WO2023186722A1 - Spinnstelle für eine ringspinnmaschine sowie verfahren zum betreiben einer spinnstelle für eine ringspinnmaschine - Google Patents

Spinnstelle für eine ringspinnmaschine sowie verfahren zum betreiben einer spinnstelle für eine ringspinnmaschine Download PDF

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WO2023186722A1
WO2023186722A1 PCT/EP2023/057603 EP2023057603W WO2023186722A1 WO 2023186722 A1 WO2023186722 A1 WO 2023186722A1 EP 2023057603 W EP2023057603 W EP 2023057603W WO 2023186722 A1 WO2023186722 A1 WO 2023186722A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spinning
ring
station
spinning ring
fiber structure
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057603
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt Ingold
Markus Farner
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter Ag filed Critical Maschinenfabrik Rieter Ag
Publication of WO2023186722A1 publication Critical patent/WO2023186722A1/de

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52—Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/58—Ring-and-traveller arrangements with driven rings ; Bearings or braking arrangements therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/28—Driving or stopping arrangements for two or more machine elements possessing different characteristics but in operative association
    • D01H1/30—Driving or stopping arrangements for two or more machine elements possessing different characteristics but in operative association with two or more speeds; with variable-speed arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a spinning station for a ring spinning machine, for producing a yarn from a fiber structure, with a drafting system for stretching the fiber structure, which has at least one pair of output rollers, a spinning ring arranged on a ring bench and a spindle arranged on a spindle bench.
  • the invention relates to a method for operating a spinning station of a ring spinning machine, in which a yarn is produced from a fiber structure.
  • the fiber structure is stretched by a drafting system and then guided along a spinning ring onto a sleeve which is arranged on a spindle.
  • Spinning stations for ring spinning machines are widely known in the art.
  • a roving coming from a drafting system is usually given a twist by a ring runner running at high speed on the spinning ring.
  • the so-called balloons arise in an area between the drafting system and the spinning ring.
  • the number and position of the balloons is determined, for example, by the existing yarn tension.
  • the yarn tension changes as the winding progresses onto the tube due to the increasing diameter of the tube. For a constant yarn quality, however, there must be a constant number of balloons or a constant yarn tension. Therefore must Ways to compensate for changing yarn tension should be sought.
  • a movable guide means for the untwisted yarn was proposed, which dynamically adjusts a distance between the spinning ring and an entry point of the yarn into a twisting zone in such a way that the thread tension remains as constant as possible.
  • the object of the present invention is to propose an alternative way of ensuring a constant number of balloons or a constant yarn tension during multi-balloon spinning on a ring spinning machine.
  • the spinning station according to the invention for a ring spinning machine for producing a yarn from a fiber structure comprises a drafting system for stretching the fiber structure.
  • the drafting system has at least one pair of output rollers.
  • the spinning station also includes a spinning ring arranged on a ring bench and a spindle arranged on a spindle bench. It is proposed that the spinning ring is mounted rotatably about a vertical axis and the spinning station has a spinning ring drive for the spinning ring and a control for controlling a rotation speed of the spinning ring about the vertical axis.
  • the control regulates the rotation speed of the spinning ring in such a way that the same number of balloons is always created during a spinning process between the output roller pair of the drafting system and the spinning ring, the number of balloons being greater than 1.
  • the control is set up to regulate the rotation speed of the spinning ring in such a way that the same number of balloons is always created during a spinning process between the output roller pair of the drafting system and the spinning ring, the number of balloons being greater than 1.
  • the yarn tension can be dynamically adjusted during the spinning process.
  • a ring traveler is arranged on the spinning ring, the relative speed between the spinning ring and the ring traveler and thereby the friction power can be adjusted, for example by adjusting the rotation speed of the spinning ring, so that the yarn tension (thread force) acting in the spun yarn can be controlled.
  • the frictional power can be reduced by a driven movement of the spinning ring with a high number of rotations in the same direction of rotation of the ring rotor.
  • the friction can be increased by a lower number of rotations or even movement of the spinning ring against the direction of rotation of the ring rotor.
  • the yarn tension acting in the yarn can also be adjusted by controlling the rotational speed of the deflection eyelet or deflection roller around the spindle axis, for example by driving such deflection elements at a regulated speed or applying a regulated braking force to the Spinning ring is applied to set the yarn in rotation.
  • a constant number of balloons can be guaranteed and a consistently high quality of yarn can be produced.
  • a cop diameter that changes along the spinning axis and also during the spinning operation can be compensated for.
  • the vertical axis is, for example, perpendicular to a surface on which the spinning station is arranged when used as intended.
  • the spinning ring drive and/or a bearing for the spinning ring can be arranged on the ring bench. In order to ensure the rotatable storage of the spinning ring, it is in particular not firmly connected to the ring bench.
  • the spindle bench can have a spindle drive for driving the spindle.
  • the spindle is designed in particular to accommodate a sleeve as a carrier for winding up the yarn in order to form a cop.
  • the spinning station has a free ring runner for guiding and/or redirecting the fiber structure or the resulting yarn, which is arranged on the spinning ring.
  • the ring runner can be designed in a well-known manner.
  • the ring runner is usually designed as a bracket that largely, but not completely, encloses the spinning ring.
  • the ring runner is arranged on a side of the spinning ring facing the drafting system and guides the yarn onto the sleeve to form a cop.
  • a spinning ring can have a sliding and/or deflection surface for guiding and/or deflecting the fiber structure on a side facing away from the drafting system.
  • the yarn can be guided directly onto the sleeve via the sliding and/or deflection surface, as will be explained in more detail below.
  • the spinning ring generally does not have a ring runner or other yarn guide elements.
  • the spinning station can thereby be designed more cost-effectively and with fewer wearing parts. Particularly good control of the yarn tension can be achieved if the sliding and/or deflection surface consists of a material with defined friction properties.
  • the spinning ring can have a deflection eye or a deflection roller.
  • the deflection eye or the deflection roller can in particular be firmly connected to the spinning ring. This means that the yarn rotates around the sleeve directly from the driven spinning ring.
  • the deflection eyelet can be designed similarly to the free ring runner, with the difference that the deflection eyelet is in particular firmly connected to the spinning ring.
  • the deflection roller is in particular designed with a bearing that allows free and low-friction rotation of the deflection roller.
  • Such an embodiment allows the spun yarn to be redirected in a particularly gentle way on the material, which has an advantageous effect on the quality of the yarn produced - especially if yarns with a low hairiness are to be produced. It is conceivable that the deflection roller is mounted in such a way that it can rotate about several different axes of rotation.
  • the spinning station has a magnetic bearing, the spinning ring being supported in the radial direction of the spinning ring and/or in the vertical direction of the spinning ring by the magnetic bearing.
  • the spinning ring can be stored with particularly low friction thanks to the magnetic bearing. On the one hand, this leads to low wear and, on the other hand, to low energy consumption when driving the spinning ring or carrying out the spinning operation.
  • the magnetic bearing can in particular be designed as an electromagnetic bearing.
  • the magnetic bearing can have one or more permanent magnets and/or one or more coils.
  • the magnetic bearing can have an active control of the position of the spinning ring. For this purpose, for example, the position of the spinning ring is determined and a current through the coil or coils of the magnetic bearing is adapted to the determined position of the spinning ring.
  • the magnetic bearing can be passive, active or a combination of both.
