bei einem Fadenbruch wird mittels einer sogenannten Fadenendvorbereitung das Fadenende für einen Ansetzvorgang vorbereitet. Damit der Ansetzer im gesponnenen Garn nicht als Fehler ersichtlich ist, muss dieser bei ähnlichen Bedingungen, d.h. bei ähnlicher Liefergeschwindigkeit, ähnlicher Garnfeinheit und ähnlicher Drehung, wie das normale Garn erzeugt werden. Üblicherweise liegt die Anspinngeschwindigkeit bei etwa 60% bis 80% der normalen Liefergeschwindigkeit. Damit der angesponnenene Faden während des Hochlaufs des Drallelements gleichbleibende Dicke und Drehung erhält, müssen Fasereinzug und Fadenabzug im gleichen Mass hochlaufen wie das drehzahlerzeugende Organ.
Die Beschleunigung der Garnspulen, insbesondere grosser Garnspulen mit einem entsprechenden Trägheitsmoment, stellt insbesondere bei hohen Liefergeschwindigkeiten hohe Anforderungen an den zugeordneten Antrieb. Bei einer in der DE-A-196 36 395 beschriebenen Anspinnvorrichtung wird bei der Behebung eines Fadenbruchs mittels eines die Spinnstellen versorgenden Anspinnwagens zunächst eine definierte Fadenlänge von der Auflaufspule abgewickelt und in einem zwischen der Fadenabzugseinrichtung und dem Wickelantrieb des Anspinnwagens angeordneten Fadenspeicher zwischengespeichert. Anschliessend wird durch den Wickelantrieb der Beschleunigungsvorgang der Anlaufspule so lange vor dem Anspinnzeitpunkt gestartet, dass die Auflaufspule zum Zeitpunkt des Beginns des Fadenabzugs bereits eine vorbestimmte Soll-Wickelgeschwindigkeit aufweist. Bei Erreichen dieser Soll-Wickelgeschwindigkeit ist dann der Fadenspeicher wieder geleert.
Bei dieser Vorrichtung müssen die einzelnen Abläufe genau übereinstimmen, da sonst bei Erreichen der Soll-Wickelgeschwindigkeit entweder der Fadenspeicher nicht vollständig geleert oder die im Fadenspeicher gespeicherte Fadenlänge nicht ausreichen würde, was beides einen Fadenbruch zur Folge hätte. Ausserdem muss im Fadenspeicher eine genau vorgegebene Luftströmung erzeugt werden, damit die gespeicherte Fadenlänge geordnet ablaufen kann und keine Schlaufen gebildet werden. Dazu kommt noch, dass für die sogenannte Rückspeisung, das ist ein kontrolliertes Abspulen zum Suchen des Fadenendes, ein zusätzlicher Antrieb notwendig ist.
Ausserdem ist es bei den bekannten Vorrichtungen in allen Fällen erforderlich, die Spule nach einem Fadenbruch durch einen Mechanismus, beispielsweise einen sogenannten Abhebemechanismus, von ihrem Antrieb zu entkoppeln, damit sie nach dem Fadenbruch nicht weiter angetrieben wird und rotiert. Denn dabei würde die Oberfläche der Spule verfilzen, was zu einer Qualitätsminderung führen würde, und es wäre auch die Suche nach dem Fadenende erheblich erschwert.
Die zwischen der Spinneinheit und der Spulstelle angeordneten Abzugswalzen sind ebenfalls von dem genannten zentralen Antrieb angetrieben. Hier besteht das Problem, dass die Kraftübertragung auf die einzelnen Arbeitspositionen durch lange Stangen nicht nur sehr aufwendig ist und erhebliche Ansprüche an das Aufstellen einer derartigen OE-Spinnmaschine stellt (Nivellierung des Bodens und dergleichen), sondern dass die Maschinen hinsichtlich des möglichen Spulenaufbaus sehr unflexibel sind.
Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung zum Antreiben rotierbarer Organe einer OE-Spinnmaschine angegeben werden, welche sich durch einen einfachen mechanischen Aufbau und eine einfache Steuerung auszeichnet, und welche keinen Zusatzantrieb erfordert. Ausserdem soll eine mit einem solchen Antrieb ausgerüstete OE-Spinnmaschine einfach aufzustellen und im Spulenaufbau möglichst flexibel sein und es soll die Möglichkeit der individuellen Abstimmung der Drehzahl der rotierbaren Organe der einzelnen Arbeitsstellen oder Arbeitspositionen bestehen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für jedes der genannten Organe ein motorischer Einzelantrieb vorgesehen ist.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbaren Organe durch direkt oder indirekt über Reibwalzen antreibbare Spulen gebildet sind.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbaren Organe durch im Fadenlauf zwischen der Spinneinheit und der Spulstelle angeordnete Abzugswalzen gebildet sind. Vorzugsweise ist bei beiden bevorzugten Ausführungsformen der Einzelmotor durch einen Schrittmotor gebildet.
Mit der erfindungsgemässen Lösung wird also für den Antrieb der Spulen und/oder der Abzugswalzen ein motorischer Einzelantrieb vorgeschlagen. Ein solcher Einzelantrieb hat beim Spulenantrieb den Vorteil, dass bei einem Fadenbruch die betreffende Spulstelle abgestellt und zum Anspinnen einfach wieder gestartet werden kann, ohne dass ein Fadenspeicher oder ein Abhebemechanismus erforderlich wäre. Ausserdem kann die Spule für die Rückspeisung ohne jeden zusätzlichen Antrieb rückwärts angetrieben werden.
Bei den Abzugswalzen hat der Einzelantrieb den Vorteil, dass eine einfache individuelle Abstimmung der Abzugsgeschwindigkeit möglich ist, dass die umständlichen langen Antriebsstangen wegfallen, und dass die betreffenden OE-Spinnmaschinen ohne Zusatzaufwand aufgestellt werden können.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils für eine Gruppe von Abzugswalzen ein Einzelantrieb vorgesehen ist, wobei eine solche Gruppe mit einem gemeinsamen Antrieb jeweils nur einen kleinen Teil der Arbeitsstellen der Spinnmaschine umfasst.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Spulenantrieb durch eine Reibwalze in der Beschleunigungsphase beim Anspinnen eine Erhöhung des Anpressdrucks zwischen Spule und Reibwalze erfolgt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze eine für eine maximale Kraftübertragung geeignete Oberflächenbeschaffenheit und/oder Oberflächenstruktur aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig.1
eine schematische Darstellung einer Spulstelle einer OE-Spinnmaschine,
Fig. 2
eines schematische Darstellung eines Fadenspanners; und
Fig. 3a-3d
Diagramme zur Funktionserläuterung.
Die in Fig. 1 dargestellte Spulstelle einer OE-Spinnmaschine ist als autonomes Spulkopfmodul mit Einzelantrieben für die herzustellende Spule und die Fadenverlegung ausgebildet. Das Spulkopfmodul besteht darstellungsgemäss aus einem abgewinkelten Träger 1, auf dem im wesentlichen ein Antrieb 2 für eine Reibwalze 3, ein Antrieb 4 für einen Fadenverlegehebel 5 und eine Spulkopfsteuerung 6 angeordnet sind. Die Spulkopfsteuerung 6 ist an eine nicht dargestellte Stromversorgung angeschlossen. Dieses Spulkopfmodul bildet eine kompakte Baueinheit, die auf der vorgesehenen Textilmaschine, beispielsweise einer OE-Spinnmaschine einfach montiert werden kann. Der Träger 1 kann so ausgebildet sein, dass er neben seiner Funktion als Träger der einzelnen Teile des Spulkopfmoduls zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise Kühlung, übernimmt.
Die Reibwalze 3 ist für den kraftschlüssigen Antrieb einer Spule 7 vorgesehen, welche zu diesem Zweck am Mantel der Reibwalze 3 aufliegt. Der Reibwalzenantrieb 2 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sein Motor in den Hohlkörper der Reibwalze 3 integriert und die Reibwalze auf der Motorwelle fixiert ist, was zu einer sehr kompakten Länge des Systems Reibwalzenantrieb + Reibwalze führt. Ausserdem ist für die Reibwalze 3 wegen deren Fixierung auf der Motorwelle keine eigene Lagerung erforderlich, was zu einer Einsparung von Kosten führt. Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise liegt darin, dass die Reibwalze 3 wegen der freien Zugänglichkeit des Spulkopfmoduls von der einen, darstellungsgemäss der rechten, Seite einfach zu montieren ist. Der Motor des Reibwalzenantriebs 2 ist vorzugsweise ein Schrittmotor.
