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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Massenträgheitsmoments von an Arbeitsstellen einer Textilmaschine hergestellten Kreuzspulen sowie eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen, die einzelne Kreuzspulenantriebe zur Beschleunigung sowie zum Abbremsen der Kreuzspulen mit einem definierten Bremsmoment aufweisen.
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Bei Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen wird bei Erreichen einer vorgegebenen, fadenspezifischen Fadenmenge auf der gebildeten Kreuzspule der Spulvorgang unterbrochen und die Arbeitsstelle zur Herstellung einer neuen Kreuzspule vorbereitet. Im Rahmen der Unterbrechung des Spulvorgangs ist es erforderlich, die Kreuzspule bis zum Stillstand abzubremsen, sodass diese dann in bekannter Weise an der Arbeitsstelle entnommen und weiter transportiert werden kann. Kreuzspulen herstellende Textilmaschinen können beispielsweise Spul-, Rotorspinn- oder Zwirnmaschinen sein.
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Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, den zum Antrieb der Kreuzspule dienenden elektromotorischen Kreuzspulenantrieb dazu zu nutzen, die Kreuzspule ohne den Einsatz einer mechanischen Bremse zum Stillstand zu bringen, wobei hierzu der Elektromotor der Kreuzspulenantriebe zum strombetätigten Bremsen genutzt wird. Bekannte Kreuzspulenantriebe sind bspw. aus der
EP 1 979 257 B1 , in der die Kreuzspule über eine an der Kreuzspule anliegende, elektromotorische Wickelwelle angetrieben wird, sowie aus der
EP 2 530 040 A2 , in der der Kreuzspulenantrieb als Spulendirektantrieb ausgebildet ist, der die Kreuzspule direkt elektromotorisch antreibt, bekannt.
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Die zum Bremsen der Kreuzspulen verwendeten Kennlinien der Kreuzspulenantriebe, welche dazu dienen sollen, die Kreuzspulen bis zum vollständigen Stillstand herunterzubremsen, weisen die Gefahr auf, dass die Spulen durch das strombetätigte Abbremsen über den Stillstand hinaus in entgegengesetzter Richtung beschleunigt werden, was zum einen zu längeren Abbremsvorgängen führt und zum anderen zu einem Abrollen des aufgespulten Fadens führen kann, in deren Folge eine störungsfreie Weiterverarbeitung der Kreuzspule erschwert wird. Ursächlich für eine über den Stillstand hinausgehende Beschleunigung der Kreuzspulen ist dabei eine mangelnde Kenntnis des Massenträgheitsmoments der hergestellten Kreuzspule, welche zum optimalen Abbremsen von entscheidender Bedeutung ist. Eine rein rechnerische Ermittlung des Massenträgheitsmoments auf Grundlage der geometrischen Abmessungen führt insbesondere aufgrund einer wechselnden Dichte der Kreuzspule zu unzuverlässigen und unzutreffenden Ergebnissen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Massenträgheitsmoments von an einer Arbeitsstelle einer Textilmaschine hergestellten Kreuzspulen sowie eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen mit einzelnen Kreuzspulenantrieben bereitzustellen, welche eine zuverlässige Erfassung des Massenträgheitsmoments der hergestellten Kreuzspulen ermöglichen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 3, der Vorrichtung in dem abhängigen Anspruch 5 angegeben.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung des Massenträgheitsmoments von an den Arbeitsstellen einer Textilmaschine hergestellten Kreuzspulen ist vorgesehen, dass die Kreuzspule zunächst auf eine konstante Anfangsdrehzahl mittels des Kreuzspulenantriebs beschleunigt. Anschließend wird die Kreuzspule mit einem konstanten Bremsmoment, das über den Kreuzspulenantrieb aufgebracht wird, von der Anfangsdrehzahl auf eine zuvor festgelegte unterhalb der Anfangsdrehzahl liegende Enddrehzahl abgebremst, wobei die Zeitdauer erfasst wird, die der Abbremsvorgang der Kreuzspule von der Anfangsdrehzahl auf die Enddrehzahl benötigt. Unter Verwendung der folgenden vorgegebenen sowie ermittelten Prozessparameter, wie Anfangsdrehzahl, Enddrehzahl, Abbremsdauer, eingestelltes Bremsmoment sowie das konstante Massenträgheitsmoment des Kreuzspulenantriebs wird anschließend das Massenträgheitsmoment der Kreuzspule bestimmt.