  • the magnetic bearing is arranged, for example, on a side of the spinning ring facing away from the drafting system.
  • the magnetic bearing can also partially or completely enclose the spinning ring.
  • the spinning ring is arranged on the ring bench in the sense that it is supported by the ring bench.
  • the magnetic bearing is firmly connected to the ring bench.
  • the spinning ring drive is designed as an electric motor, with the spinning ring preferably being designed as a rotor of the electric motor.
  • the spinning ring drive and the spinning ring can thereby be made particularly compact. This eliminates the need for an external drive with torque transmission to the spinning ring.
  • the spinning ring can in particular have one or more permanent magnets.
  • the one or more permanent magnets are arranged in an interior of the spinning ring.
  • the spinning ring drive can enclose the spinning ring, for example, in the radial direction. The radial direction is defined by the vertical axis.
  • a magnetic bearing motor is an electric motor that is designed to exert both torque and bearing forces on a rotor.
  • the spinning ring drive and the magnetic bearing can thus be designed as a common component.
  • the spinning ring is preferably the rotor of the bearingless motor and is suspended within the bearingless motor during operation.
  • the bearingless motor can, for example, have coils with separate drive and bearing windings. However, a common winding system is also conceivable. In any case, the currents through the corresponding coils must be regulated accordingly to generate the torque and bearing forces.
  • the ring bench and/or the spindle bench can be moved at least in the vertical direction.
  • the yarn must be moved along the surface of the sleeve. This can be done by vertically moving the ring bench or the spindle bench.
  • the ring bench and/or the spindle bench have a drive for this purpose.
  • the ring bench and/or the spindle bench are designed to carry out an iridescent vertical movement. It is conceivable that both the ring bench and the spindle bench are movable. This allows the maximum range of movement of the individual components to be shortened.
  • a spinning station has at least one sensor for determining the position of the ring rail and/or the position of the spindle rail in the vertical direction and the control uses the thus determined position of the ring rail and/or the position of the spindle rail to regulate the rotation speed of the spinning ring. This makes it possible to achieve particularly reliable control of the number of balloons.
  • the spinning station has at least one sensor for measuring tension and/or the yarn.
  • the sensor can measure the yarn tension, with the measured values being used in particular to regulate the rotation speed of the spinning ring. This enables precise control of the rotation speed of the spinning ring.
  • the sensor can in particular be designed as an electromagnetic sensor.
  • the sensor can be designed as a capacitive sensor or microwave sensor.
  • the sensor can also be designed as an optical sensor, in particular as a camera.
  • the sensor can be arranged, for example, on the pair of output rollers of the drafting system.
  • the spinning station has at least one balloon constriction ring.
  • the balloon restriction ring can limit the expansion of one or more balloons.
  • the balloon constriction ring is a ring within which the yarn moves during the spinning process.
  • the balloon constriction ring is preferably arranged between the drafting system and the spinning ring.
  • the balloon constriction ring can, for example, have a diameter that is smaller than a diameter of the spinning ring but larger than a diameter of a sleeve intended to hold the yarn.
  • the diameter of the balloon constriction ring is preferably at least 30 mm and a maximum of 50 mm.
  • the spinning station can have several balloon constriction rings. For example, the spinning station has two balloon constriction rings.
  • the spinning station has at least one balloon constriction ring, which serves as a sensor for determining the yarn tension.
  • the drafting system comprises a pneumatic compaction device and/or a mechanical compaction device.
  • a pneumatic compaction device guides the fiber structure over a vacuum source and thus leads to a compaction of the fibers. It is common practice to guide the fiber structure in a compression zone via a suction slot of a vacuum-pressurized suction channel. To avoid suction of fibers, an air-permeable conveyor belt is used. Both the fiber structure and the conveyor belt are pressed against the suction channel by a clamping roller. The fiber structure can also be pressed against a wall of the suction slot.
  • a compression device can device also have at least one driven suction drum supplied with suction air, as is known, for example, from WO2012068692A1 by the same applicant.
  • a pneumatic and/or a mechanical compaction device is preferably arranged at an exit of the drafting system.
  • the number of balloons is 2, 3, 4 or 5. This number of balloons represents an acceptable compromise between the space required by the spinning station, the production speed and the quality of the yarn produced by the spinning station.
  • a yarn is produced from a fiber structure.
  • the fiber structure is stretched by a drafting system and then guided along a spinning ring onto a sleeve, which is arranged on a spindle and thereby forms a cop.
  • guidance along the spinning ring can take place, for example, by a ring runner sliding along the spinning ring and guided by it, or by a deflection roller or eyelet attached to the spinning ring, or, for example, by a guide along a sliding surface arranged on the underside of the spinning ring.
  • the spinning ring is driven to rotate about a vertical axis, with a rotation speed of the spinning ring being regulated in such a way that the same number of balloons is always created between the drafting system and the spinning ring during a spinning process, the number of Balloons is larger than 1.
  • the method according to the invention is particularly suitable for operating the spinning station according to the invention.
  • the yarn tension and thus the number of balloons created can be influenced in an advantageous manner by the driven spinning ring.
  • the guiding along the spinning ring is to be understood here as meaning that at this point Fiber structure already spun into a yarn is guided onto the cop either directly over the spinning ring (or under the spinning ring) or via a yarn guide element arranged on the spinning ring, such as a ring runner or a deflection roller or a deflection eye.
  • the rotation speed of the spinning ring can be regulated in particular depending on the yarn tension.
  • the yarn tension can be detected, for example, using a sensor.
  • the sensor can preferably be designed as described above.
  • the fiber structure spun into a yarn is guided over a sliding and/or deflection surface, through a free ring runner, a deflection eyelet or a deflection roller of the spinning ring.
  • a free ring runner represents the established solution for guiding the yarn on the spinning ring.
  • a deflection eye or pulley in particular firmly connected to the spinning ring, allows direct control of the rotational speed of the fiber structure or the yarn around the spindle or the sleeve intended to hold the yarn.
  • a ring bench on which the spinning ring is arranged and/or a spindle bench on which the spindle is arranged is moved in the vertical direction.
  • the yarn must be moved along the surface of the sleeve in order to evenly wrap the yarn on the sleeve on the spindle.
  • the ring bench, the spindle bench or both elements can be moved. The movement takes place in particular relative to a frame of the spinning station, to which the components of the spinning station are attached.
  • the position of the ring bench and/or the position of the spindle bench is/are detected and used in regulating the rotation speed of the Spinning ring taken into account. This makes it possible to achieve particularly reliable control of the number of balloons.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of the spinning station according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second exemplary embodiment of the spinning station according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the area of the ring rail of a third exemplary embodiment of the spinning station according to the invention
  • Figure 4 is a schematic representation of the area of the ring rail of a fourth exemplary embodiment of the spinning station according to the invention.
  • Figure 5 shows a schematic representation of the area of the ring rail of a fifth exemplary embodiment of the spinning station according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a spinning station 1 according to the invention for a ring spinning machine, not shown.
  • the spinning station 1 comprises a drafting system 2 for stretching a fiber structure 3.
  • the drafting system 2 in turn comprises a pair of output rollers 4.
  • the fiber structure 3 is spun into a yarn 8 and guided along a spinning ring 5 onto a cop 6, in which
  • the yarn 8 is guided by a ring runner 7 which is freely movable on the spinning ring 5.
  • the spinning ring 5 is arranged on a ring bench 9.