Grundsätzlich kann für den Antrieb der Spule 7 anstatt der Reibwalze 3 eine motorisch angetriebene Spindel verwendet werden, auf welche die Spule aufgesteckt wird. Ein solcher Direktantrieb ist bei hohen und sehr hohen Spulgeschwindigkeiten vorteilhaft, wogegen bei tieferen Spulgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise auf Rotorspinnmaschinen die Regel sind, die Vorteile des Reibwalzenantriebs überwiegen. Diese Vorteile bestehen hauptsächlich in tieferen Kosten und darin, dass bei der Reibwalze das Massenträgheitsverhältnis von Antrieb zu Spule wesentlich kleiner ist als beim Direktantrieb, so dass Motoren kleinerer Leistung eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung eines Schrittmotors für den Reibwalzenantrieb, weil der Schrittmotor gegenüber einem bürstenlosen Asynchronmotor bei tieferen Drehzahlen ein wesentlich höheres Drehmoment aufweist.
Bei der Dimensionierung der Reibwalze ist darauf zu achten, dass deren Durchmesser möglichst klein gehalten wird. Denn dann besteht zwischen Reibwalze 3 und Spule 7 eine Untersetzung, was sich auf das auf den Motor der Reibwalzenantriebs 2 wirkende Trägheitsmoment günstig auswirkt. Dem Reibwalzenantrieb 2 und der Spule 7 ist je ein Drehzahlsensor 8 bzw. 9 zugeordnet. Beide Drehzahlsensoren 8 und 9 sind an die Spulkopfsteuerung 6 angeschlossen und liefern dieser die aktuellen Drehzahldaten, aus denen unter anderem die Fadenlänge und der Spulendurchmesser berechnet werden. Letzteres ist insbesondere für die Realisierung von vom Spulendurchmesser abhängigen Wickelgesetzen (wilde Wicklung, Präzisionswicklung, Stufenpräzisionswicklung) erforderlich.
Der Fadenverlegehebel 5 sitzt auf einer Drehachse 10 und weist an seinem von der Drehachse 10 entfernten Ende einen Fadenführungsschlitz 11 auf. Der aufzuspulende Faden (nicht eingezeichnet) läuft von einer Vorratsspule oder von einem Herstellungs- oder Bearbeitungsprozess über eine eine Steuerkurve bildende Bogenplatte 12, die in der Zeichnung durch ihre Kontur angedeutet ist, durch den Fadenführungsschlitz 11 zur Spule 7. Die gegenseitige Lage von Fadenverlegehebel 5 und Bogenplatte 12 und die Länge des Fadenführungsschlitzes sind so gewählt, dass der Faden bei der Bewegung des Fadenverlegehebels 5 den Grund des Fadenführungsschlitzes 11 nicht berührt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Fadenverlauf von der Bogenplatte 12 bis zur Spule 7 immer die gleiche, vom Durchmesser der Spule unabhängige, Geometrie aufweist. Anstatt der Bogenplatte 12 kann auch eine gerade Führungsschiene verwendet werden.
Der Fadenverlegehebel 5 führt im Betrieb eine oszillierende, hin- und hergehende, Bewegung aus und bewegt sich dabei nach den Gesetzmässigkeiten der Fadenaufwicklung innerhalb eines Schwenkwinkels von etwa 30° bis 60°. Die den Fadenverlegehebel 5 tragende Drehachse 10 ist in den Innenraum eines staubdicht verschlossenen Gehäuses (nicht dargestellt) geführt, in welchem auf der Drehachse ein verzahntes Winkelsegment 13 sitzt, welches über ein Zahnpulli 14 des Verlegeantriebs 4 angetrieben ist. Der Motor des Verlegeantriebs 4 ist vorzugsweise durch einen Schrittmotor gebildet. Bezüglich des staubdicht verschlossenen Gehäuses wird auf die europäische Patentanmeldung Nr. 99 107 229.9 verwiesen.
