DE102005040399A1

DE102005040399A1 - Flockenbeschickungssystem

Info

Publication number: DE102005040399A1
Application number: DE200510040399
Authority: DE
Inventors: Dyrk Saaro; Martin Buholzer
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-01
Also published as: WO2007022658A1; CN101248227A; EP1917388A1

Abstract

Es wird eine Speisemaschine für ein Flockenbeschickungssystem in der Spinnereivorbereitung vorgeschlagen. Die Maschine umfasst ein flockenbildendes Modul mit einem Gerät zur Abgabe eines Faserstroms mit einer vorgebbaren Fasermenge pro Zeiteinheit und einer Vorrichtung zur Bearbeitung der abgegebenen Fasern, um einen Flockenstrom zu bilden. Die Vorrichtung umfasst eine drehzahlsteuerbare Öffnerwalze, so dass die Drehzahl der Walze in Betrieb gewählt werden kann, um die Bearbeitung der Fasern und damit den Öffnungsgrad des Flockenstroms beeinflussen zu können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flockenbeschickungssystem in der Spinnereivorbereitung und auf Maschinen und Baugruppen zur Verwendung in einem derartigen System, insbesondere aber nicht ausschliesslich auf eine Speisemaschine für das Liefern von Flocken an mindestens eine Karde.

Aus EP-A-810309 ist eine Faserverarbeitungsanlage mit einer Putzerei bekannt, die geeignet ist, mindestens eine Karde mit Flocken zu beliefern. In der genannten Anlage soll die sogenannte Feinreinigung vorzugsweise nicht in der Putzereilinie selbst, sondern im Füllschacht jeder Karde durchgeführt werden. Das Prinzip wird nachfolgend kurz anhand der 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung näher erklärt, sonst wird auf den Inhalt der EP-A-810309 selbst verwiesen.

Aus EP-A-383246 ist für. die Verarbeitung von Fasermaterial eine Dosiervorrichtung bekannt gemacht worden, welche eine genaue Bestimmung der geförderten Materialmenge ermöglicht. Das Prinzip wird nachfolgend kurz anhand der 3 und 4 der vorliegenden Anmeldung näher erklärt, sonst wird auf den Inhalt der EP-A-383246 selbst verwiesen.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung in einer Anlage gemäss der EP-A-810309 bzw. im Zusammenhang mit einem Dosiermodul gemäss der EP-A-383246 eingeschränkt. Die bevorzugten Ausführungen sehen aber solche Anlagen bzw. Baugruppen vor, weshalb der Inhalt der EP-A-810309 sowie der EP-A-383246 hiermit zum integrierenden Bestandteil der vorliegenden Beschreibung erklärt wird.

Gleichgültig wie die Anlage gestaltet wird, gehört es zur Aufgabe des Spinnereifachmanns, die Faserverarbeitung in der Spinnereivorbereitung optimal an die effektiven Anforderungen anzupassen bzw. dem Spinnereimeister in der Lage zu versetzen, die Anpassungen in Betrieb durchführen zu können.

Die Erfindung sieht ein flockenbildendes Modul für eine Maschine in der Spinnereivorbereitung vor. Das Modul umfasst ein Gerät zur Abgabe eines Faserstroms mit einer vorgebbaren Fasermenge pro Zeiteinheit und einer Vorrichtung zur Bearbeitung der abgegebenen Fasern, um einen Flockenstrom zu bilden. Die Vorrichtung ist steuerbar, um die Bearbeitung der Fasern und damit den Öffnungsgrad des Flockenstroms beeinflussen zu können. Die Erfindung umfasst auch einen sogenannten Öffner mit einem derartigen Modul und insbesondere auch eine Speisemaschine zur Verwendung in der Flockenbeschickung für eine Kardengruppe.

