Verfahren zum Anspinnen eines Fadens sowie Rotorspinnmaschine zur
Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Anspinnen des Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie
eine Rotorspinnmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.
Mit steigenden Anforderungen an den Garnherstellungsprozess werden
auch an die Erzeugung der Anspinner immer höhere Ansprüche gestellt. Der
Vorgang der Bildung von Anspinnern nach Fadenunterbrechungen, das Anspinnen, wird
an den einzelnen Spinnstellen der Offenend-Rotorspinnmaschinen üblicherweise
von einem entlang der Spinnmaschine wandernden Anspinnaggregat, dem so genannten
Anspinnwagen, vorgenommen. Die Steuerung des Anspinnvorganges erfolgt mittels eines
Anspinnprogrammes.
Die Qualität von Anspinnern hinsichtlich ihrer Optik und Festigkeit
wird durch eine optimale Parametrisierung des Anspinnprogrammes maßgeblich
beeinflusst. Der sehr aufwändige Vorgang der Ermittlung der optimalen Anspinnparameter
muss bislang nach jedem Partiewechsel und nach jeder Änderung von Spinnparametern,
wie beispielsweise einer Änderung des Verzuges, des Drehungsbeiwertes, der
Rotordrehzahl und dergleichen, durchgeführt werden. Auch bei erfahrenen Anwendern
kann eine ausreichend gute Einstellung oft erst nach Stunden gefunden werden. Erschwert
wird diese Aufgabe bei der Ausspinnung feiner Garne mit hohen Garnnummern. Bei den
geringen Fadendurchmessern, zum Beispiel 0,2 mm bei einer Garnnummer Nm 50, ist
es ohne eine maschinelle Visualisierung des Fadendurchmessers dem Anwender nicht
mehr möglich, die auftretenden Abweichungen im 100stel-Millimeterbereich visuell
zu erfassen.
Eine wesentliche Ursache für den Optimierungsaufwand liegt in
dem Umstand begründet, dass beim Anspinnen der Faserfluss nur verzögert
und nicht zu 100 % zur Verfügung steht. Dies ist auf den prinzipiellen Ablauf
beim Anspinnen zurückzuführen.
So wird nach einem das Anspinnen auslösenden Vorgang, wie zum
Beispiel nach einem Fadenbruch oder einem Spulenwechsel, der Faserbandeinzug abgeschaltet.
Die nachlaufende Auflösewalze löst jedoch noch Fasern aus dem Faserbart
heraus. Um beim Anspinnen gleiche Bedingungen und damit eine möglichst gleiche
Voreinspeisemenge zu erreichen, wird vor jedem Anspinnen der Faserbart egalisiert.
Bis zum Anspinnen werden weiterhin Fasern aus dem Faserbart ausgekämmt, wodurch
der Faserbart eingekürzt wird.
Die Voreinspeisung zur Bildung eines Faserringes erfolgt während
einer vorbestimmten Zeit und wird dann abgeschaltet. Dabei lässt sich die Menge
der eingespeisten Fasern neben der Zeitdauer der Voreinspeisung auch durch die Einstellung
der Einzugsgeschwindigkeit steuern. Der Vorgang des Anspinnens beginnt mit dem Rotorstart.
Mit dem Erreichen einer voreingestellten Anspinnrotordrehzahl beginnt eine Einspeisung
von Fasern. Dabei tritt eine gewisse Verzögerung im Erreichen des erforderlichen
Faserflusses auf und ruft gegebenenfalls eine Durchmesserabweichung nach dem Anspinner
hervor. Deshalb wird die Fasereinspeisung bereits kurz vor dem Start des Fadenabzuges
wieder eingeschaltet. Die Abzugsgeschwindigkeit hat dann einen Wert, der der momentanen
Rotordrehzahl bei Aufrechterhaltung der gewünschten Drehung des ausgesponnenen
Fadens entspricht. Bis zum Erreichen der Betriebsrotordrehzahl folgt die Abzugsgeschwindigkeit
der Erhöhung der Rotordrehzahl.
Neben dem Nachlauf des Faserflusses nach Abschalten des Einzuges und
dem verzögerten Anlauf nach Einschalten des Einzuges kann der Faserfluss auch
bei Erhöhung der Einzugsgeschwindigkeit mit Verzögerung reagieren. Dies
kann dazu führen, dass nach dem Anspinner Durchmesserabweichungen des Fadens
auftreten. Um diese unerwünschten Durchmesserabweichungen zu vermeiden, wird
eine so genannte Einzugsaufaddierung vorgenommen.
Beim Anspinnen wird über die Einzugsaufaddierung versucht sicherzustellen,
dass zu jedem Abzugszeitpunkt 100 % der erforderlichen Fasermenge im Rotor vorhanden
ist. Die Einzugsaufaddierung gleicht dabei den vorübergehenden Fehlbetrag durch
eine höhere Einzugsgeschwindigkeit aus. Hierbei wird ein linearer Anstieg des
Faserstromes vorausgesetzt. Die Optimierung des Anspinners setzt die Kenntnis unter
anderem der Parameter: Aufaddierungslänge, Aufaddierungsmenge und Voreilzeit
des Einzuges voraus, wobei die notwendige Voreilzeit des Einzuges bei vorgegebener
Spinngeometrie als konstant angenommen wird. Durch geeignete technische Hilfsmittel
sowie die Verwendung einer Software zur Visualisierung des Anspinnerprofiles ist
man in der Lage, die Aufaddierungslänge zu ermitteln.