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Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, dass die Abbremszeit der Kreuzspule mit einem konstanten Bremsmoment über einen definierten Drehzahlbereich proportional zum Gesamtmassenträgheitsmoment von Kreuzspule und Kreuzspulenantrieb ist. Aufgrund der Konstanz des Massenträgheitsmoments des Kreuzspulenantriebs, lässt sich somit über die ermittelten Größen in Kenntnis der eingestellten Prozessparameter wie Bremsmoment, Anfangs- und Enddrehzahl sowie Bremsdauer das Massenträgheitsmoment der Kreuzspule rechnerisch zuverlässig ermitteln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass es in besonders einfacher und kostengünstiger Weise unter Nutzung eines vorhandenen Kreuzspulenantriebs ermöglicht, das Massenträgheitsmoment der Kreuzspulen in sehr exakter Weise zu bestimmen, wodurch es möglich ist, zuverlässig den für ein Abbremsen der Kreuzspule bis zum vollständigen Stillstand notwendigen Bremsstrom zu ermitteln, wobei gewährleistet ist, dass es nicht zu einer über das Abbremsen hinausgehenden entgegengesetzten Verstellung der Kreuzspule kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, bei jeder Bremsung das Massenträgheitsmoment zu ermitteln und so die Änderung durch die größer werdende Kreuzspule zu erfassen.
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Das ermittelte Massenträgheitsmoment der hergestellten Kreuzspulen kann dabei auch in einer Datenbank hinterlegt werden, auf welche eine Steuereinrichtung des Kreuzspulenantriebs zugreifen kann, um im Betrieb eine entsprechende Steuerung des Kreuzspulenantriebs sowie ein Abbremsen bewirken zu können. In der Datenbank können dabei noch weitere prozessrelevante Informationen, bspw. das Massenträgheitsmoment des Kreuzspulenantriebs hinterlegt werden.
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Die Kenntnis des Massenträgheitsmoments der Kreuzspulen weist ferner den Vorteil auf, dass im Falle der Verwendung von Kennlinien zur Bestimmung des maximalen Bremsstroms diese unter Berücksichtigung des bekannten Massenträgheitsmoments ausgewählt werden können, wodurch die Prozesssicherheit erhöht werden kann. Darüber hinaus bietet die Kenntnis des Massenträgheitsmoments ferner die Möglichkeit, im Betrieb den Kreuzspulenantrieb in optimaler Weise zu regeln, sodass für jeden Arbeitspunkt eine angepasste Steuerung erfolgen kann.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, zur Ermittlung des Massenträgheitsmoments weitere Einflüsse auf die Kreuzspule, wie bspw. eine beim Abbremsen an der Kreuzspule anliegende Wickelwelle des Kreuzspulenantriebs bei der Ermittlung des Massenträgheitsmoments zu berücksichtigen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Kreuzspule vor dem Abbremsen derart relativ gegenüber außenseitig an der Kreuzspule anliegende Elemente verstellt wird, dass die Kreuzspule beim Abbremsen mit diesen Elementen außer Eingriff ist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kreuzspule frei dreht, d. h. insbesondere nicht auf einer Trommel oder Walze aufliegt, welche im Falle eines kontrollierten Abbremsens eine ergänzende Bremswirkung auf die Kreuzspule ausüben würde. Ein kontaktfreies Abbremsen der Kreuzspule, die ggf. auch grundsätzlich außenseitig kontaktfrei über einen Kreuzspulendirektantrieb angetrieben wird, ermöglicht es somit, das Massenträgheitsmoment besonders zuverlässig zu ermitteln, da diese beeinflussenden Einflussfaktoren weitestgehend vermieden werden können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Kreuzspule gegenüber dem Kreuzspulenantrieb schlupffrei von der Anfangsdrehzahl auf die Enddrehzahl abgebremst wird. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung soll sichergestellt werden, dass das gesamte Bremsmoment zu einer Reduzierung der Drehzahl der Kreuzspule führt. Es besteht zwar grundsätzlich die Möglichkeit, einen bekannten Schlupf bei der Ermittlung des Massenträgheitsmoments in rechnerischer Weise zu berücksichtigen, jedoch ermöglicht ein schlupffreies Abbremsen eine besonders zuverlässige Bestimmung des Massenträgheitsmoments. Bei der Festlegung des Bremsmoments kann dieses bspw. so ausgewählt werden, dass es auch für Kreuzspulen mit großem Massenträgheitsmoment ein schlupffreies Abbremsen gewährleistet. Hierdurch ist sichergestellt, dass später kleinere, ein geringeres Massenträgheitsmoment aufweisende Spulen schlupffrei abgebremst werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen gelöst, wobei die Arbeitsstellen jeweils einzelne Kreuzspulenantriebe zur Beschleunigung sowie zum Abbremsen der Kreuzspulen mit einem definierbaren Bremsmoment aufweisen. Die Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen sind dabei dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Steuereinrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen oder weitergebildeten Verfahrens aufweisen, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie im regulären Spulbetrieb das Bremsmoment unter Berücksichtigung des ermittelten Massenträgheitsmoments derart festlegt, dass die Kreuzspule rücklauffrei bis zum Stillstand abgebremst wird.