Das Winkelsegment 13 und das Zahnpulli 14 weisen verschiedene Durchmesser auf, so dass zwischen dem auf der Motorachse montierten Zahnpulli 14 und dem Winkelsegment 13 ein Untersetzungsverhältnis zwischen i=2 und i=20 besteht. Dadurch wirken die Massenträgheitsmomente, die zum grössten Teil durch den Fadenverlegehebel 5 verursacht sind, auf die Motorwelle nur noch mit einem Faktor 1/i2 und es kann ein kostengünstiger Antriebsmotor mit relativ geringer Leistung eingesetzt werden. Gleichzeitig verbessert sich bei Verwendung eines Schrittmotors für den Verlegeantrieb 4 die inkrementale Bewegung (Auflösegenauigkeit) des Fadenverlegehebels 5 um den Untersetzungsfaktor i.
Mit dem Bezugszeichen 15 ist ein mechanischer Anschlag für den Fadenverlegehebel 5 bezeichnet, der als Referenzpunkt für die Position des Fadenverlegehebels 5 dient. Dieser Referenzpunkt definiert die Ausgangsstellung des Fadenverlegehebels 5, relativ zu der die für den jeweiligen Hub erforderlichen Schritte des durch einen Schrittmotor gebildeten Motors des Verlegeantriebs 4 definiert werden. Eine Referenzierung muss bei jeder neuen Inbetriebnahme des Spulkopfmoduls vorgenommen werden, ebenso immer dann, wenn das Verlegeaggregat stromlos war oder der Schrittmotor seine Position verloren hat.
Als Option kann das Spulkopfmodul mit einem den Durchgang des Fadenverlegehebels 5 durch die Hubmitte detektierenden Sensor ergänzt werden (siehe EP-A-0 453 622), um die Länge des Hubs von der Hubmitte bis zu den Umkehrpunkten zu überwachen und eine Korrektur allfälliger Fehler in der Hubbewegung zu ermöglichen. Dieser Sensor kann beispielsweise durch einen auf dem Winkelsegment 13 angeordneten magnetischen Geber und einen diesem zugeordneten, ortsfesten Abtaster gebildet sein. Bei Verwendung eines Schrittmotors ist aber eine derartige Überwachung nicht erforderlich, weil höchstens Schritte verloren gehen können, der programmierte Hub also nicht ganz erreicht würde. Wenn auf eine Korrektur solcher Fehler verzichtet wird, kann das System im Open-Loop-Modus betrieben werden. Das bedeutet, dass das System als kostengünstige Steuerung und nicht als wesentlich teureres rückgekoppeltes Regelsystem ausgeführt ist.
Mit ein Grund für die Möglichkeit, das System im Open-Loop-Modus betreiben zu können, ist die beschriebene Reduktion des auf die Motorwelle wirkenden Trägheitsmoments. Denn diese Reduktion hat zur Folge, dass die Fadenverlegung rein mechanisch sehr robust ist, so dass in der Regel die programmierten Hublängen auch eingehalten werden und keine Abweichungen auftreten. Erst bei Aggregaten für höhere und höchste Geschwindigkeiten empfiehlt es sich, das System als rückgekoppeltes Regelsystem auszuführen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, auf der Motorwelle des Motors des Antriebs 4 einen Winkelsensor vorzusehen, um anhand der Winkelposition der Motorwelle die Hubposition des Fadenverlegehebels 5 zu bestimmen und bei Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert den Motor entsprechend nachzuregeln. Für noch höhere Geschwindigkeiten können Energiespeicher zur Beeinflussung der Verzögerung und Beschleunigung des Fadenverlegehebels 5 bei seiner Bewegungsumkehr vorgesehen sein. Bezüglich derartiger Energiespeicher wird auf die EP-A-0 838 422 verwiesen.
Das Winkelsegment 13 kann als Zahnradsegment ausgebildet sein und mit dem Zahnpulli 14 in direktem Eingriff stehen. Aus Verschleiss- und Dämpfungsgründen ist es jedoch vorteilhaft, das Winkelsegment 13 nicht zu verzahnen, sondern mit einem Zahnriemen zu bestücken, der mit dem Zahnpulli 14 in Eingriff steht. Vorzugsweise ist der Zahnriemen nicht endlos sondern als Riemenstück ausgebildet, dessen Enden am Winkelsegment 13 befestigt sind. Bei sehr wenigen Doppelhüben des Fadenverlegehebels 5 pro Minute, was beispielsweise bei Parallelspulern der Fall ist, kann auch ein direkt verzahntes Winkelsegment 13 verwendet werden.