Aus der DE 199 55 674 A1
ist eine Anspinnvorrichtung bekannt, die zur Bestimmung des für die Kompensation
der Durchmesserabweichung erforderlichen Länge der Einzugsaufaddierung aus
der ermittelten Länge der Durchmesserabweichung eingerichtet
ist. Hierzu wird eine vorgebbare Anzahl von Testanspinnern ohne Einzugsaufaddierung,
jedoch mit reduziertem Verzug erzeugt, deren Anzahl in Abhängigkeit von der
Höhe des Nennverzuges bestimmt wird.
Dabei geht die DE 199 55 674
A1 von einem Stand der Technik aus, bei dem ebenfalls der Fadendurchmesser
im Bereich des Anspinners ausgewertet wird. Allerdings wird dort von vornherein
mit einer Einzugsaufaddierung gearbeitet, um möglichst von Beginn an Anspinner
zu erhalten, die zumindest verwertbar sind.
Als Startpunkt für die Aufaddierung wird ein Erfahrungswert herangezogen,
der auf der mittleren Stapellänge basiert. Bei Stapellängenverteilungen
von Naturfasern, die entsprechend schwanken, führt dies von vornherein zu einer
relativ hohen Ungenauigkeit. An diesen ersten Anspinner schließt sich eine
längere Optimierungsphase an, bei der zusätzliche Einflüsse, wie
Auflösewalzengarnitur, Auflösewalzendrehzahl, Rotorhochlaufzeit etc.,
kompensiert werden sollen, was die empirische Ermittlung relativ langwierig werden
lässt. Außerdem ist das Ergebnis dieser Optimierung nur mit sehr hohem
Aufwand einigermaßen zufrieden stellend.
Demgegenüber stellt die DE
199 55 674 A1 einen Algorithmus vor, durch den die Länge der Dünnstelle
anhand von Testanspinnern ermittelt wird, die ohne Einzugsaufaddierung hergestellt
wurden. Damit diese Testanspinner mit ausgeprägter Dünnstelle am Ende
des Anspinners überhaupt entstehen können, wird für diese Testanspinner
der Verzug reduziert, um ein anspinnbares Fadenende zu erhalten. Diese Verzugsreduzierung
muss durch einen geeigneten Algorithmus wieder herausgerechnet werden, um die tatsächlichen
Werte für die Dünnstelle zu erhalten.
Grundaussage der DE 199 55
674 A1 ist, dass ausschließlich die Länge der Dünnstelle
für die Ermittlung der Einzugsaufaddierung herangezogen werden soll. Dazu wird
ein mittlerer Testanspinner aus einer Vielzahl einzelner Testanspinner errechnet
und der Anstieg der Fadenstärke durch eine Gerade wiedergegeben, deren Schnittpunkt
mit der die normale Fadenstärke wiedergebenden Horizontalen das Ende der Dünnstelle
verkörpern soll. Die Distanz zwischen Beginn des Anspinners und dieser Schnittstelle
wird dann als Aufaddierungslänge definiert und danach die Aufaddierung ermittelt.
Diese Lösung stellt zwar eindeutig eine Verbesserung gegenüber dem zuvor
charakterisierten Stand der Technik dar, ist aber hinsichtlich der Annäherung
an das Optimum des Anspinners verbesserungsbedürftig. Die zur Bestimmung der
Einzugsaufaddierung notwendige Aufaddierungshöhe muss jedoch anschließend
empirisch ermittelt werden, was mit unerwünschten Ungenauigkeiten behaftet
ist.
Wegen der auftretenden Ungenauigkeiten kann das Ergebnis dieser Messungen
jedoch nicht auf andere, zur Verarbeitung des gleichen Faserbandmaterials vorgesehene
Maschinen übertragen und zur Einstellung der Anspinnparameter herangezogen
werden.
Alternativ kann die Bestimmung des Faserflussverhaltens unter Laborbedingungen
durch Videoaufzeichnungen des Faserflusses im Faserleitkanal erfolgen. Der hohe
technische Aufwand gestattet es nicht, dieses Verfahren an jeder Maschine anzuwenden.
Des Weiteren ist die Bestimmung des Faserflussverhaltens bei jeder Änderung
des Faserbandes erneut durchzuführen.
Darüber hinaus werden mit beiden Verfahren die tatsächlichen
Auswirkungen des Faserflussverhaltens auf den Faden nicht erfasst, da die Bestimmung
des Faserflusses nicht am Ort der Fadenbildung erfolgen kann, weil das Innere des
Rotors zu Messzwecken im Betrieb nicht zugänglich ist.
Zudem vernachlässigen beide Verfahren die im Rotor stattfindende
Rückdoublierung.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Anspinnen des Fadens bereitzustellen, durch dass die Parametrisierung eines Anspinnvorganges
vereinfacht wird sowie eine Rotorspinnmaschine vorzuschlagen, die zur Durchführung
des Verfahrens eingerichtet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Rotorspinnmaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 13 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass in der Messphase sukzessive
mehr als fünf Anspinner erzeugt werden, dass die Koordinaten der Messwerte
gemeinsam mit den zugehörigen Messwerten aus den einzelnen Messungen der Anspinner
einer Auswertung zur Mittelung und zur Bestimmung einer Faserbandfunktion
unter Berücksichtigung des für die Messwerte reduzierten Verzuges zugeführt
werden, die das Faserflussverhalten in Form der jeweils dem Rotor zugeführten
Faserbandmenge in Abhängigkeit vom Transportweg des Faserbandeinzuges wiedergibt,
und dass aus dem rotordrehzahlabhängigen Hochlauf des Fadenabzuges mittels
der Faserbandfunktion zeitversetzt die Geschwindigkeit des Faserbandeinzuges so
gesteuert wird, dass die sich aus der Faserbandfunktion ergebende Faserfehlmenge
durch dynamische Einzugsaufaddierung in Höhe und Länge ausgeglichen wird.