  • the cop 6 is arranged on a spindle 10, which in turn is arranged on a spindle bench 11.
  • balloons 12 are formed between the output roller pair 4 and the spinning ring 5.
  • three balloons 12 are formed between the output roller pair 4 and the spinning ring 5.
  • the actually three-dimensional course of the balloons 12 is shown here by a solid and a dashed line.
  • the spinning station 1 this is achieved by the spinning ring 5, which is rotatably mounted about a vertical axis 13 and driven by a spinning ring drive 14.
  • the spinning ring drive 14 is in the present case designed as an electric motor, with the spinning ring 5 being the rotor of the electric motor.
  • the rotation of the spinning ring 5 influences the friction between the spinning ring 5 and the ring rotor 7 and thus the rotational speed of the ring rotor 7.
  • the spinning station also has a control 15 which regulates a rotation speed of the spinning ring 5 in such a way that the number of Balloons 12 between the output roller pair 4 of the drafting system 2 and the spinning ring 5 is constant.
  • the spinning ring 5 is supported by a magnetic bearing 16, which supports the spinning ring 5 in the vertical direction 17 and/or in the radial direction 18.
  • the magnetic bearing 16 is arranged, for example, below the spinning ring 5 on a side 19 of the spinning ring 5 facing away from the drafting system 2.
  • the magnetic bearing 16 can be designed passively, actively or as a combination of both. With an active magnetic bearing 16, the position of the spinning ring 5 is monitored and, if necessary, the magnetic field of the magnetic bearing 16 is adjusted. It is conceivable that the controller 15 regulates the position of the spinning ring 5. It is also conceivable that the spinning ring drive 14 is in addition to the magnetic bearing If necessary, bearing forces are exerted on the spinning ring 5.
  • the vertical axis 13 is parallel to the vertical direction 17 and perpendicular to the radial direction 18.
  • the ring bench 9 and/or the spindle bench 11 can be moved at least in the vertical direction 17.
  • the ring bench 9 and/or the spindle bench 11 can be connected to an additional drive, not shown.
  • the spindle 10 is also connected to a drive, not shown, which drives the rotation of the spindle 10.
  • the spindle 10 also rotates about the vertical axis 13, about which the spinning ring 5 is rotatably mounted.
  • the spinning station 1 has a sensor 20 for measuring the tension of the yarn 8.
  • the sensor 20 is arranged, for example, on the output roller pair 4 of the drafting system 2.
  • the sensor 20 can be designed as an electromagnetic sensor 20, in particular as an optical sensor 20.
  • the sensor 20 can in particular be connected to the controller 15, whereby measured values from the sensor 20 can be used to regulate the rotation speed of the spinning ring 5.
  • the magnetic bearing 16 and/or the spinning ring drive 14 in particular have permanent magnets (not shown) and/or magnetic coils which are used to generate magnetic fields.
  • the spinning ring 5 has one or more permanent magnets, also not shown in detail.
  • the permanent magnets and/or magnetic coils of the magnetic bearing 16 act, for example, on the permanent magnet or permanent magnets of the spinning ring 5 in such a way that the spinning ring 5 is held in a floating position during operation of the spinning station 1.
  • the permanent magnets and/or magnetic coils of the spinning ring drive 14 act, for example, on the permanent magnet or permanent magnets of the spinning ring 5 in such a way that the spinning ring 5 is driven to rotate. As already described, it is conceivable that the spinning ring drive 14 also exerts bearing forces on the spinning ring 5.
  • FIG. 21 A further exemplary embodiment of the spinning station 1 according to the invention is shown in FIG.
  • the magnetic bearing 16 and the spinning ring drive 14 are combined to form a bearingless motor 21.
  • the bearingless motor 21 is designed to transmit both torque and bearing forces to the spinning ring 5.
  • the bearingless motor 21 has, in particular, magnetic coils (not shown in detail).
  • the bearingless motor 21 at least partially encloses the spinning ring 5. It is conceivable that the position of the spinning ring 5 within the bearingless motor 21 is controlled or regulated by the controller 15.
  • the drafting system 2 of the spinning station 1 in this exemplary embodiment has a pneumatic compression device 22.
  • the pneumatic compression device 22 is connected to a vacuum source, not shown.
  • the fiber structure 3 is guided in the pneumatic compression device 22 over a suction slot, whereby the fibers of the fiber structure 3 are compressed. As a result, the quality of the spun yarn 8 can be further increased.
  • the fiber structure 3 is pressed onto the pneumatic compaction device 22 by means of a clamping roller 23.
  • the pneumatic compaction device 22 is arranged, for example, in the direction of movement of the fiber structure 3 behind the output roller pair 4 of the drafting system 2. In this exemplary embodiment, two balloons 12 are created between the pneumatic compression device 22 and the spinning ring 5.
  • FIG. 3 shows a detail of a further exemplary embodiment of the spinning station 1 according to the invention in the area of the ring rail 9.
  • the spinning station 1 here does not have a ring runner 7, but rather a deflection roller 24.
  • the deflection roller 24 is in particular firmly connected to the spinning ring 5.
  • the rotational speed of the yarn 8 around the cop 6 can also be controlled directly by regulating the rotation speed of the spinning ring 5.
  • the deflection roller 24 also enables particularly low-friction winding of the yarn 8 onto the cop 6.
  • the spinning station 1 in particular has no further yarn guide element, such as in particular a ring runner 7 or a deflection roller 24.
  • the spinning station 1 can possibly be designed to be more cost-effective and less wear-resistant.
  • the sliding and/or deflection surface 25 of the spinning ring 5 is located on the side 19 of the spinning ring 5 facing away from the drafting system 2.
  • the spinning station 1 in this exemplary embodiment has a balloon constriction ring 26.
  • the balloon constriction ring 26 can constantly influence the yarn tension.
  • the balloon constriction ring 26 can also stabilize the formation of the balloons 12.
  • a Diameter of the balloon constriction ring 26, in particular an inner diameter can be larger than an outer diameter of the cop 6 and smaller than an outer diameter of the spinning ring 5.
  • the inner diameter of the balloon constriction ring 26 is between 30 mm and 50 mm.
  • FIG. 5 shows, in the same detail as the previous two figures, a further exemplary embodiment of the spinning station 1 according to the invention.
  • the spinning ring 5 is not designed here as a rotor of an electric motor.
  • torque is transmitted from the spinning ring drive 14 to the spinning ring 5 mechanically via frictional engagement.
  • the spinning station 1 has, for example, two spinning ring drives 14. It is conceivable that the spinning station 1 has further spinning ring drives 14 or guide elements for the spinning ring 5.
  • the spinning ring 5 is mounted, in particular, in a sliding manner on the ring bench 9.
  • the spinning ring 5 in this exemplary embodiment has a deflection eye 27.
  • the deflection eyelet 27 is in particular firmly connected to the spinning ring 5. In this way, the rotational speed of the yarn 8 around the cop 6 can be determined directly by the rotation speed of the spinning ring 5.