Die Geschwindigkeit des Schrittmotors des Verlegeantriebs 4 wird von der Spulkopfsteuerung 6 über den Hub derart verändert, dass eine konstante Fadengeschwindigkeit parallel zur Achse der Spule 7 auch dann resultiert, wenn der Fadenverlegehebel 5 mit seinem mit dem Fadenführungsschlitz 11 versehenen Ende eine Kreisbahn beschreibt. Die Geometrie der Bogenplatte 12 kann so gewählt werden, dass bei konstanter Drehzahl des Fadenverlegeantriebs 4 eine konstante Geschwindigkeitskomponente des Fadens parallel zur Spulenachse resultiert.
Der Verlegeantrieb 4 kann auch ausserhalb des staubdichten Gehäuses angeordnet sein. Zu diesem Zweck würde die Welle des Zahnpullis 14 eine Gehäusewand durchstossen, wobei die Durchtrittsöffnung mit einem O-Ring abgedichtet wäre. Die Anordnung des Verlegeantriebs 4 ausserhalb des Gehäuses hat den Vorteil, dass die Motorwärme besser abgeführt werden kann. Auch die Steuerelektronik kann ausserhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei der Sensor für den Durchgang des Fadenverlegehebels 5 durch die Hubmitte durch die Gehäusewand wirkt, was bei Wahl eines geeigneten Sensors, beispielsweise eines Hall-Effekt-Sensors, und eines Kunststoffgehäuses kein Problem ist. Die Spulkopfmodule der OE-Spinnmaschine sind über einen Bus 16 an eine Bus-Steuerung 17 angeschlossen, welche die Schnittstelle zwischen den Spulkopfsteuerungen 6 und einem Leitrechner bildet. Die Bus-Steuerung 17 weist ein oder mehrere Bedien-Terminals 18 zur Ein- und Ausgabe von Daten auf.
Der Einsatz des beschriebenen Spulkopfmoduls mit der elektronisch gesteuerten Fadenverlegung zusammen mit der Reibwalze, wobei Fadenverlegung und Reibwalze individuell angetrieben sind, ermöglicht unter anderem:
  • Alle bekannten Wickelgesetze, wie wilde Wicklung mit Bildverhütung, Präzisionswicklung und Stufenpräzisionswicklung.
  • Eine höhere Spulendichte infolge von Präzisionswicklung (geschlossenes Windungsverhältnis) oder Stufenpräzisionswicklung (geschlossenes Windungsverhältnis).
  • Eine konstantere Spulendichte für Färbespulen durch Präzisionswicklung (offenes Windungsverhältnis) oder Stufenpräzisionswicklung (offenes Windungsverhältnis).
  • Einen in Grenzen frei wählbaren Spulenhub, insbesondere frei wählbare Spulenhöhe, Hubvariation (Reduzierung der Spulenkantenhärte), Hubverkürzung (Reduzierung von Fallfäden), Hubverlegung (Reduzierung der Spulenkantenhärte).
  • Eine frei wählbare Spulengeometrie (zylindrische, konische, bikonische Spulen).
  • Bildung einer Fadenreservewicklung.
  • Freie Positionierung einer Endwulstwicklung innerhalb der Spule.
  • Exakte Fadenlängenmessung.
  • Kompensation der Schlepplänge.
Ein weiterer Vorteil des Einzelantriebs der Spule 7 besteht darin, dass die Spule nach Erreichen des gewünschten Durchmessers oder der eingestellten Fadenlänge durch den Einzelantrieb garnschonend abgebremst wird und zum Abheben der Spule keine spezielle Zuzsatzmechanik erforderlich ist.
Die Spule 7 wird auf einer Spulenhülse aufgewickelt, die auf eine Spindel aufgesteckt ist, welche ihrerseits auf einem mit dem Maschinengestell drehbar verbundenen Hebelarm verbunden ist. Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Anpressdrucks zwischen Spule 7 und Reibwalze 3 sind zwischen dem Spulkopfmodul und dem genannten Hebelarm wirkende Anpressmittel (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Anpressmittel können so ausgebildet sein, dass zur Minimierung der Dauer der Beschleunigungsphase während der Beschleunig beim Anspinnen der Anpressdruck der Spule 7 auf die Reibwalze 3 erhöht und dadurch die Kraftübertragung verbessert wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verbesserung der Kraftübertragung durch entsprechende Wahl und Ausbildung der Oberfläche der Reibwalze 3 erfolgen, indem diese beispielsweise eine geriffelte oder mit Längsrinnen versehene oder eventuell eine gewindeähnliche Struktur aufweist.