Die nach der Messphase bestimmte Faserbandfunktion ermöglicht
die Bestimmung des zu jedem Einzugsweg zur Verfügung stehenden Faserbandgewichtes
und die sich aus diesem Einzugsweg ergebende momentane Geschwindigkeit des Einzuges
bei beliebigen Kombinationen von Einstellungen der Spinnparameter. Dabei berücksichtigt
die erfindungsgemäß bestimmte Faserbandfunktion das einer Reihe von Einflüssen
unterliegende Faserflussverhalten, deren Haupteinfluss sich aus den natürlichen
kurz- und langwelligen Streuungen des Faserbandes ergibt und sich im Entstehungsort
des Fadens, im Spinnrotor auswirkt. Durch die Bestimmung der Faserbandfunktion kann
die Parametrisierung des Anspinnvorganges erheblich vereinfacht werden, da das maßgeblich
den Anspinnvorgang beeinflussende Faserflussverhalten durch diese Funktion berücksichtigt
wird. Ein in besonderer Weise geschultes und erfahrenes Personal, das die Parameter
empirisch bestimmen muss, beziehungsweise das Erfordernis zur Bestimmung der Parameter
aufwändige Laboruntersuchungen und Messequipment, wie es im Stand der Technik
notwendig ist, ist nicht erforderlich. Durch die dynamische Einzugsaufaddierung
der fehlenden Faserbandmenge, die sich am Verlauf der Faserbandfunktion orientiert,
wird eine hohe Qualität des Anspinners erreicht. Die Faserbandfunktion beschreibt
das Faserflussverhalten am Ort der Garnbildung, im Rotor, und berücksichtigt
die im Rotor stattfindende Rückdoublierung des sich bildenden Fadens.
Darüber hinaus kann aus der Faserbandfunktion ein Faserbandkennwert
berechnet werden, der von einer Variation der Spinnparameter und/oder Spinnmittel
unabhängig ist und das Faserflussverhalten wiedergibt. Der Faserbandkennwert
dient der vereinfachenden Beschreibung der Faserbandfunktion. Daher ist eine erneute
Berechnung des Faserbandkennwertes beziehungsweise Bestimmung der Faserbandfunktion
nur bei einer Faserbandänderung infolge eines Partiewechsels mit anderem Faserbandmaterial
erforderlich, da sich das Faserflussverhalten in Abhängigkeit vom verwendeten
Faserbandmaterial verändern kann. Werden nur die Spinnparameter und/oder die
Spinnmittel, wie beispielsweise der Rotor, die Auflösewalzendrehzahl, den Drehungsbeiwert
oder der Verzug verändert, ohne das Faserbandmaterial zu verändern, so
ist eine Wiederholung der Bestimmung des Faserbandfunktion nicht mehr erforderlich,
da der Faserbandkennwert beziehungsweise die Faserbandfunktion auch für veränderte
Spinnparameter, wie den Verzug, die Rotordrehzahl, den Drehungsbeiwert und dergleichen,
oder Spinnmittel seine Gültigkeit behält. Durch eine Automatisierung der
Bestimmung des Faserflussverhaltens und der Bestimmung der Faserbandfunktion beziehungsweise
des diese beschreibenden Faserbandkennwertes kann es auch unerfahrenem Bedienpersonal
ermöglicht werden, Anspinner hoher Qualität zu erzeugen, ohne eine aufwändige
Optimierungsphase durchführen zu müssen. Es muss lediglich ein Vorgang
eingeleitet werden, der die Bestimmung der Faserbandfunktion durchführt. Durch
die Erzeugung des Fadenprofiles eines gemittelten Anspinners ist die Bestimmung
eines zuverlässigen Faserbandkennwertes bereits nach wenigen in der Messphase
herzustellenden Anspinnern erreichbar.
Der Zeitversatz zwischen Fadenabzug und Faserbandeinzug, der sich
aus der geometrischen Struktur der am Spinnprozess beteiligten Baugruppen ergibt,
kann durch Messung ermittelt werden. Hierbei können die Geschwindigkeitsverläufe
des Einzugantriebes und des Abzugantriebes während der Messphase unter Berücksichtigung
des Verzuges synchronisiert werden. Dadurch wird der Einfluss der beim Einschalten
des Antriebes des Faserbandeinzuges auftretenden Verzögerung berücksichtigt.
Die Geschwindigkeit des Einzugantriebes berechnet sich in Abhängigkeit von
der Rotordrehzahl im Zeitpunkt des Abzuges, der Drehung und dem Verzug. Zur Bestimmung
der Rotordrehzahl im Zeitpunkt des Abzuges kann die gemessene Drehzahlsteigerung
des Rotors während des Hochlaufs herangezogen werden.
Insbesondere sollte der in der Messphase reduzierte Verzug derart
gewählt werden, dass der Durchmesser des ausgesponnenen Fadens nicht kleiner
als 70% des gemittelten Fadendurchmessers ist. Somit wird sichergestellt, dass die
in der Messphase erzeugten Durchmesserabweichungen nach dem Anspinner eine hinreichende
Ausprägung aufweisen, die eine geeignete Beurteilung des aus den Anspinnern
gemittelten Anspinnerprofiles erlauben. Zu große Verzüge würden zu
einem flachen Anstieg des Anspinnerprofiles nach der Dünnstelle des gemittelten
Anspinners führen und ein Anspinnen erschweren, während bei zu kleinen
Verzügen der Anstieg innerhalb des ersten Rotorumfanges liegt und somit der
Anstieg des Anspinnerprofiles nach der Dünnstelle des gemittelten Anspinners
durch diesen verdeckt wird. Vorzugsweise werden die Spinnverzüge halbiert.