Ausführungen der Erfindung sollen im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Kopie der 4 aus EP-A-810309,
2 eine Kopie der 12 aus EP-A-810309,
3 eine Kopie der 2 aus EP-A-383246,
4 eine Kopie der 4 aus EP-A-383246,
5 schematisch ein flockenbildendes Modul gemäss der vorliegenden Erfindung,
6 ein Modul gemäss der 5, wobei die Darstellung vereinfacht wurde, um gewisse Aspekte hervorheben zu können, und
7 ein Prinzipdiagramm zur Erklärung der Steuerung für ein Modul gemäss der 6.
Stand der Technik gemäss EP-A-810309: Flockenbeschickungsanlage
1 zeigt drei Putzereimaschinen 1, 4, 90 in einem "Strang" gefolgt durch eine Karde 11 aus einer Kardengruppe, die mit Fasermaterial vom Putzereistrang beliefert wird. Die verschiedenen Maschinen sind zu unterschiedlichen Massstäbe dargestellt, da 1 nur zur Erläuterung der Verarbeitungsschritte konzipiert ist. Die Karde 11 mit ihrem Füllschacht 8 kann gemäss der in der 2 abgebildeten Ausführung gestaltet werden und sind deshalb in 1 nur in Umriss gezeigt. Die Karde kann gemäss EP-A-866153 gestaltet werden und der Inhalt von EP-A-866153 wird daher hiermit in der vorliegenden Anmeldung integriert.
Das Bezugszeichen 70 weist auf den Drehturm eines Ballenöffners 1. Der Turm 70 ist drehbar auf einem fahrbaren Schlitten 72 montiert und trägt ei nen Abtragarm 73 bekannter Bauart, womit Faserflocken von Ballen (nicht gezeigt) abgefräst werden. Der Schlitten 72 ist fahrbar auf Schienen 74 einem Transportkanal 75 entlang, die abgefrästen Flocken werden über den Turm in den Kanal 75 geliefert. Im Kanal 75 wird einen Transportluftstrom durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) erzeugt.
Wie schematisch durch den vollausgezogenen Pfeil angedeutet wird, geht der Transportkanal 75 in einen Förderweg 3 über, der zum Eingang 81 eines Grobreinigers 4 führt, wo einen Teil der Verunreinigungen ohne intensive Verarbeitung (im „freien Flug", ohne die Anwendung einer Klemmspeisung) entfernt wird. Vom Grobreiniger 4 werden die Flocken durch das pneumatische Transportsystem über einen Förderweg 5 an eine Mischmaschine 90 geliefert. Die Maschine 90 umfasst mehrere (im dargestellten Beispiel, sechs) senkrechte Fallschächte 91, wo die Flocken von der Transportluft getrennt werden. Die Fallschächte 91 gehen in eine Mischkammer 92 über, wo die Faser von einem waagerechten Transportband 93 gegen ein schräggestelltes Fördermittel (z. B. ein Nadellattentuch) 94 weitergefördert werden. Das Fördermittel 94 entnimmt Faser aus der Mischkammer 92 und gibt sie an einen Fallschacht 95 weiter.