  • the deflection eyelet 27 is similar to the ring rotor 7. The deflection eye 27 may lead to higher friction on the yarn 8 than the deflection roller 24, but may be less prone to errors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnstelle (1) für eine Ringspinnmaschine. Es wird vorgeschlagen, dass ein Spinnring (5) rotierbar um eine vertikale Achse (13) gelagert ist und die Spinnstelle (1) einen Spinnringantrieb (14) für den Spinnring (5) und eine Steuerung (15) zur Steuerung einer Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) um die vertikale Achse (13) aufweist. Hierbei regelt die Steuerung (15) die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) derart, dass während eines Spinnprozesses zwischen einem Ausgangswalzenpaar (4) eines Streckwerks (2) und dem Spinnring (5) immer die gleiche Anzahl von Ballonen (12) entsteht, wobei die Anzahl von Ballonen (12) grösser als 1 ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Spinnstelle (1) einer Ringspinnmaschine.

Description

SPINNSTELLE FÜR EINE RINGSPINNMASCHINE SOWIE VERFAHREN
ZUM BETREIBEN EINER SPINNSTELLE FÜR EINE RINGSPINNMA¬
SCHINE
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnstelle für eine Ringspinnmaschine, zum Herstellen eines Garns aus einem Faserverband, mit einem Streckwerk zum Verstrecken des Faserverbands, welches wenigstens ein Ausgangswalzenpaar aufweist, einem auf einer Ringbank angeordneten Spinnring und einer auf einer Spindelbank angeordneten Spindel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Spinnstelle einer Ringspinnmaschine, bei dem ein Garn aus einem Faserverband hergestellt wird. Hierbei wird der Faserverband von einem Streckwerk verstreckt und anschliessend entlang eines Spinnrings auf eine Hülse geführt, die auf einer Spindel angeordnet ist.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Spinnstellen für Ringspinnmaschinen sind im Stand der Technik vielfach bekannt. Beim Ringspinnverfahren wird ein aus einem Streckwerk kommendes Vorgarn in der Regel durch einen mit hoher Geschwindigkeit auf dem Spinnring laufenden Ringläufer mit einem Drall versehen. Je nach Garnspannung entstehen hierbei in einem Bereich zwischen dem Streckwerk und dem Spinnring Ausbuchtungen des Garnverlaufs, die sogenannten Ballone. Insbesondere im Bereich des sogenannten Multiballonspinnens mit einer Vielzahl an Ballonen konnte gezeigt werden, dass ein fadenbrucharmer Betrieb mit konstant guter Garnqualität erzielt werden kann. Die Anzahl und Position der Ballone wird hierbei beispielsweise von der vorliegenden Garnspannung bestimmt. Die Garnspannung verändert sich beim fortschreitenden Aufspulen auf die Hülse durch den wachsenden Durchmesser der Hülse. Für eine konstante Garnqualität muss aber möglichst eine gleichbleibende Anzahl von Ballonen bzw. eine gleichbleibende Garnspannung vorliegen. Daher muss nach Möglichkeiten gesucht werden eine veränderliche Garnspannung zu kompensieren.
Hierzu wurde beispielsweise in der WO 2020/254710 A1 ein bewegliches Führungsmitel für das ungedrehte Garn vorgeschlagen, das einen Abstand zwischen dem Spinnring und einem Eintritspunkt des Garns in eine Zwirnzone derart dynamisch anpasst, dass die Fadenspannung möglichst konstant bleibt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Möglichkeit der Gewährleistung einer gleichbleibenden Anzahl von Ballonen bzw. einer gleichbleibenden Garnspannung beim Multiballonspinnen an einer Ringspinnmaschine vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spinnstelle und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Die erfindungsgemässe Spinnstelle für eine Ringspinnmaschine, zum Herstellen eines Garns aus einem Faserverband umfasst ein Streckwerk zum Verstrecken des Faserverbands. Das Streckwerk weist wenigstens ein Ausgangswalzenpaar auf. Ausserdem umfasst die Spinnstelle einen auf einer Ringbank angeordneten Spinnring und eine auf einer Spindelbank angeordnete Spindel. Es wird vorgeschlagen, dass der Spinnring rotierbar um eine vertikale Achse gelagert ist und die Spinnstelle einen Spinnringantrieb für den Spinnring und eine Steuerung zur Steuerung einer Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings um die vertikale Achse aufweist. Hierbei regelt die Steuerung die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings derart, dass während eines Spinnprozesses zwischen dem Ausgangswalzenpaar des Streckwerks und dem Spinnring immer die gleiche Anzahl von Ballonen entsteht, wobei die Anzahl von Ballonen grösser als 1 ist. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass die Steuerung ist dazu eingerichtet ist die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings derart zu regeln, dass während eines Spinnprozesses zwischen dem Ausgangswalzenpaar des Streckwerks und dem Spinnring immer die gleiche Anzahl von Ballonen entsteht, wobei die Anzahl von Ballonen grösser als 1 ist.
Mithilfe des rotierbar gelagerten und angetriebenen Spinnrings kann die Garnspannung während des Spinnprozesses dynamisch angepasst werden. Falls ein Ringläufer auf dem Spinnring angeordnet ist, kann beispielsweise durch die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Spinnring und dem Ringläufer und dadurch die Reibleistung eingestellt werden, womit die im gesponnenen Garn wirkende Garnspannung (Fadenkraft) kontrolliert werden kann. Beispielsweise kann durch eine angetriebene Bewegung des Spinnrings mit hoher Rotationszahl in derselben Umlaufrichtung des Ringläufers die Reibleistung verringert werden. Andererseits kann durch eine niedrigere Rotationszahl oder gar Bewegung des Spinnrings entgegen der Umlaufrichtung des Ringläufers die Reibung erhöht werden. Bei Verwendung einer fest auf einem Spinnring angeordneten Umlenköse oder Umlenkrolle kann die im Garn wirkende Garnspannung ebenfalls durch die Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit der Umlenköse oder der Umlenkrolle um die Spindelachse eingestellt werden, etwa indem solche Umlenkelemente mit einer geregelten Geschwindigkeit angetrieben werden oder eine geregelte Bremskraft auf den vom Garn in Rotation versetzen Spinnring aufgebracht wird. Durch eine derartige direkte Kontrolle der Garnspannung, kann eine gleichbleibende Anzahl von Ballonen gewährleistet werden und hierdurch eine gleichbleibend hohe Qualität an Garn produziert werden. So kann beispielsweise ein sich entlang der Spinnachse und auch während dem Spinnbetrieb ändernder Kopsdurchmesser ausgeglichen werden. Die vertikale Achse steht beispielsweise senkrecht zu einem Untergrund, auf der die Spinnstelle bei bestimmungsgemässem Gebrauch angeordnet ist. An der Ringbank kann der Spinnringantrieb und/oder eine Lagerung des Spinnrings angeordnet sein. Um die rotierbare Lagerung des Spinnrings zu gewährleisten, ist dieser insbesondere nicht fest mit der Ringbank verbunden. Die Spindelbank kann einen Spindelantrieb zum Antreiben der Spindel aufweisen. Die Spindel ist insbesondere ausgebildet eine Hülse als Träger zum Aufspulen des Garns aufzunehmen, um einen Kops zu bilden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Spinnstelle einen freien Ringläufer zum Führen und/oder Um lenken des Faserverbands bzw. entstandenen Garns aufweist, der auf dem Spinnring angeordnet ist. Wie bereits beschrieben, kann durch die angetriebene Rotation des Spinnrings die Relativgeschwindigkeit zwischen Spinnring und Ringläufer beeinflusst werden. Der Ringläufer kann in wohlbekannter Weise ausgebildet sein. Üblicherweise ist der Ringläufer als Bügel ausgebildet, der den Spinnring grösstenteils, aber nicht vollständig, umschliesst. Der Ringläufer ist an einer dem Streckwerk zugewandten Seite des Spinnrings angeordnet und führt das Garn auf die Hülse zur Bildung eines Kops.