Des Weiteren sollten die in der Messphase erzeugten Anspinner verworfen
werden. Hierzu können die während der Messphase erzeugten Anspinner nach
deren Erfassung durch eine Absaugeinrichtung abgesaugt werden. Dadurch wird gewährleistet,
dass die in der Messphase mit dem reduzierten Verzug erzeugten Anspinner nicht auf
die herzustellende Kreuzspule gelangen. Alternativ können die während
der Messphase erzeugten Anspinner vor dem nächsten Anspinnvorgang von der Spule
abgewickelt werden.
Weiterhin kann die Sensoreinrichtung vor jedem Anspinnvorgang kalibriert
werden. Auf diese Weise lassen sich äußere Einflüsse, hervorgerufen
beispielsweise durch Avivage oder Feinstaub und dergleichen, die die Messgenauigkeit
in Form einer Grundabschattung beeinflussen, berücksichtigen.
Insbesondere sollte in der Messphase für den jeweiligen Anspinner
eine Fadenlänge vermessen werden, die in Abhängigkeit vom gewählten
Verzug einer Mindestfaserbandlänge entspricht. Dies dient dazu, alle auftretenden
Schwankungen des Fadendurchmessers, beispielsweise Dick- und Dünnstellen des
Fadens, die durch die natürlichen Durchmesserschwankungen des Faserbandes hervorgerufen
werden können, oder dergleichen, über eine Fadenlänge hinweg zu erfassen,
die auf Grund des gewählten Verzuges einem bestimmten Faserbandeinzug entspricht.
Vorzugsweise kann die Faserbandfunktion als eine Exponentialfunktion
definiert werden, insbesondere als eine e-Funktion. Die zur Beschreibung der Faserbandfunktion
zu Grunde gelegte Exponentialfunktion gibt den Verlauf des Fadenprofiles des gemittelten
Anspinners genauer wieder, als die gemäß dem Stand der Technik durchgeführte
Linearisierung der Fadendurchmesserabweichung im Bereich nach dem Anspinner, und
ist somit besser zur Beschreibung des Faserflussverhaltens geeignet.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann die Faserbandfunktion zur Kompensation von Fadendurchmesserschwankungen in
Abhängigkeit von verschiedenen Schwellwerten berechnet werden.
Gemäß Anspruch 13 wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung
zur Durchführung der Messphase und der Auswertung zur Mittelung und zur Bestimmung
der Faserbandfunktion eingerichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung
lässt sich der Automatisierungsgrad für das automatische Anspinnen steigern.
Zudem wird die Parametrisierung des Anspinnvorganges vereinfacht und ist gegenüber
dem Stand der Technik schneller durchführbar.
Hierzu kann die mindestens eine Spinnstelle als eine zur Durchführung
des Verfahrens eingerichtete Pilotspinnstelle ausgeführt sein, die zur Ermittlung
der Faserbandfunktion bei einer Änderung des verwendeten Faserbandes dient.
An der Pilotspinnstelle kann für einen anstehenden Partiewechsel, bei dem ein
Faserband mit anderen Eigenschaften zum Einsatz kommt, als das bis dahin verarbeitete
Faserband, die Faserbandfunktion ermittelt werden. Aus der für das Faserband
ermittelten Faserbandfunktion beziehungsweise dem diese beschreibenden Faserbandkennwert
werden die Anspinnparameter bestimmt und anschließend an die Spinnstellen,
an denen das neue Faserband verarbeitet werden soll, weitergeleitet. Es kann sowohl
eine einzelne Spinnstelle für die gesamte Rotorspinnmaschine als auch eine
Spinnstelle je Sektion der Rotorspinnmaschine als Pilotspinnstelle ausgeführt
sein.
Durch die Automatisierung der Bestimmung des Faserflussverhaltens
und der Berechnung des die Faserbandfunktion beschreibenden Faserbandkennwertes
wird es auch unerfahrenem Bedienpersonal ermöglicht, Anspinner hoher Qualität
zu erzeugen, ohne eine aufwendige Optimierungsphase durchführen zu müssen.
Es muss lediglich ein Vorgang an der Steuereinrichtung eingeleitet werden, der die
automatische Ermittlung der Faserbandfunktion durchführt. Durch die automatische
Erzeugung des Fadenprofiles eines gemittelten Anspinners kann eine zuverlässige
Faserbandfunktion beziehungsweise ein diese beschreibender Faserbandkennwert nach
wenigen in der Messphase herzustellenden Anspinnern ermittelt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
die Steuerungseinrichtung die Messung und Mittelung des Referenzfadens steuern.
Der auf diese Weise ermittelte Referenzfadendurchmesser dient als Basis zur Normierung
der in der nachfolgenden Messphase gemessenen Fadendurchmesser der Anspinner. Somit
liegt in der Messphase ein zur Berechnung des Faserbandkennwertes zu Grunde zu legender
Referenzfadendurchmesser vor, der als Grundlage bei der Beurteilung der Fadendurchmesserabweichung
beim Anspinnen dient. Des Weiteren kann die Steuerungseinrichtung die Messung, Auswertung
und Mittelung der Fadendurchmesser der mindestens fünf in der Messphase erzeugten
Anspinner steuern. Somit erfolgt die Aufnahme, Auswertung und Bearbeitung der ermittelten
Daten an einer zentralen Stelle der Rotorspinnmaschine.