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Die erfindungsgemäßen Textilmaschinen ermöglichen es somit, ohne die Verwendung weiterer Bremseinrichtungen die Kreuzspulen im Bedarfsfall, bspw. am Ende des Spulvorgangs, zuverlässig unter Nutzung des Kreuzspulenantriebs, welcher hierzu mit einem festgelegten Bremsstrom beaufschlagt wird, bis zum Stillstand abzubremsen. Die Kenntnis über das zuvor ermittelte Massenträgheitsmoment der Kreuzspule, welches von der Steuereinrichtung als Parameter für die Höhe des Bremsstroms berücksichtigt wird, ermöglicht es dabei, über die Steuereinrichtung das Bremsmoment optimal zu dosieren, sodass verhindert wird, dass die Kreuzspule über den Stillstand hinaus in entgegengesetzte Richtung beschleunigt wird. Ferner ermöglicht die Kenntnis des Massenträgheitsmoments auch eine Regelung der Spulgeschwindigkeit sowie mögliche Beschleunigungen über die Steuereinrichtung, die an den optimalen Arbeitspunkt angepasst ist. Somit ist das Massenträgheitsmoment eine wichtige Größe für den Regelkreis des Spulenantriebs. Durch die Ermittlung des Massenträgheitsmoments bei jeder Bremsung kann die Änderung durch die größer werdende Kreuzspule erfasst werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einer Datenbank und geeigneten Sensoren zur Erfassung der Prozessparameter verbunden ist, die eine zuverlässige Ermittlung des Massenträgheitsmoments der zu verarbeitenden Kreuzspulen ermöglichen, welche dann in der Datenbank abgelegt werden und bei der Steuerung der Kreuzspule, d. h. sowohl beim Beschleunigen als auch beim Abbremsen berücksichtigt werden. Die Datenbank kann ferner weitere für die Steuerung sowie die Ermittlung des Massenträgheitsmoments relevante Daten, wie bspw. das Massenträgheitsmoment des Kreuzspulenantriebs, enthalten. Bei der Steuereinrichtung kann es sich dabei um eine den jeweiligen Arbeitsstellen zugeordnete Steuereinrichtung, aber auch um zentrale Steuereinrichtungen der Textilmaschinen handeln, welche zur einzelnen Ansteuerung der Kreuzspulenantriebe der Arbeitsstellen geeignet sind. Als Kreuzspulenantriebe können sowohl die Kreuzspulen indirekt, bspw. über Wickelwellen antreibende elektromotorische Antriebe als auch Kreuzspulendirektantriebe, deren Elektromotoren direkt die Kreuzspule antreiben, verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematisiert dargestellten Arbeitsstelle einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine näher erläutert.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Arbeitsstelle 1 einer Offenend-Rotorspinnmaschine, die, wie bekannt und daher nur schematisch dargestellt, über eine Offenend-Spinnvorrichtung 2 zur Herstellung eines Fadens 9 sowie über eine in Fadenlaufrichtung F nachgeschaltete Spulvorrichtung 3 verfügt. Auf dieser Spulvorrichtung 3 wird der Faden 9 zu einer Kreuzspule 8 aufgewickelt.
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Der in der Offenend-Spinnvorrichtung 2 hergestellte Faden 9 wird, wie angedeutet, durch eine Fadenabzugseinrichtung 27, die eine einzelmotorisch antreibbare Fadenabzugswalze 10 sowie eine an die Fadenabzugswalze 10 anstellbare, von dieser reibschlüssig mitgenommene Druckrolle 14 aufweist, aus der Offenend-Spinnvorrichtung 2 abgezogen.
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Wie in 1 weiter angedeutet, verlässt der Faden 9 die Offenend-Spinnvorrichtung 2 durch ein so genanntes Fadenabzugsröhrchen 21, in dessen Bereich außerdem ein schwenkbar gelagertes Anspinnhilfsorgan 16 angeordnet ist, das nach einer Fadenunterbrechung den durch eine Saugdüse 4 von der Kreuzspule 8 zurückgeholten Faden 9 übernimmt und das Fadenende zur Fadenverbindung vorbereitet.
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Im Bereich des Fadenlaufweges sind des Weiteren ein Fadenwächter 26, eine mechanische Fadenspeichereinrichtung 7, eine pneumatische Fadenspeichereinrichtung 12 sowie eine Paraffiniereinrichtung 5 angeordnet. Die pneumatische Fadenspeichereinrichtung 12 ist als diskontinuierlich arbeitender Speicher ausgebildet, das heißt die Fadenspeichereinrichtung 12 wird nach jedem erfolgten Fadenverbindungsvorgang vollständig entleert. Während des Betriebes der Offenend-Spinnvorrichtung 2 wird die Fadenspeichereinrichtung 12 über eine nicht dargestellte Unterdruckquelle mit Saugluft beaufschlagt.