Alternativ kann ein Spinnring an einer dem Streckwerk abgewandten Seite eine Gleit- und/oder Umlenkfläche zum Führen und/oder Umlenken des Faserverbands aufweist. Hierdurch kann das Garn direkt über die Gleit- und/oder Umlenkfläche auf die Hülse geführt werden wie nachfolgend noch genauer erläutert wird. Insbesondere weist der Spinnring bei einer solchen Ausführungsform in der Regel keinen Ringläufer oder andere Garnführungselemente auf. Die Spinnstelle kann hierdurch kostengünstiger und mit weniger Verschleissteilen ausgeführt werden. Eine besonders gute Kontrolle der Garnspannung kann erzielt werden, wenn die Gleit- und/oder die Umlenkfläche aus einem Material mit definierten Reibungseigenschaften besteht.
Gemäss einer anderen Ausführungsform kann der Spinnring eine Umlenköse oder eine Umlenkrolle aufweisen. Die Umlenköse oder die Umlenkrolle kann insbesondere fest mit dem Spinnring verbunden sein. Hierdurch wird ein Umlauf des Garns um die Hülse direkt von dem angetriebenen Spinnring vorgegeben. Die Umlenköse kann ähnlich zum freien Ringläufer ausgebildet sein, mit dem Unterschied, dass die Umlenköse insbesondere fest mit dem Spinnring verbunden ist. Die Umlenkrolle ist insbesondere mit einer Lagerung ausgebildet, die eine freie und reibungsarme Drehung der Umlenkrolle erlaubt. Eine solche Ausführungsform erlaubt eine besonders materialschonende Umlenkung des gesponnenen Garns, was sich vorteilhaft auf die Qualität des erzeugten Garns auswirkt — insbesondere, wenn Garne mit einer geringen Haarigkeit erzeugt werden sollen. Es ist denkbar, dass die Umlenkrolle derart gelagert ist, dass sie um mehrere verschiedene Drehachsen rotieren kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Spinnstelle eine Magnetlagerung auf, wobei der Spinnring in radialer Richtung des Spinnrings und/oder in vertikaler Richtung des Spinnrings durch die Magnetlagerung gelagert ist.
Der Spinnring kann durch die Magnetlagerung besonders reibungsarm gelagert werden. Dies führt einerseits zu einer geringen Abnutzung und andererseits zu einem geringen Energieaufwand beim Antreiben des Spinnrings, bzw. zur Durchführung des Spinnbetriebs. Der Spinnring befindet sich im Spinnbetrieb innerhalb der Magnetlagerung insbesondere in einem Schwebezustand. Die Magnetlagerung kann insbesondere als elektromagnetische Lagerung ausgebildet sein. Die Magnetlagerung kann einen oder mehrere Permanentmagnete und/oder eine oder mehrere Spulen aufweisen. Insbesondere kann die Magnetlagerung eine aktive Regelung der Position des Spinnrings aufweisen. Hierzu wird beispielsweise die Position des Spinnrings ermitelt und ein Strom durch die Spule bzw. die Spulen der Magnetlagerung an die ermittelte Position des Spinnrings angepasst. Die Magnetlagerung kann passiv, aktiv oder als Kombination aus beidem ausgebildet sein. Die Magnetlagerung ist beispielsweise an einer dem Streckwerk abgewandten Seite des Spinnrings angeordnet. Ebenfalls kann die Magnetlagerung den Spinnring teilweise oder ganz umschliessen. Der Spinnring ist in diesem Fall in dem Sinne auf der Ringbank angeordnet, dass er durch die Ringbank abgestützt wird. Insbesondere ist die Magnetlagerung fest mit der Ringbank verbunden.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Spinnringantrieb als Elektromotor ausgebildet ist, wobei der Spinnring vorzugsweise als Rotor des Elektromotors ausgebildet ist. Der Spinnringantrieb und der Spinnring können hierdurch besonders kompakt ausgebildet werden. Ein externer Antrieb mit einer Drehmomentübertragung an den Spinnring können hierdurch eingespart werden. Der Spinnring kann hierbei insbesondere einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen. Insbesondere ist der eine bzw. sind die mehreren Permanentmagneten in einem Inneren des Spinnrings angeordnet. Der Spinnring- antrieb kann den Spinnring beispielsweise in radialer Richtung umschliessen. Die radiale Richtung wird hierbei von der vertikalen Achse definiert.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn der Spinnringantrieb und die Magnetlagerung als magnetgelagerter Motor ausgebildet sind. Ein magnetgelagerter Motor ist ein Elektromotor, der ausgebildet ist, auf einen Rotor sowohl ein Drehmoment als auch Lagerkräfte auszuüben. Bei einem lagerlosen Motor kann also auf eine zusätzliche Lagerung des Rotors verzichtet werden. Der Spinnringantrieb und die Magnetlagerung können somit als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sein. Der Spinnring ist in diesem Fall vorzugsweise der Rotor des lagerlosen Motors und ist während des Betriebs innerhalb des lagerlosen Motors schwebend gelagert. Der lagerlose Motor kann beispielsweise Spulen mit getrennten Antriebs- und Lagerwindungen aufweisen. Ein gemeinsames Windungssystem ist aber ebenfalls denkbar. In jedem Fall müssen die Ströme durch die entsprechenden Spulen zur Erzeugung des Drehmoments und der Lagerkräfte entsprechend geregelt werden.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Ringbank und/oder die Spindelbank zumindest in vertikaler Richtung bewegbar ist. Um eine Hülse auf der Spindel gleichmässig mit dem Garn zu bewickeln, muss das Garn entlang der Oberfläche der Hülse bewegt werden. Dies kann mitels einer vertikalen Bewegung der Ringbank oder der Spindelbank durchgeführt werden. Insbesondere weisen die Ringbank und/oder die Spindelbank hierfür einen Antrieb auf. Insbesondere sind die Ringbank und/oder die Spindelbank ausgebildet, eine changierende vertikale Bewegung auszuführen. Es ist denkbar, dass sowohl die Ringbank als auch die Spindelbank bewegbar sind. Hierdurch kann die maximale Weite der Bewegung der einzelnen Bauteile verkürzt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Ringbank und/oder die Spindelbank mit einem Spindelantrieb verbunden sind, um die beschriebene Bewegung auszuführen. Gemäss einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Spinnstelle weist diese wenigstens einen Sensor zur Bestimmung der Position der Ringbank und/oder die Position der Spindelbank in vertikaler Richtung auf und die Steuerung verwendet die so bestimmte Position der Ringbank und/oder die Position der Spindelbank zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Kontrolle der Anzahl von Ballonen erzielt werden.