Vorzugsweise kann die Steuerungseinrichtung über eine Wirkverbindung
mit einer Steuervorrichtung der jeweiligen Spinnstelle verbunden sein, beispielsweise
in Gestalt eines Bussystems oder durch drahtlos kommunizierende Vorrichtungen. Weiterhin
kann die Rotorspinnmaschine mindestens eine Anspinnvorrichtung umfassen, in die
die Steuerungseinrichtung integriert ist. Alternativ kann jede Spinnstelle eine
Anspinnvorrichtung umfassen, in die die Steuerungseinrichtung integriert ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Darstellungen
der Figuren erläutert.
Es zeigt:
1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer
Spinnstelle einer Offenend-Rotorspinnmaschine;
2 ein gemitteltes Anspinnerprofil aus einer Vielzahl
von Anspinnern;
3 das gemittelte Anspinnerprofil gemäß
2 mit darin eingezeichneten unterschiedlichen Tau-Werten;
4 den Verlauf eines Faserbandkennwertes für das
gemittelte Anspinnerprofil;
5 einen Verlauf einer Faserbandfunktion für das
gemittelte Anspinnerprofil.
In 1 ist schematisch in Seitenansicht
eine Hälfte einer Kreuzspulen herstellenden Offenend-Rotorspinnmaschine, dargestellt.
Derartige Rotorspinnmaschinen verfügen, wie bekannt, zwischen
ihren (nicht dargestellten) Endgestellen über eine Vielzahl gleichartiger Spinnstellen
1, deren Komponenten einzelmotorisch angetrieben werden. Die Spinnstelle
1 weist eine Auflöseeinrichtung 2 auf, in die mittels der
Einzugswalze 4 ein Faserband 5 eingeführt wird. Der Antrieb
der Einzugswalze 4 erfolgt durch einen stufenlos regelbaren Einzugsmotor
3.
Das Faserband 5 wird einer sich im Gehäuse
6 drehenden, einzelmotorisch angetriebenen Auflösewalze
7 vorgelegt, die das zugeführte Faserband 5 in einzelne Fasern
8 auflöst.
Die vereinzelten Fasern 8 gelangen durch den Faserleitkanal
9 auf die kegelförmig ausgebildete Rutschfläche 10 eines
Spinnrotors 11 und von dort in die Fasersammelrille 12. Aus der
Fasersammelrille 12 wird der ausgesponnene Faden 16 durch das
Fadenabzugsrohr 17 hindurch in Richtung des Pfeiles 18 mithilfe
einer Abzugsrichtung 19 abgezogen. Der Spinnrotor 11 ist auf einer
Welle 13 befestigt, die vorzugsweise als Außenläufer eines einzelmotorischen
Antriebes 14 ausgebildet ist.
Die Abzugsvorrichtung 19 für den gesponnenen Faden
16 weist ein Walzenpaar auf, zwischen denen der abzuziehende Faden
16 geführt wird. Während des normalen Spinnbetriebes folgt der
Faden 16 nach der Abzugsvorrichtung 19 der unterbrochenen Linie
15 und wird fortlaufend auf eine hier nicht dargestellte Kreuzspule aufgewickelt.
Zum automatischen Anspinnen wird den Spinnstellen 1 jeweils ein längs
der Rotorspinnmaschine verfahrbares Anspinnaggregat zugestellt, das den automatischen
Anspinnvorgang durchführt. Das Anspinnaggregat ist hier aus Vereinfachungsgründen
nicht näher dargestellt. In einer alternativen Ausführung der Rotorspinnmaschine
ist vorgesehen, dass jede Spinnstelle geeignete Vorrichtungen aufweist, die das
automatische Anspinnen durchführen, ohne dass es des Einsatzes eines oder mehrerer
verfahrbarer Anspinnaggregate bedarf.
Nach Beendigung des Anspinnvorganges kann überprüft werden,
ob ein ordnungsgemäßes Anspinnen erfolgt ist. Dazu wird der Faden
16 streckenweise im Anspinnaggregat geführt, was durch die Fadenauslenkung
zwischen der Abzugsvorrichtung 19 und einem Fadenführer
20 schematisch angedeutet wird. Der Faden 16 verläuft hier
im nicht näher dargestellten Anspinnaggregat zwischen zwei weiteren Fadenführern
21 und 22 durch eine Sensoreinrichtung 23, mit der der
Fadendurchmesser während des Anspinnvorganges fortlaufend gemessen wird. Die
Prüfsignale für die längenbezogenen Fadendurchmessermesswerte werden
einer Steuerungseinrichtung 24 des Anspinnaggregates zugeführt. Dem
Fadenführer 20 ist ein Reiniger 25 im Fadenlauf nachgeordnet.
Der Reiniger 25 umfasst eine Sensoreinrichtung 23, die das Auftreten
von Durchmesserschwankungen des Fadens überwacht und erforderlichenfalls ein
Fadenunterbrechungssignal ausgibt. Wird von dem Reiniger 25 eine Fadenunterbrechungssignal
ausgegeben, führt dies zu einer Einzugsunterbrechung des Faserbandes
5.
In alternativer Ausführung können der Reiniger
25 und die Sensoreinrichtung 23 als eine zusammengehörige
Baugruppe ausgeführt sein, die an jeder Spinnstelle 1 vorgesehen ist.