Dem Schacht 95 folgt eine Auslaufeinheit 97, die in der Ausführung nach EP-A-810309 die Funktion einer Flockenspeisemaschine für die Karden übernahm. Das Auslaufrohr 98 ging daher gemäss EP-A-810309 in einen Kanal 100 über, welcher die Flocken an alle Karden einer zugeordneten Kardengruppe leitete. In 1 ist nur eine Karde 11 dargestellt, wobei angedeutet wird, dass der Kanal 100 weitergeht, um andere Karden zu beliefern. 2 zeigt schematisch einen Füllschacht 8 (vgl. 1) mit einem sogenannten Reinigermodul RM. Der Unterteil 34 des Schachts bildet eine Faserwatte W, woraus Fasern mittels einer Speisewalze SW und Speisemulde SM an einen Vorreisser V befördert werden. Es können mehrere Vorreisser vorgesehen werden, wie mit gestrichelten Kreisen V2 und V3 angedeutet wird. Das Bezugszeichen VM deutet auf einen Antriebsmotor, der für den Vorreisser V (und allenfalls für die zusätzlichen Vorreisser V2, V3) vorgesehen ist. Das Zeichen VA deutet auf ein Ausscheideelement im Vorreissermodul und der Kasten VAS stellt schematisch eine Aktorik zum Einstellen des Elementes VA gegenüber dem Vorreisser dar. Das Reinigungsmodul RM im Schacht 8 und das Reinigungsaggregat im Kardeneinlauf können mit der Kardensteuerung 120 verknüpft werden, so dass sie gemeinsam oder einzeln eingestellt werden können. Der Füllschacht 8 kann z. B. nach der PCT Patentanmeldung PCT/CH2005/00161 vom 17. März 2005 mit dem Titel „Reinigungsschacht" gebildet werden.
In der 1 ist ein Sensor 101 und ein Steuergerät 102 gezeigt, wobei das Gerät 102 Signale von den Karden erhält und die Flockenspeisemaschine (Auslaufeinheit 97) entsprechend steuert, was mit der Leitung 103 schematisch angedeutet ist. Die Auslaufeinheit 97 (wie sie in 1 abgebildet ist) stellt eine Öffnungsstufe dar, weil sie eine Öffnerwalze 104 mit einer Klemm speisung (in der Form eines Speisewalzenpaares 105) umfasst. Der Verlauf des Öffnungsgrads in der Anlage wurde in der EP-A-810309 nicht separat dargelegt. Es wurde aber in EP-A-810309 als ein Vorteil der damals beschriebenen Anlage betrachtet, dass das „Feinöffnen" relativ spät, erst im Füllschacht der Karde, durchgeführt wurde. Die Fasern könnten somit als relativ grobe Flocken durch die Transportröhren gefördert werden, was die Nissenbildung in diesen Röhren reduzieren soll. Die Möglichkeit, die Flokkenbildung zu steuern und damit den Öffnungs- bzw. Auflösungsgrad zu beeinflussen, wurde in diesem Stand der Technik übersehen.
Die Auslaufeinheit 97 wurde in der Ausführung gemäss EP-A-810309 vorzugsweise als eine steuerbare Einheit gestaltet, um die Flockenspeisefunktion zu übernehmen, da sonst eine zusätzliche Speisemaschine vorzusehen wäre. Wie in der EP-A-810309 schon vorgesehen war, konnte die Flockenspeiseeinheit aber auch als ein separates Modul gebildet werden, welche die Fasern z. B. vom Mischer übernimmt und gesteuert wiedergibt. Derartige Einheiten sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, z. B. aus DE-A-10305049, DE-A-10214389, DE-A-19806891 sowie DE Gebrauchsmuster 21002245. Solche Einheiten sind insbesondere in Anlagen bekannt, die konventionell – mit einem Feinreiniger vor der Flockenbeschickung der Karden – arbeiten. Die neuere Erfahrung mit konventionellen Anlagen zeigt auch, dass die Auflösung des Fasermaterials auch für anderen Funktionen in der Spinnereivorbereitung eine wichtige Rolle spielen kann – siehe z. B. den Fachartikel „Gibt es die optimale Reinigungsstelle für Fremdfasern" in Melliand Textilberichte 5/2004, Seite 334 bis 336. Diese Betriebsparameter spielt demgemäss eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit der Erkennung von Fremdstoffe mittels der optischen Sensorik.
Gemäss der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine „dedizierte" Speisemaschine für die Flockenbeschickung vorgesehen. Eine Speisemaschine gemäss dieser Erfindung kann wahlweise in einer konventionellen Anlage, mit einem Feinreiniger vor der Flockenbeschickung, oder in einer neuartigen Anlage, mit einem Feinreiniger im Kardenfüllschacht vorgesehen werden. In beiden Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Flockenbildung gesteuert zu beeinflussen.