Damit nach einem Ansetzvorgang der Faden mit konstanter Spannung aufgewickelt wird, kann gemäss Fig. 2 ein Fadenspanner vorgesehen sein. Dieser ist durch eine quer zum Faden F verstellbare Walze 19 gebildet, welche zwischen den im Fadenlauf nach der Spinneinheit vorgesehenen Abzugswalzen 20 und einer unmittelbar vor dem Fadenverlegehebel 5 angeordneten Fadenführer 21 (siehe Bogenplatte 12, Fig. 1) angeordnet ist. Der Fadenspanner 19 befindet sich während des Spinnprozesses in der gestrichelt eingezeichneten Schwenkstellung ausserhalb der Bahn des Fadens F und wird beim Ansetzen in die mit vollen Linien eingezeichnete Stellung geschwenkt.
Der in Zusammenhang mit dem Antrieb der Reibwalze 3 des Spulkopfmoduls (Fig. 1) beschriebene Einzelantrieb kann auch bei den Abzugswalzen 20 eingesetzt werden, die bisher für die gesamte Spinnmaschine von einem zentralen Antrieb durch lange Stangen angetrieben sind. Dieser Einzelantrieb, der im wesentlichen dem Antrieb 2 der Reibwalze 3 des Spulkopfmoduls entspricht, ist vorzugsweise ebenfalls durch einen Schrittmotor gebildet. Der Einzelantrieb der Abzugswalzen erhöht nicht nur die Flexibilität der OE-Spinnmaschine und vereinfacht deren Aufstellung, sondern er reduziert auch die Anzahl der Komponenten des Ansetzautomaten. Die Sollgeschwindigkeiten der Abzugswalzen sind von einem oder mehreren Bedienterminals 18 (Fig. 1) einzeln oder gemeinsam vorgebbar. Entsprechend ist es auch möglich, die Abzugswalzen nicht einzeln sondern gruppenweise anzutreiben, wobei gruppenweise bedeutet, dass die Anzahl der von einem gemeinsamen Antrieb angetriebenen Abzugswalzen deutlich kleiner ist als die Anzahl der Abzugswalzen pro Maschinenseite.
Der in Fig. 2 dargestellte Fadenspanner ist von der Art, wie er bei heutigen OE-Rotorspinnmaschinen zur Fadenlängenkompensation bei der Herstellung konischer Spulen verwendet wird. Bei solchen Spulen, die beispielsweise in der Strickerei und Wirkerei verbreitet eingesetzt werden, muss für einen Fadenlängenausgleich gesorgt werden, da in Abhängigkeit von Spulenteilung, Konizität und Fadenführerposition unterschiedlich viel Garn pro Umdrehung benötigt wird. Der Garnlauf wird durch einen oszillierend antreibbaren Fadenführer geregelt, der durch eine Feder oder durch Gewichtskraft vorgespannt ist oder durch einen motorischen Antrieb gesteuert bewegt wird. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Schablonen, die durch ihre Form den Garnweg verlängern oder verkürzen. Durch diese Schablonen ist aber die Spulenform vorgegeben, so dass bei einem Wechsel der Konizität eine mechanische Umrüstung der Maschine erfolgen muss.
Während der in Fig. 2 dargestellte Fadenspanner den Faden nur beim Ansetzen und damit relativ selten kontaktiert, wird bei der Herstellung konischer Spulen der Faden ständig an dem genannten Fadenführer umgelenkt. Abgesehen von dem für die Verstellung des Fadenführers erforderlichen mechanischen und elektrischen Aufwand, hat diese permanente Umlenkung des Fadens zur Folge, dass der Faden durch den unterschiedlichen Umschlingungswinkel am Fadenführer mit entsprechend unterschiedlicher Fadenspannung auf die Spule aufgewickelt wird. Diese unterschiedliche Fadenspannung verursacht eine inhomogene Dichteverteilung der Spule, was bei der Weiterverarbeitung zu Problemen führen kann.