Die Anordnung dieser Baugruppe kann vorzugsweise im Bereich zwischen dem Fadenabzugsrohr
17 und der Abzugsvorrichtung 19 vorgesehen sein. Der ausgesponnene
Faden 16 wird durch die Abzugsvorrichtung 19 unter Spannung gehalten,
wodurch eine genaue Messung des Fadendurchmessers gewährleistet ist.
Die Überprüfung des Fadendurchmessers erfolgt während
des Hochlaufes des Spinnrotors 11 am beschleunigten Faden 16.
Nach dem Anspinnen wird der Faden 16, entsprechend der sich steigernden
Spinnrotordrehzahl, mit einer zunehmenden Geschwindigkeit aus dem Fadenabzugsrohr
17 mittels der Abzugsvorrichtung 19 abgezogen. Damit die Messfrequenz
der Sensoreinrichtung 23 auf die sich ändernde Geschwindigkeit des
beschleunigten Fadens 16 eingestellt werden kann, werden von der von einem
Antrieb 26 angetriebenen Fadenabzugswalze der Abzugsvorrichtung
19 mittels eines Sensors 27 Impulse abgegriffen. Diese Impulse
geben Auskunft über die Abzugsgeschwindigkeit und die Länge des Fadens
16. Die Sensorsignale werden der Steuerungseinrichtung 24 zugeleitet,
welche die Messfrequenz des Sensors 27 steuert und sie der Fadenabzugsgeschwindigkeit
anpasst. Die Ermittlung der Fadenabzugsgeschwindigkeit kann alternativ beispielsweise
durch berührungslose Messung direkt am Faden 16 erfolgen. Die Steuerungseinrichtung
24 ist mit einer Steuervorrichtung 28 der Spinnstelle
1 verbunden. Die Steuervorrichtung 28 ist über die Leitung
29 mit weiteren Modulen der Rotorspinnmaschine verbunden.
Der Vorgang des automatischen Anspinnens setzt eine optimale Parametrisierung
des von dem Anspinnaggregat abzuarbeitenden Anspinnprogramms voraus. Um den Vorgang
der Parametrisierung zu vereinfachen und zu automatisieren, wird erfindungsgemäß
zur automatischen Parametrisierung eine Faserbandfunktion bestimmt, die das Faserflussverhalten
beschreibt, wobei das Flussverhalten hauptsächlich durch die natürlichen
kurz- und langwelligen Streuungen des Faserbandes 5 beeinflusst wird. Die
Faserbandfunktion gibt das Faserflussverhalten in Form der jeweils dem Spinnrotor
11 zugeführten Faserbandmenge in Abhängigkeit vom Transportweg
des Faserbandeinzuges wieder.
Zur Bestimmung der das Faserflussverhalten beschreibenden Faserbandfunktion
wird vorab in einer Testphase zunächst eine Fadenlänge von mindestens
400 m ausgesponnen. Über diese Fadenlänge wird der Fadendurchmesser durch
die Senuorvorrichtung 23 gemessen und an die Steuerungseinrichtung
24 weitergeleitet.
Aus den in der Testphase erhaltenen Messwerten für die Fadendurchmesser
wird ein Mittelwert gebildet, der zur weiteren Beurteilung als Referenzfadendurchmesser
herangezogen wird. Der Referenzfadendurchmesser, der einen Fadendurchmesser von
100 % repräsentiert, wird zur Normierung von nachfolgend gemessenen Fadendurchmessern
verwendet. Für den erforderlichen Anspinner des herzustellenden Referenzfadens
wird die Einzugsaufaddierung während der Testphase in aus dem Stand der Technik
bekannten Weise eingestellt (Raasch et. al. „Automatisches Anpinnen beim
OE-Rotorspinnen", Melliand Textilberichte 4/1989, Seiten 251–256).
Die nachfolgende Messphase wird im Gegensatz zur vorangehenden Testphase
ohne Einzugsaufaddierung durchgeführt. Um das Anspinnen ohne Einzugsaufaddierung
zu ermöglichen, wird der Verzug reduziert, wobei der Fadendurchmesser der nach
dem Anspinner entstehenden Durchmesserabweichung nicht weniger als 70 % des Referenzfadendurchmessers
betragen sollte. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Verzug um 50
% reduziert, indem die Einzugsgeschwindigkeit des Faserbandes 5 verdoppelt
wird.
Damit gewährleistet ist, dass mit dem Beginn des Fadenabzuges
stets die erforderliche Fasermenge zum Ausspinnen im Spinnrotor 11 bereit
steht, muss der Einzug dem Abzug um eine definierte Zeitspanne vorauseilen. Der
Verlauf der Hochlauffunktion des Einzugmotors 3 folgt nahezu exakt dem
Verlauf der Hochlauffunktion des Antriebes 26 der Abzugsvorrichtung
19. Um den übereinstimmenden Geschwindigkeitsverlauf sowie die damit
verbundene Genauigkeit der nachfolgenden Messungen in der Messphase sicherzustellen,
werden die Geschwindigkeiten des Einzugmotors 3 und des Antriebes
26 synchronisiert. Die Einzugsgeschwindigkeit VEinzug berechnet
sich gemäß der Formel:
Hierin beschreiben die "Drehung" die Anzahl der Drehungen auf 1 Meter
Faden 16 und nRotor die Rotordrehzahl im Zeitpunkt des Abzuges.