Diese neue Speisemaschine umfasst vorzugsweise eine sogenannte Dosiervorrichtung bzw. ein Dosiermodul gemäss EP-A-383246.
Stand der Technik gemäss EP-A-383246: Dosiermodul
Eine Ausführung eines Dosiermoduls gemäss der EP-A-383246 ist in der 3 gezeigt und wird nachfolgend näher erklärt. Die zwei Seitenwände 56, 58 eines Flockenschachtes reichen bis nahe an die Oberflächen von Speisewalzen 18 bzw. 20 heran. Fasermaterial 60 im Schacht 12 wird von den in Pfeilrichtung 26,28 drehenden Speisewalzen 18 bzw. 20 erfasst und zu einer Watte 62 komprimiert. Die Öffnerwalze 22 löst dann Flocken aus dieser Watte heraus, die sich in Pfeilrichtung 64 bewegt.
Die Drehachse der Speisewalze 18 ist mit 66, die Drehachse der Speisewalze 20 mit 68 und die Drehachse der Öffnerwalze 22 mit 70 bezeichnet. Die Drehachsen 66 und 70 sind ortsfest. Die Drehachse 68 der Speisewalze 20 ist jedoch von zwei Armen 72 getragen, die an der Drehachse 70 der Öffnerwalze 22 gelagert sind und somit Drehbewegungen um diese Drehachse 70 in Richtung des Doppelpfeils 74 ausführen können. Wie ersichtlich führen solche Bewegungen zu einer Veränderung des Abstandes x.
Auf der rechten Seite der 3 ist eine Vorspanneinrichtung 76 vorgesehen, und zwar in Form einer Vorspannfeder 78, welche an ihrem Ende gegen einen am Füllschacht fest angeordneten Anschlag 80 und an ihrem anderen Ende an einem mit dem Arm 72 verbundenen Anschlag 82 anliegt. Zwischen dem Anschlag 80 und dem Anschlag 82 erstreckt sich eine Stange 84, welche verschiebbar innerhalb des Anschlages 82 angeordnet ist. Es versteht sich, dass eine zweite Vorspanneinrichtung 76 auf der anderen Stirnseite der Speisewalze 20 vorgesehen ist und dort ebenso auf den zugeordneten Arm 72 drückt. Die beiden Federn 78 versuchen daher den Abstand x kleiner zu machen. Der minimale Abstand x wird durch eine Anschlageinrichtung 86 vorgegeben, die mit dem gezeigten Arm 72 zusammenarbeitet. Eine weitere Anschlageinrichtung 86 befindet sich auf dem anderen Stirnende der Speisewalze 20 und arbeitet in entsprechender Weise mit dem dortigen Arm zusammen.
Der Abstand x stellt sich in Betrieb je nach dem im Förderschacht herrschenden Druck, der Dichte und dem Öffnungsgrad des Fasermaterials und der Kraft der Feder 78 ein, wobei die Grösse des Abstandes x sich durch die Verschiebebewegung der Stange 84 innerhalb des Anschlages 82 ermitteln lässt. Die Stange 84 und der Anschlag 82 sind als Wegmesseinrichtung ausgebildet.
Die Materialdichte im Förderspalt kann aufgrund einer Vorspannung mit einer im wesentlichen konstanten Kraft als zumindest im wesentlichen konstant angenommen werden. Die entsprechende Theorie des Messsystems ist in EP-A-383246 aufgeführt und wird hier nicht wiederholt, wobei gesagt werden kann, dass sich bei konstanten Betriebsbedingungen die durch das Modul gelieferte Fasermasse bzw. Fasermenge m aus der folgenden Relation ergibt: m = l·x·d·π·n·ρwobei

l: = die Länge der Speisewalzen 18, 20
x: = die Öffnungsweite des Spalts
d: = der Durchmesser der Speisewalzen
n: = die Drehzahl der Speisewalzen, und
ρ: = die Dichte des Fasermaterials im Spalt.