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Die Spulvorrichtung 3 besteht, wie üblich, aus einem Spulenrahmen 22 zum drehbaren Halten einer Kreuzspule 8, einer vorzugsweise über einen reversierbaren Einzelantrieb 19 antreibbaren Wickelwelle 23 sowie einer Fadenchangiereinrichtung 24, die beispielsweise über einen Schrittmotor 20 angetrieben wird.
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Des Weiteren verfügen derartige Arbeitsstellen 1 wie bereits erwähnt über eine Saugdüse 4, die mittels eines Schrittmotors 6 definiert zwischen einer im Bereich der Spulvorrichtung 3 liegenden Fadenaufnahmestellung und einer im Bereich der Spinnvorrichtung 2 liegenden Fadenübergabestellung verstellbar ist.
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Wie üblich sind die einzelnen Schrittmotoren 6, 20 der Komponenten der Arbeitsstelle 1 über diverse Steuerleitungen an eine Steuerungsvorrichtung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einen Arbeitsstellenrechner 25, angeschlossen. Dadurch sind die einzelmotorischen Antriebe der Komponenten der Arbeitsstellen 1 unabhängig voneinander ansteuerbar. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung als ein zentraler Rechner der Textilmaschine ausgeführt sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels der Offenend-Rotorspinnmaschine beschrieben. Zur Ermittlung des Massenträgheitsmoments einer herzustellenden Kreuzspule 8 wird über den als Steuerungsvorrichtung ausgebildeten Arbeitsstellenrechner 25 der Einzelantrieb 19 derart mit einem Bremsstrom beaufschlagt, dass über die Wickelwelle 23 die Kreuzspule 8 mit konstantem Bremsmoment abgebremst wird. Der Arbeitsstellenrechner 25 ermittelt dabei die Zeitdauer des Abbremsvorgangs von bspw. 2.000 U/min bis zum Stillstand der Kreuzspule 8. Unter Berücksichtigung der im Arbeitsstellenrechner 25 hinterlegten, bzw. in einer mit dem Arbeitsstellenrechner 25 verbundenen, hier nicht dargestellten, Datenbank hinterlegten Daten des Massenträgheitsmoments des Kreuzspulenantriebs sowie der Anfangsdrehzahl, der Enddrehzahl, der Zeitdauer zum Abbremsen der Kreuzspule 8 sowie des eingestellten Bremsmoments kann dann über den grundsätzlich proportionalen Zusammenhang zwischen der Zeitdauer des Abbremsvorgangs und dem Massenträgheitsmoment das Massenträgheitsmoment der Kreuzspule 8 bestimmt werden.
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Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gleichermaßen an Spulmaschinen umsetzbar, die ebenfalls über einzelmotorisch angetriebene Komponenten verfügen, insbesondere solchen Textilmaschinen, die einen hier nicht dargestellten KreuzspulenDirektantrieb aufweisen, bei denen der Antrieb der Kreuzspule 8 nicht über die Wickelwelle 23, sondern über einen separaten, hier nicht dargestellten, die Kreuzspule 8 direkt antreibenden Elektromotor erfolgt, welcher von dem Arbeitsstellenrechner 25 oder einer zentralen Steuereinheit gesteuert wird. Da Spulmaschinen in der Regel mit höheren Spulendrehzahlen laufen als beispielsweise Offenend-Spinnmaschinen und an diesen aufgrund von Fadenbrüchen, Reinigerschnitten und Wechseln der Vorlagespulen häufiger abgebremst werden muss, kommen hier die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders zum Tragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsstelle
- 2
- Offenend-Spinnvorrichtung
- 3
- Spulvorrichtung
- 4
- Saugdüse
- 5
- Paraffiniereinrichtung
- 6
- Schrittmotor
- 7
- mechanische Fadenspeichereinrichtung
- 8
- Kreuzspule
- 9
- Faden
- 10
- Fadenabzugswalze
- 12
- pneumatische Fadenspeichereinrichtung
- 14
- Druckrolle
- 16
- Anspinnhilfsorgan
- 19
- Einzelantrieb
- 20
- Schrittmotor
- 21
- Fadenabzugsröhrchen
- 22
- Spulenrahmen
- 23
- Wickelwelle
- 24
- Fadenchangiereinrichtung
- 25
- Arbeitsstellenrechner
- 26
- Fadenwächter
- 27
- Fadenabzugseinrichtung
- F
- Fadenlaufrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1979257 B1 [0003]
- EP 2530040 A2 [0003]