Die Berechnung der Einzugsgeschwindigkeit VEinzug Setzt somit die Kenntnis
der Rotordrehzahl nRotor(StartAbzug) im Zeitpunkt des Abzuges des Fadens
16 voraus. Die Ermittlung der Rotordrehzahl nRotor(StartAbzug)
erfolgt durch eine Berechnung der zu erwartenden Rotordrehzahl in Abhängigkeit von
der Drehzahlsteigerung nach folgender Formel:
nRotor(StartAbzug) = nRotor(StartEinzug) + (nRotor(Steiqung)·Voreilzeit).
Hierin gibt nRotor(StartAbzug) die zu ermittelnde Rotordrehzahl
im Zeitpunkt des Beginns des Abzuges wieder, nRotor(StartEinzug) die
Rotordrehzahl im Zeitpunkt des Beginns des Einzuges und nRotor(Steigung)
beschreibt die Zunahme der Rotordrehzahl über den Zeitraum des Hochlaufens
des Spinnrotors 11 bis zum Erreichen der Betriebsdrehzahl hinweg. Die Voreilzeit
gibt die Zeitspanne an, um die der Einzugmotor 3 gegenüber dem Antrieb
26 der Abzugsvorrichtung 19 vorauseilen muss, um Fasermaterial
für den Anspinner bereitzustellen.
Vor dem Beginn der Messphase und nach jeder erfolgten Messung während
der Messphase wird eine Kalibrierung der Sensorvorrichtung 23 durchgeführt.
Dies geschieht derart, dass mit der Sensorvorrichtung 23 eine Messung durchgeführt
wird, ohne dass dieser der Faden 16 zugeführt wird, um so die bestehende
Grundabschattung auf Grund von Avivage oder sonstigen Verunreinigungen, wie feiner
Staubpartikel und dergleichen, zu bestimmen. Auf diese Weise werden die das Messergebnis
beeinflussenden Einflüsse bei den nachfolgenden Messungen des Fadendurchmessers
mittels der Sensoreinrichtung 23 berücksichtigt.
Zur Durchführung der nachfolgend beschriebenen Messphase werden
der Antrieb der aufzuspulenden Kreuzspule und der Fadenführer 20 außer
Betrieb gesetzt. Die in der Messphase erzeugten Anspinner und die sich an die Anspinner
anschließenden Fadenlängen werden über das Fadenabzugsrohr
17 abgeführt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der während
der Messphase neu ausgesponnene Faden 16 mit der halben Garnnummer nicht
als Anspinnfaden verwendet wird.
Die Messphase beginnt mit dem Start des Abzuges des Fadens
16, wenn der Rotor 11 die für das Anspinnen erforderliche
Mindestdrehzahl erreicht hat. Dabei werden cirka 7 Meter des Fadens 16
ausgesponnen und dessen Fadendurchmesser über die Sensorvorrichtung
23 aufgezeichnet. Anschließend werden jeweils die gemittelten Messwerte
der Fadendurchmesser der Messphase mittels des bereits in der Testphase bestimmten
Referenzfadendurchmessers normiert.
Die gesamte Messphase wird mindestens 5 mal wiederholt, um eine aussagekräftige
Faserbandfunktion bestimmen zu können. Aus den aufgezeichneten und normierten
Fadendurchmesserwerten der Anspinner wird ein gemittelter Anspinner gebildet. Zur
weiteren Auswertung bleibt dabei die Fadenlänge vor dem gemittelten Anspinner
unberücksichtigt und fließt in die nachfolgende Bestimmung der Faserbandfunktion
nicht ein. Zur Auswertung wird nunmehr ein Fadenprofil herangezogen, das mit dem
gemittelten Anspinner beginnt, wie in 2 dargestellt.
Der gemittelte Anspinner weist in seinem Verlauf des Fadenprofiles
eine deutliche Durchmesserabweichung auf, aus deren Verlauf nachfolgend die das
Faserflussverhalten beschreibende Faserbandfunktion berechnet wird. Der Verlauf
des Fadenprofiles des gemittelten Anspinners im Bereich der Durchmesserabweichung
lässt sich im Wesentlichen durch den Verlauf einer Exponentialfunktion, insbesondere
einer e-Funktion wiedergeben. In 5 sind der Verlauf
des Fadenprofiles des gemittelten Anspinners und der Verlauf der entsprechenden
Faserbandfunktion dargestellt.
Zur Bestimmung der Faserbandfunktion werden zunächst die X- und
Y-Koordinate des Minimalwertes des Fadenprofiles des gemittelten Anspinners ermittelt.
Anschließend erfolgt die Berechnung von Schwellwerten Y für verschiedene
prozentuale Abweichungen vom Referenzfadendurchmesser. Die Schwellwerte Y repräsentieren
verschiedene prozentuale Fadendurchmesser in Abhängigkeit von verschiedenen
Tau-Werten. Die Tau-Werte beschreiben den Verlauf der Exponentialfunktion. Die Berechnung
des Schwellwertes Y erfolgt nach der Formel:
Y(TauX) = (1 – e–Tau)·FadenmittelRotorhochlauf
Der Wert für das FadenmittelRotorhochlauf ergibt sich
aus dem gemittelten Fadendurchmesser der zweiten Unterphase, die nach dem Ende des
Rotorhochlaufes durchgeführt wurde, der zur Normierung auf den Referenzfadendurchmesser
bezogen wird. Die Berechnung erfolgt gemäß der Formel:
Nachdem die Schwellwerte Y für verschiedene Werte von Tau berechnet
wurden, werden die berechneten Schwellwerte Y mit dem tatsächlichen Verlauf
des Fadenprofiles des gemittelten Anspinners verglichen. Hierzu
wird bei einer Überschreitung der berechneten Schwellwerte Y die korrespondierende
X-Koordinate aus dem den Verlauf des Fadenprofiles des gemittelten Anspinners wiedergebenden
Diagramm (3) ermittelt. Auf diese Weise wird für
jeden Tau-Wert ein korrespondierender X-Wert ermittelt.