Ein weiterer Vorteil zeigt sich, wenn die Spinnstelle wenigstens einen Sensor zur Messung einer Spannung und/oder des Garns aufweist. Der Sensor kann die Garnspannung messen, wobei die gemessenen Werte insbesondere zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings verwendet werden. Hierdurch ist eine genaue Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings möglich. Der Sensor kann insbesondere als elektromagnetischer Sensor ausgebildet sein. Insbesondere kann der Sensor als kapazitiver Sensor oder Mikrowellensensor ausgebildet sein. Der Sensor kann ebenfalls als optischer Sensor, insbesondere als Kamera, ausgebildet sein. Der Sensor kann beispielsweise am Ausgangswalzenpaar des Streckwerks angeordnet sein. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Spinnstelle wenigstens einen Balloneinengungsring auf. Der Balloneinengungsring kann die Ausdehnung eines oder mehrerer Ballone begrenzen. Hierdurch kann beispielsweise die Garnspannung konstant beeinflusst werden oder der Platzbedarf der Spinnstelle eingeschränkt werden. Der Balloneinengungsring ist ein Ring, innerhalb dessen sich das Garn während des Spinnprozesses bewegt. Der Balloneinengungsring ist vorzugsweise zwischen dem Streckwerk und dem Spinnring angeordnet. Der Balloneinengungsring kann beispielweise einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als ein Durchmesser des Spinnrings aber grösser als ein Durchmesser einer zur Garnaufnahme vorgesehenen Hülse ist. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Balloneinengungsrings mindestens 30 mm und maximal 50 mm. Die Spinnstelle kann mehrere Balloneinengungsringe aufweisen. Beispielsweise weist die Spinnstelle zwei Balloneinengungsringe auf.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spinnstelle wenigstens einen Balloneinengungsring auf, der als Sensor für die Bestimmung der Garnspannung dient.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Streckwerk eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung und/oder eine mechanische Verdichtungsvorrichtung umfasst. Hierdurch kann die Qualität des von der Spinnstelle erzeugten Garns weiter gesteigert werden. Eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung führt den Faserverband über eine Unterdruckquelle und führt damit zu einer Verdichtung der Fasern. Hierbei ist es üblich, den Faserverband in einer Verdichtungszone über einen Saugschlitz eines unterdruckbeaufschlagten Saugkanals zu führen. Um das Absaugen von Fasern zu vermeiden, wird ein luftdurchlässiges Transportband verwendet. Sowohl der Faserverband als auch das Transportband wird von einer Klemmwalze an den Saugkanal gedrückt. Der Faserverband kann hierbei zusätzlich an eine Wand des Saugschlitzes gepresst werden. Alternativ oder in Ergänzung kann ein Verdichtungsvorrich- tung auch wenigstens eine mit Saugluft beaufschlagte angetriebene Saugtrommel aufweisen, wie sie beispielsweise aus der WO2012068692A1 derselben Anmelderin bekannt ist. Eine pneumatische und/oder eine mechanische Verdichtungsvorrichtung ist vorzugsweise an einem Ausgang des Streckwerks angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Spinnstelle beträgt die Anzahl der Ballone 2, 3, 4 oder 5. Diese Anzahl an Ballonen stellt einen akzeptablen Kompromiss zwischen dem Platzbedarf der Spinnstelle, der Herstellungsgeschwindigkeit und der Qualität des von der Spinnstelle erzeugten Garns dar.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Betreiben einer Spinnstelle einer Ringspinnmaschine wird ein Garn aus einem Faserverband hergestellt. Hierbei wird der Faserverband von einem Streckwerk verstreckt und anschliessend entlang eines Spinnrings auf eine Hülse geführt, die auf einer Spindel angeordnet ist und dadurch einen Kops bildet. Wie hierin beschrieben kann Führung entlang des Spinnrings beispielsweise durch einen entlang dem Spinnring gleitenden und von diesem geführten Ringläufer, oder durch eine am Spinnring angebrachte Umlenkrolle oder Öse, oder bspw. durch eine Führung entlang einer auf der Unterseite des Spinnrings angeordneten Gleitoberfläche erfolgen. Für das Verfahren wird vorgeschlagen, dass der Spinnring zu einer Rotation um eine vertikale Achse angetrieben wird, wobei eine Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings derart geregelt wird, dass während eines Spinnprozesses zwischen dem Streckwerk und dem Spinnring immer die gleiche Anzahl an Ballonen entsteht, wobei die Anzahl von Ballonen grösser als 1 ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere zum Betreiben der erfindungsgemässen Spinnstelle. Wie bereits beschrieben, kann durch den angetriebenen Spinnring in vorteilhafter Weise die Garnspannung und damit die Anzahl der entstehenden Ballone beeinflusst werden. Das Führen entlang des Spinnrings ist hier derart zu verstehen, dass der an dieser Stelle bereits zu einem Garn versponnene Faserverband entweder direkt über den Spinnring (bzw. unter dem Spinnring durch) oder über ein auf dem Spinnring angeordnetes Garnführungselement wie ein Ringläufer oder eine Umlenkrolle oder eine Umlenköse auf den Kops geführt wird.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings kann bei dem Verfahren insbesondere in Abhängigkeit der Garnspannung geregelt werden. Die Garnspannung kann beispielsweise mitels eines Sensors erfasst werden. Der Sensor kann hierbei vorzugsweise wie zuvor beschrieben ausgebildet sein.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zu einem Garn versponnene Faserverband über eine Gleit- und/oder Umlenkfläche, durch einen freien Ringläufer, eine Umlenköse oder eine Umlenkrolle des Spinnrings geführt wird. Wie bereits beschrieben kann bei einer Führung des Garns über eine Gleit- und/oder Umlenkfläche auf weitere Garnführungselemente verzichtet werden. Ein freier Ringläufer stellt die etablierte Lösung zur Garnführung am Spinnring dar. Eine insbesondere fest mit dem Spinnring verbundene Umlenköse oder Umlenkrolle erlaubt eine direkte Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Faserverbands bzw. des Garns um die Spindel bzw. die zur Aufnahme des Garns vorgesehene Hülse.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Ringbank, auf der der Spinnring angeordnet ist und/oder eine Spindelbank, auf der die Spindel angeordnet ist in vertikaler Richtung bewegt wird. Wie bereits beschrieben, muss das Garn entlang der Oberfläche der Hülse bewegt werden, um die Hülse auf der Spindel gleichmässig mit dem Garn zu bewickeln. Hierbei kann die Ringbank, die Spindelbank oder beide Elemente bewegt werden. Die Bewegung findet insbesondere relativ zu einem Gestell der Spinnstelle, an dem die Bauelemente der Spinnstelle befestigt sind, stat. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird/werden die Position der Ringbank und/oder die Position der Spindelbank erfasst und bei der Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings berücksichtigt. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Kontrolle der Anzahl von Ballonen erzielt werden.
KURZE ERLÄUTERUNGEN ZU DEN FIGUREN
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle,
Figur 3 eine schematische Darstellung des Bereichs der Ringbank eines driten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle,
Figur 4 eine schematische Darstellung des Bereichs der Ringbank eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle, und
Figur 5 eine schematische Darstellung des Bereichs der Ringbank eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschiedenen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung ausführlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen gleichwirkenden oder gleichnamigen Merkmale.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Spinnstelle 1 für eine nicht dargestellte Ringspinnmaschine. Die Spinnstelle 1 umfasst ein Streckwerk 2 zum Verstre- cken eines Faserverbands 3. Das Streckwerk 2 umfasst wiederum ein Ausgangswalzenpaar 4. Anschliessend an das Streckwerk wird der Faserverband 3 zu einem Garn 8 versponnen und entlang eines Spinnrings 5 auf einen Kops 6 geführt, bei der in Figur 1 schematisch gezeigten Ausführungsform wird das Garn 8 von einem auf dem Spinnring 5 frei beweglichen Ringläufer 7 geführt. Der Spinnring 5 ist auf einer Ringbank 9 angeordnet. Der Kops 6 ist auf einer Spindel 10 angeordnet, die wiederum auf einer Spindelbank 11 angeordnet ist.