Mit dem in Fig. 1 dargestellten Spulkopfmodul kann die Kompensation der Fadenlänge bei der Herstellung konischer Spulen auf einfache Art gelöst werden, indem die Drehzahl der Spule in Abhängigkeit von der momentanen Position des Fadenverlegehebels variabel gehalten wird. Fig. 3a zeigt eine leere Hülse mit den ersten Garnlagen, Fig. 3b eine konische Spule, wobei als Verlegeart eine Wilde Wicklung angedeutet ist, und die Fig. 3c und 3d zeigen mögliche Drehzahlverläufe. In Fig. 3c bezeichnet die x-Achse die mittlere und die Kurve K die effektive Drehzahl einer leeren Spule zu Beginn einer Spulenreise. In Fig. 3d bezeichnet die x-Achse die mittlere und die Kurve K' die effektive Drehzahl einer vollen Spule, bei Stufen- und Stufenpräzisionswicklung.
Das Spulkopfmodul benötigt weder eine mechanische Fadenlängenkompensation noch eine Schablone; die unterschiedliche Fadenlänge pro Spulenumdrehung wird vielmehr durch eine entsprechende Variation der Drehzahl der Spule 7 ausgeglichen, so dass die Fadenspannung immer innerhalb gewisser Grenzen liegt. Die Variation der Drehzahl der Spule 7 und damit der Drehzahl des Antriebs 2 der Reibwalze 3 erfolgt in Abhängigkeit von der momentanen Position des Fadenverlegehebels 5. Die Drehzahl der Spule 7 wird mit dem Drehzahlsensor 9 kontrolliert und eventuelle Unterschiede zwischen der gemessenen Drehzahl und deren Sollwert werden über die Steuerung 6 ausgeregelt. Wenn kein Sensor 9 für die Drehzahl der Spule 7 vorhanden ist, dann kann für die Drehzahl der Spulendurchmesser ausgewertet werden. Die Regelung des Antriebs 2 der Reibwalze 3 kann entweder elektronisch oder über die Stromversorgung des Antriebsmotors erfolgen.
Die beschriebene Fadenlängenkompensation durch Variation der Spulendrehzahl ist nicht auf OE-Spinnmasachinen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Textilmaschinen, wie beispielsweise Spulmaschinen, Zwirnmaschinen, Fachmaschinen oder Sengmaschinen, angewendet werden. Ebenso kann das in Fig. 1 dargestellte Spulkopfmodul auch auf anderen Textilmaschinen, wie beispielsweise Spulmaschinen oder Zwirnmaschinen, eingesetzt werden.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Antreiben rotierbarer Organe (7, 20) einer OE-Spinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der genannten Organe ein motorischer Einzelantrieb (2) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Einzelantrieb (2) durch einen Schrittmotor gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbaren Organe durch direkt oder indirekt über Reibwalzen (3) antreibbare Spulen (7) gebildet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbaren Organe durch im Fadenlauf zwischen der Spinneinheit und der Spulstelle angeordnete Abzugswalzen (20) gebildet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils für eine Gruppe von Abzugswalzen (20) ein Einzelantrieb vorgesehen ist, wobei eine solche Gruppe mit einem gemeinsamen Antrieb jeweils nur einen kleinen Teil der Arbeitsstellen der Spinnmaschine umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Spulenantrieb durch eine Reibwalze (3) in der Beschleunigungsphase beim Anspinnen eine Erhöhung des Anpressdrucks zwischen Spule (7) und Reibwalze (3) erfolgt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze (3) eine für eine maximale Kraftübertragung geeignete Oberflächenbeschaffenheit und/oder Oberflächenstruktur aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Reibwalze (3) so gewählt ist, dass für den motorischen Einzelantrieb (2) eine möglichst optimale Kombination von Drehzahl und erforderlichem Moment erzielt wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen des gewünschten Spulendurchmessers oder der gewünschten aufgespulten Fadenlänge eine Abbremsung der Spule (7) durch den motorischen Einzelantrieb (2) erfolgt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des motorischen Einzelantriebs (2) wählbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Spule (7) in Abhängigkeit von der Fadenspannung geregelt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenspannung anhand der momentanen Position des Fadenverlegehebels (5) bestimmt und die Drehzahl der Spule (7) über die Speisung des Antriebsmotors oder durch eine elektronische Steuerung (6) geregelt wird.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (9) für die Überwachung der Drehzahl und/oder die Berechnung des Durchmessers der Spule (7) vorgesehen ist.
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