Da sowohl x wie auch n in Betrieb variabel ist, darf man bei der Gestaltung der Modulsteuerung nicht von dieser einfachen Relation ausgehen, für die Einzelheiten wird auf die EP-A-383246 verwiesen. Die Regelung der Drehzahl der Speisewalzen wird aufgrund dieser Theorie so vorgenommen: Erstens wird der Öffnungsquerschnitt erfasst und bei einer über die Messung konstanten Drehzahl n1 über das feste Zeitintervall t2 – t1 integriert, woraus sich die Momentanproduktion m1 ergibt.
Dieser Wert wird nun mit einer Sollproduktion msoll verglichen und im Falle einer Abweichung) die Regelung der Drehzahl so vorgenommen, dass sich eine neue Drehzahl n2 ergibt, die für das nächste Zeitintervall konstant bleibt. Dieses Verfahren wird Zeitintervall für Zeitintervall wiederholt, wobei die Regelung sich schnell auf den erwünschten mittleren Produktionswert msoll einstellt.
Die Regelung der Drehzahl der Speisewalzen wird vorzugsweise als eine Steuerung realisiert, d. h. ohne Rückkoppelung eines Messsignals, welches die effektive Drehzahl darstellt. Die Berechnungen selbst können von einem Mikroprozessor durchgeführt werden, dem die konstanten Parameter bekannt sind und dem die laufenden Messergebnisse der Wegmesseinrichtung 82 angegeben werden. Eine Lösung, welche das Regeln der Drehzahl der Speisewalzen vorsieht, ist aber nicht ausgeschlossen.
Die 4 zeigt eine Dosiervorrichtung, welche eine Variante des Dosiermoduls gemäss der 3 entspricht. Das Bezugszeichen 128 bezeichnet den Zuführkanal, mittels welche Flocken pneumatisch in den Schacht 14 hineintransportiert werden. In der 4 ist in der Dosiervorrichtung eine zusätzliche Walze 88 vorgesehen, die das Fasermaterial im Schacht den Speisewalzen 18 und 20 zuführt. In diesem Beispiel ist die Walze 18 verschiebbar ausgeführt, die Walze 20 dagegen bleibt stehend. Die Drehachse 66 der verschiebbaren Speisewalze 18.1 wird auch hier von zwei Armen 72.1, die in diesem Beispiel nicht von der Drehachse der Öffnerwalze 22, sondern von der Drehachse 90 der zusätzlichen Walze 88 getragen werden. Die Vorspanneinrichtung 76.1 ist nunmehr auf der linken Seite des Flockenschachtes angeordnet und greift wie bei der Ausführung gemäss der 4 am Arm 72.1 an. Der einfacheren Darstellung halber ist hier weder die Feder noch die Wegmesseinrichtung gezeigt, es versteht sich aber, dass diese Einheiten genauso vorhanden sind, wie bei der Ausführung gemäss der 3. Es versteht sich auch, dass eine weitere Vorspanneinrichtung 76.1 auf der anderen Stirnseite der Walze 18 vorgesehen ist.
Die Speisewalzen 18.1 und 20.1 und die weitere Walze 88 werden von einem gemeinsamen Motor 92 angetrieben. Der Antrieb besteht aus einer Kette 94, welche von einem Kettenrad 96 an der Ausgangswelle des Motors 92 angetrieben wird. Die Kette 94 läuft an einem Kettenrad 98, einem Kettenrad 100 und einem zur Spannung der Kette vorgesehenen Kettenrades 102 mit einer Spanneinrichtung 104 um. Die Umlaufrichtung der Kette ist mit dem Pfeil 106 bezeichnet, woraus sich die erwünschte Drehrichtung 28 der Speisewalze 20.1 und die Drehrichtung 108 der weiteren Walze 88 ergeben. Die Speisewalze 18.1 ist von einer weiteren umlaufenden Kette 110 angetrieben, die von dem als Doppelkettenrad ausgebildeten Kettenrad 98 angetrieben wird. Die Kettenräder 100 und 98 sowie das Kettenrad 112 an der einen Stirnseite der Speisewalze 18.1 haben den gleichen Durchmesser, wodurch die Drehgeschwindigkeiten dieser Walzen alle gleich sind.