Um diese Zwischenergebnisse in einen vergleichbaren Zusammenhang zu
transferieren, wird zunächst die Fadenlänge s als Funktion in Abhängigkeit
von den Schwellwerten Y und den ermittelten Werten der X-Koordinate des jeweiligen
Schwellwertes Y für die jeweiligen Tau-Werte berechnet. Die Fadenlänge
s gibt den Abstand zwischen dem geringsten Fadendurchmesser und der X-Koordinate
beim Überschreiten des jeweiligen Schwellwertes Y wieder. Die Berechnung erfolgt
gemäß nachfolgender Faserbandfunktion:
Anschließend wird aus allen mittels der Faserbandfunktion berechneten
Fadenlängen s(X, Y) ein Fadenlängenmittelwert sM gebildet.
Der Fadenlängenmittelwert sM wird durch den in der Messphase verwendeten
reduzierten Verzug dividiert, woraus sich ein Faserbandkennwert sFBK(X,
Y) für ein Tau ergibt.
Hierzu werden, wie in 4 dargestellt,
die gemäß der Faserbandfunktion s(X, Y) bestimmten Faserbandkennwert sFKB(X,
Y) über die Anzahl der Anspinnversuche aufgetragen. Der sich in etwa ab dem
zehnten Anspinnversuch ergebende Faserbandkennwert bewegt sich um einen konstanten
Wert, so dass der Faserbandkennwert als näherungsweise konstant angenommen
werden kann.
Über den Faserbandkennwert lässt sich nunmehr für jeden
Einzugsweg SEinzug des Faserbandes 5 das zur Verfügung
stehende Faserbandgewicht ISTFaserbanagewicht berechnen. Die Berechnung
erfolgt gemäß der Formel:
Um sicherzustellen, dass beim Anspinnen zu jedem Abzugszeitpunkt die
aktuell benötigte Fasermenge im Spinnrotor 11 vorhanden ist, muss,
wie bereits beschrieben, der Einzugmotor 3 dem des Antrieb 26
der Abzugsvorrichtung 19 um die erforderliche Auskämmzeit vorauseilen.
Grundsätzlich folgt die Antriebsfunktion des Einzugmotors 3 der Antriebsfunktion
des Antriebes 26. Hierzu ist es erforderlich, die Antriebsfunktion des
Antriebes 26 der Abzugsvorrichtung 19 für die Antriebsfunktion
des Einzugmotors 3 nachzubilden. Dabei sind neben der Beschleunigungsfunktion
auch Funktionszusätze zu berücksichtigen, wie zum Beispiel die Zusatzdrehung,
die zu einer Verringerung der Abzugsgeschwindigkeit gegenüber der Rotordrehzahlen
nRotor führt, wenn es aufgrund der niedrigeren Rotordrehzahlen beim
Anspinnen dazu kommt, dass die Spinnspannung auf dem Faden 16 geringer
als normal ist, wodurch die Reibung und damit der Falschdrahteffekt an der Abzugsdüse
für einen stabilen Laufzustand nicht ausreichend ist. Die Antriebsfunktion
des Einzugmotors 3 wird mittels der Faserbandfunktion s(X, Y) ermittelt.
Da die Abzugsgeschwindigkeit VAbzug des Fadens
16 und die Beschleunigung des Abzuges zu jedem Zeitpunkt bekannt sind,
und somit auch der Abzugsweg SAbzug, wird die Einzugsgeschwindigkeit
in Abhängigkeit vom Abzugweg SAbzug und der für das Ausspinnen
einer Teilstrecke erforderlichen Zeit tTeilstrecke des Faserbandes
5 bestimmt. Zu jedem Abzugsweg SAbzug des Fadens 16
wird aus dem aktuell ausgekämmten Faserbandgewicht ISTFaserbanagewicht,
welches sich nach der zuvor genannten Formel berechnet, und dem Soll-Gewicht, das
sich aus dem Kehrwert der Garnnummer ergibt, der Fadeneinzugsweg SEinzug
ermittelt. Der Fadenabzugsweg SEinzug bestimmt sich gemäß:
Aus dem Fadenabzugsweg SAbzug und der momentanen Abzugsgeschwindigkeit
vAbzug wird die Zeit tTeilstrecke für das Ausspinnen
einer Teilstrecke ermittelt. Die Zeit tTeilstrecke für das Ausspinnen
einer Teilstrecke berechnet sich wie folgt:
Aus der so berechneten Zelt tTeilstrecke und dem Einzugsweg
SEinzug des Faserbandeinzuges lässt sich die momentane Einzugsgeschwindigkeit
vEinzug des Faserbandes 5 berechnen. Demgemäß berechnet
sich die Einzugsgeschwindigkeit des Faserbandes 5 nach der Formel:
Somit lassen sich die für das automatische Anspinnen erforderlichen
Parameter aus der automatisch bestimmten Faserbandfunktion beziehungsweise dem aus
der Faserbandfunktion automatisch ermittelten Faserbandkennwert bestimmen, wobei
der Faserbandkennwert unabhängig von einer Änderung der Spinnparameter
oder der Spinnmittel, beispielsweise bei einer Verwendung eines Rotors mit einem
größerem oder einem kleinerem Durchmesser als dem zur Berechnung des Faserbandkennwertes
verwendeten, als Grundlage zur automatischen Bestimmung der Anspinnparameter herangezogen
werden kann.