Zwischen dem Ausgangswalzenpaar 4 und dem Spinnring 5 bilden sich mehrere Ballone 12. In diesem Ausführungsbeispiel bilden sich drei Ballone 12 zwischen dem Ausgangswalzenpaar 4 und dem Spinnring 5. Der eigentlich dreidimensionale Verlauf der Ballone 12 ist hier mitels einer durchgezogenen und einer gestrichelten Linie dargestellt. Für eine gleichbleibend hohe Garnqualität ist es wichtig, die Anzahl der Ballone 12 konstant zu halten. Hierzu muss insbesondere die Garnspannung möglichst konstant gehalten werden. Bei der erfindungsgemässen Spinnstelle 1 wird dies durch den drehbar um eine vertikale Achse 13 gelagerten und von einem Spinnringantrieb 14 angetriebenen Spinnring 5 erreicht.
Der Spinnringantrieb 14 ist vorliegend als Elektromotor ausgebildet, wobei der Spinnring 5 der Rotor des Elektromotors ist. Die Rotation des Spinnrings 5 beeinflusst im vorliegenden Beispiel die Reibung zwischen dem Spinnring 5 und dem Ringläufer 7 und damit die Umlaufgeschwindigkeit des Ringläufers 7. Die Spinnstelle weist ausserdem eine Steuerung 15 auf, die eine Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings 5 derart regelt, dass die Anzahl der Ballone 12 zwischen dem Ausgangswalzenpaar 4 des Streckwerks 2 und dem Spinnring 5 gleichbleibend ist.
Der Spinnring 5 ist vorliegend durch eine Magnetlagerung 16 gelagert, die den Spinnring 5 in vertikaler Richtung 17 und/oder in radialer Richtung 18 lagert. Die Magnetlagerung 16 ist beispielsweise unterhalb des Spinnrings 5 auf einer dem Streckwerk 2 abgewandten Seite 19 des Spinnrings 5 angeordnet. Die Magnetlagerung 16 kann passiv, aktiv oder als Kombination aus beidem ausgebildet sein. Bei einer aktiven Magnetlagerung 16 wird die Position des Spinnrings 5 überwacht und gegebenenfalls das Magnetfeld der Magnetlagerung 16 angepasst. Es ist denkbar, dass die Steuerung 15 die Regelung der Position des Spinnrings 5 durchführt. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Spinnringantrieb 14 zusätzlich zur Magnetlagerung
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enfalls Lagerkräfte auf den Spinnring 5 ausübt. Die vertikale Achse 13 ist parallel zur vertikalen Richtung 17 und senkrecht zur radialen Richtung 18.
Um den Kops 6 gleichmässig und vollständig mit dem Garn 8 zu bewickeln, ist die Ringbank 9 und/oder die Spindelbank 11 zumindest in der vertikalen Richtung 17 bewegbar. Die Ringbank 9 und/oder die Spindelbank 11 können hierzu mit einem nicht dargestellten zusätzlichen Antrieb verbunden sein. Die Spindel 10 ist ebenfalls mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, der die Rotation der Spindel 10 antreibt. Die Spindel 10 rotiert ebenfalls um die vertikale Achse 13, um die der Spinnring 5 drehbar gelagert ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Spinnstelle 1 einen Sensor 20 zur Messung der Spannung des Garns 8 auf. Der Sensor 20 ist beispielsweise am Ausgangswalzenpaar 4 des Streckwerks 2 angeordnet. Der Sensor 20 kann als elektromagnetischer Sensor 20, insbesondere als optischer Sensor 20, ausgebildet sein. Der Sensor 20 kann insbesondere mit der Steuerung 15 verbunden sein, wobei Messwerte des Sensors 20 zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings 5 verwendet werden können. Die Magnetlagerung 16 und/oder der Spinnringantrieb 14 weisen insbesondere nicht näher dargestellte Permanentmagnete und/oder Magnetspulen auf, die zur Erzeugung magnetischer Felder dienen. Insbesondere weist der Spinnring 5 einen oder mehrere ebenfalls nicht näher dargestellte Permanentmagnete auf. Die Permanentmagnete und/oder Magnetspulen der Magnetlagerung 16 wirken beispielsweise derart auf den Permanentmagneten oder die Permanentmagnete des Spinnrings 5, dass der Spinnring 5 im Betrieb der Spinnstelle 1 in einer schwebenden Position gehalten wird. Die Permanentmagnete und/oder Magnetspulen des Spinnringantriebs 14 wirken beispielsweise derart auf den Permanentmagneten oder die Permanentmagnete des Spinnrings 5, dass der Spinnring 5 zu einer Rotation angetrieben wird. Wie bereits beschrieben, ist es denkbar, dass der Spinnringantrieb 14 ebenfalls Lagerkräfte auf den Spinnring 5 ausübt.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spinnstelle 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Magnetlagerung 16 und der Spinnringantrieb 14 zu einem lagerlosen Motor 21 zusammengefasst. Der lagerlose Motor 21 ist ausgebildet sowohl ein Drehmoment als auch Lagerkräfte an den Spinnring 5 zu übertragen. Hierzu weist der lagerlose Motor 21 insbesondere nicht näher dargestellte Magnetspulen auf. Beispielsweise umschliesst der lagerlose Motor 21 den Spinnring 5 zumindest teilweise. Es ist denkbar, dass eine Steuerung bzw. Regelung der Position des Spinnrings 5 innerhalb des lagerlosen Motors 21 durch die Steuerung 15 vorgenommen wird.
Der Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist das Streckwerk 2 der Spinnstelle 1 in diesem Ausführungsbeispiel eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung 22 auf. Die pneumatische Verdichtungsvorrichtung 22 ist mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden. Der Faserverband 3 wird in der pneumatischen Verdichtungsvorrichtung 22 über einen Saugschlitz geführt, wobei die Fasern des Faserverbands 3 verdichtet werden. Hierdurch kann die Qualität des gesponnenen Garns 8 weiter erhöht werden. Der Faserverband 3 wird mitels einer Klemmwalze 23 an die pneumatische Verdichtungsvorrichtung 22 gepresst. Die pneumatische Verdichtungsvorrichtung 22 ist beispielsweise in der Bewegungsrichtung des Faserverbands 3 hinter dem Ausgangswalzenpaar 4 des Streckwerks 2 angeordnet. Zwischen der pneumatischen Verdichtungsvorrichtung 22 und dem Spinnring 5 entstehen in diesem Ausführungsbeispiel zwei Ballone 12.
Figur 3 zeigt einen Ausschnit eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spinnstelle 1 im Bereich der Ringbank 9. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist die Spinnstelle 1 hier keinen Ringläufer 7, sondern eine Umlenkrolle 24 auf. Die Umlenkrolle 24 ist insbesondere fest mit dem Spinnring 5 verbunden. Hierdurch kann über die Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings 5 direkt auch die Umlaufgeschwindigkeit des Garns 8 um den Kops 6 gesteuert werden. Die Umlenkrolle 24 ermöglicht zusätzlich ein besonders reibungsarmes Aufspulen des Garns 8 auf den Kops 6.