Das Bezugszeichen 130 bezeichnet einen Computer, welcher über die Leitung 132 die Drehzahl der Speisewalzen steuert und über die Leitung 134 das Signal der in der Vorspanneinrichtung 76.1 eingebauten Wegmesseinrichtung erhält. Die Öffnerwalze 22.1 wird von einem getrennten Motor 114 und einer umlaufenden Kette 116 angetrieben. In der Anordnung nach der 4 ist die Öffnerwalze 22.1 mit Blechführungen 118, 120 verkleidet, wobei das Blechstück 120 zusammen mit dem Blechstück 124 einen Führungs kanal 126 bildet. In der Anordnung gemäss der 4 führt dieser Kanal 126 zu einem Förderband 34, wo eine Watte gebildet wird.
Die DE-A-383246 zeigt ein Dosiermodul mit einer Speise- bzw. Förderwalze und einem (spaltbildenden) Gegenelement, das auch in der Form einer Walze vorgesehen ist. Die DE-A-810309 zeigt Beispiele von Anordnungen, wo das Gegenelement keine Walze ist. Auch diese Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer zweiten Walze als spaltbildendes Gegenelement eingeschränkt, wobei die Verwendung eines Walzenpaares zur Bildung des Spaltes die bevorzugte Ausführung darstellt.
Dosiermodul für eine Flockenspeisemaschine gemäss dieser Erfindung
Die Anordnung gemäss den 3 und 4 ist ein Beispiel eines Gerätes zur Abgabe einer vorgegebenen Fasermenge pro Zeiteinheit, d. h. zur Bestimmung einer vorgegebenen „Produktion". Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung dieses Beispiels eingeschränkt. Alternativen sind z. B. aus DE-A-2436096 und CH-B-490526 (6 und 7) bekannt. DE-A-2436096 und EP-B-383246 arbeiten beide mit einer konstanten Faserdichte im Spalt zwischen den Speise- bzw. Förderwalzen, wobei die konstante Dichte im Falle der DE-A-2436096 mittels einer Regelung der Zuführmenge und in EP-B-383246 mittels einer konstanten Vorspannung der Walzen gewährleistet ist. Die Anordnung gemäss CH-B-490526 arbeitet anhand einer Durchflussmessung, die einer entsprechenden Regelung ermöglicht. Die bevorzugte Variante zur Verwendung in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Modul, das mit einer im wesentlichen vorgegebenen Fasermaterialdichte unmittelbar vor der Flockenbildung arbeitet, wie nachfolgend anhand der 5 erläutert ist.
Umwandlung des Dosiermoduls in ein Modul zur gesteuerten Flockenbildung
Die 5 zeigt schematisch ein flockenbildendes Modul zur Verwendung in einer Flockenspeisemaschine, die Fasermaterial in Flockenform an die Karden einer Kardengruppe liefert. Die Bezugszeichen in der 5 entsprechen weitgehend den Bezugszeichen der 3 und 4 und bezeichnen im wesentlichen die gleichen Elemente in diesen Figuren. Die Seitenwände des Schachts sind somit mit 56 bzw. 58 bezeichnet. In diesem Schacht bildet sich eine mehr oder weniger dichte Watte von Fasern 60. Die Walzen 20, 88 fördern Fasermaterial 60 aus dieser Watte in einem engeren Raum 100, wobei die Dichte des Fasermaterials, im Vergleich zum Material 60 im Schacht, erhöht wird. Die Walzen 18, 20 fördern Fasermaterial aus dem Raum 100 in den Spalt 102 bei einer weiteren Erhöhung der Materialdichte. Die Drehrichtungen der Walzen sind in der 5 mit gekrümmten Pfeilen angegeben.