Figur 4 zeigt in demselben Ausschnit wie Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spinnstelle 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Garn 8 bzw. der Faserverband 3 über eine Gleit- und/oder Umlenkfläche 25 des Spinnrings 5 auf den Kops 6 geführt. Der Spinnring 5 weist hierbei insbesondere kein weiteres Garnführungselement, wie insbesondere einen Ringläufer 7 oder eine Umlenkrolle 24 auf. Hierdurch kann die Spinnstelle 1 eventuell kostengünstiger und verschleissärmer ausgeführt werden. Die Gleit- und/oder Umlenkfläche 25 des Spinnrings 5 befindet sich auf der dem Streckwerk 2 abgewandten Seite 19 des Spinnrings 5.
Zusätzlich weist die Spinnstelle 1 in diesem Ausführungsbeispiel einen Balloneinengungsring 26 auf. Der Balloneinengungsring 26 kann einerseits die Garnspannung konstant beeinflussen. Andererseits kann der Balloneinengungsring 26 ebenfalls die Ausbildung der Ballone 12 stabilisieren. Ein Durchmesser des Balloneinengungsrings 26, insbesondere ein Innendurchmesser kann grösser als ein Aussendurchmesser des Kops 6 und kleiner als ein Aussendurchmesser des Spinnrings 5 sein. Insbesondere beträgt der Innendurchmesser des Balloneinengungsrings 26 zwischen 30 mm und 50 mm.
Figur 5 zeigt im gleichen Ausschnit wie die vorherigen zwei Figuren ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spinnstelle 1. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist der Spinnring 5 hier nicht als Rotor eines Elektromotors ausgebildet. Eine Drehmomentübertragung vom Spinnringantrieb 14 an den Spinnring 5 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mechanisch über Reibschluss. Die Spinnstelle 1 weist hierzu beispielsweise zwei Spinnringantriebe 14 auf. Es ist denkbar, dass die Spinnstelle 1 weitere Spinnringantriebe 14 oder Führungselemente für den Spinnring 5 aufweist. Der Spinnring 5 ist in diesem Fall insbesondere gleitend auf der Ringbank 9 gelagert. Ausserdem weist der Spinnring 5 in diesem Ausführungsbeispiel eine Umlenköse 27 auf. Die Umlenköse 27 ist insbesondere fest mit dem Spinnring 5 verbunden. Auf diese Weise kann durch die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings 5 direkt die Umlaufgeschwindigkeit des Garns 8 um den Kops 6 bestimmt werden. Die Umlenköse 27 ist ähnlich zu dem Ringläufer 7 ausgebildet. Die Umlenköse 27 führt eventuell zu einer höheren Reibung am Garn 8 als die Umlenkrolle 24, ist aber eventuell weniger fehleranfällig.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Spinnstelle
2 Streckwerk
3 Faserverband
4 Ausgangswalzenpaar
5 Spinnring
6 Kops
7 Ringläufer
8 Garn
9 Ringbank
10 Spindel
11 Spindelbank
12 Ballon
13 Achse
14 Spinnringantrieb
15 Steuerung
16 Magnetlagerung
17 vertikale Richtung
18 radiale Richtung
19 Seite
20 Sensor
21 lagerloser Motor
22 pneumatische Verdichtungseinrichtung
23 Klemmwalze
24 Umlenkrolle
25 Gleit- und/oder Umlenkfläche
26 Balloneinengungsring
27 Umlenköse

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Spinnstelle (1 ) für eine Ringspinnmaschine, zum Herstellen eines Garns (8) aus einem Faserverband (3), mit
- einem Streckwerk (2) zum Verstrecken des Faserverbands (3), welches wenigstens ein Ausgangswalzenpaar (4) aufweist,
- einem auf einer Ringbank (9) angeordneten Spinnring (5) und
- einer auf einer Spindelbank (11 ) angeordneten Spindel (10), dadurch gekennzeichnet, dass
- der Spinnring (5) rotierbar um eine vertikale Achs
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lagert ist,
- die Spinnstelle (1 ) einen Spinnringantrieb (14) für den Spinnring (5) und eine Steuerur
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Steuerung einer Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) um die vertikale Achse (13) aufweist, wobei die Steuerung (15) die Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) derart regelt, dass während eines Spinnprozesses zwischen dem Ausgangswalzenpaar (4) des Streckwerks (2) und dem Spinnring (5) immer die gleiche Anzahl von Ballonen (12) entsteht, wobei die Anzahl von Ballonen (12) grösser als 1 ist.
2. Spinnstelle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie einen auf dem Spinnring (5) angeordneten freien Ringläufer (7) zum Führen und/oder Umlenken des Faserverbands (3) aufweist.
3. Spinnstelle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnring (5) an einer dem Streckwerk (2) abgewandten Seite (19) eine Gleit- und/oder Umlenkfläche (25) zum Führen und/oder Umlenken des Faserverbands (3) aufweist.
4. Spinnstelle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnring (5) eine Umlenköse (27) oder eine Umlenkrolle (24) zum Führen und/oder Umlenken des Faserverbands (3) aufweist.
5. Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnringantrieb (14) als Elektromotor ausgebildet ist, wobei der Spinnring (5) vorzugsweise als Rotor des Elektromotors ausgebildet ist.
6. Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Magnetlagerung (16), wobei der Spinnring (5) in radialer (18) und/oder vertikaler Richtung (17) durch die Magnetlagerung (16) gelagert ist.
7. Spinnstelle (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnringantrieb (14) und die Magnetlagerung (16) als magnetgelagerter Motor (21 ) ausgebildet sind.
8. Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (20) zur Messung einer Spannung des Faserverbands (3).
9. Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Balloneinengungsring (26).
10. Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckwerk (2) eine mechanische und/oder eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung (22) umfasst.
11 . Spinnstelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Ballone (12) 2, 3, 4 oder 5 beträgt.
12. Verfahren zum Betreiben einer Spinnstelle (1 ) einer Ringspinnmaschine, bei dem ein Gan us einem Faserverband (3) hergestellt wird, wobei - der Faserverband (3) von einem Streckwerk (2) verstreckt wird und anschliessend entlang eines Spinnrings (5) auf einen Kops (6) geführt wird, die auf einer Spindel (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Spinnring (5) zu einer Rotation um eine vertikale Achse (13) angetrieben wird, wobei
- eine Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) derart geregelt wird, dass während eines Spinnprozesses zwischen dem Streckwerk (2) und dem Spinnring (5) immer die gleiche Anzahl an Ballonen (12) entsteht, wobei
- die Anzahl von Ballonen (12) grösser als 1 ist. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn (8) über eine Gleit- und/oder Umlenkfläche (25), durch einen freien Ringläufer (7), eine Umlenköse (27) oder eine Umlenkrolle (24) des Spinnrings (5) geführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringbank (9), auf der der Spinnring (5) angeordnet ist und/oder ei
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ndelbank (11 ), auf der die Spindel (10) angeordnet ist, in vertikaler Richtung (17) bewegt wird und die Position der Ringbank (9) und/oder die Position der Spindelbank (11 ) erfasst und bei der Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Spinnrings (5) berücksichtigt werden.
PCT/EP2023/057603 2022-03-28 2023-03-24 Spinnstelle für eine ringspinnmaschine sowie verfahren zum betreiben einer spinnstelle für eine ringspinnmaschine WO2023186722A1 (de)

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