Wie schon in EP-A-383246 erläutert wurde, ist die Materialdichte der Fasern im Spalt 102 im wesentlichen vorgegeben, weil die Walzen 18, 20 mit einer vorgegebenen Kraft zusammengepresst werden, wie schematisch in 5 mit den Pfeilen A, B angedeutet ist. Die Fasern im Spalt 102 bilden daher eine dünne Watte, welche durch die Walzen 18, 20 gegen eine Öffnerwalze 22 gefördert wird. Wie schon insbesondere im Zusammenhang mit der 3 erklärt wurde, wird die Fördergeschwindigkeit der Watte durch die Drehzahl der Walzen 18, 20, d. h. effektiv durch die Drehzahl des Motors 96 bestimmt. Letztere Drehzahl ist in Abhängigkeit von der gemessenen Spaltbreite x gesteuert, so dass die Fasermenge pro Zeiteinheit gefördert in Richtung der Öffnerwalze 22 im wesentlichen durch eine entsprechende Eingabe in die Steuerung 130 vorgegeben ist.
Die Öffnerwalze 22 ist z. B. mit sogenannten Nadelleisten (nicht speziell bezeichnet) versehen, die sich mit der Walze 22 in die durch die gekrümmte Pfeil angegebene Drehrichtung bewegen, wobei die Nadeln Fasermaterial aus dem vorgelegten Ende der vorerwähnten Watte ausreissen. Dieses Material verlässt die Öffnerwalze 22 als ein Strom von einzelnen Flocken 105. Diese Flocken werden aber nicht auf einem Förderband abgelegt (vgl. 4). Die von der Öffnerwalze 22 abgegebene Flocken werden in einen Luftstrom eingeführt (schematisch mit dem Pfeil L angedeutet), welche sie in einem geeigneten Förderkanal zu den Karden weiterleitet (vgl. Leitung 100, 1). Die Erzeugung des Flockenstroms kann gemäss einem sogenannten Stop/Go-Verfahren, beispielsweise gemäss DE-Gbm-20102245, oder gemäss einem sogenannten Kontinueverfahren, beispielsweise gemäss DE-A-10064655 gesteuert werden. Da beide Verfahren dem Fachmann gut bekannt sind, werden sie hier nicht näher erläutert. Das Modul wird normalerweise in eine Speisemaschine integriert werden, die, gesteuert durch eine geeignete Anlagesteuerung gemäss dem gewählten Arbeitsprinzip (Stop/Go bzw. Kontinueverfahren) arbeitet.
Im Modul gemäss der 5 wird nun auch der Antriebsmotor 114 für die Öffnerwalze zumindest indirekt mit der Steuerung 130 gekoppelt, so dass seine Drehzahl durch eine Eingabe an der Steuerung 130 gewählt werden kann. Motor 114 ist vorzugsweise als ein frequenzgesteuerter Elektromotor ausgeführt, wobei seine Drehzahl direkt vom Ausgang eines Frequenzumrichters 110 abhängig ist. Der Umrichter 110 erzeugt Ausgangssignale in Abhängigkeit von Befehle, die er von der Computersteuerung erhält.
Versuche haben nun gezeigt, dass für eine vorgegebene Produktion (Fasermenge pro Zeiteinheit) eines bestimmten Fasersortiments, und bei vorgegebener Wattendichte im Spalt 102, der Öffnungsgrad der erzeugten Flocken 105 im wesentlichen von der Drehzahl der Walze 22 abhängig ist. Mittels eines Moduls gemäss der 5 ist der Spinnereimeister in der Lage, den Öffnungsgrad am Ausgang von der Speisemaschine bzw. an Eingang des Flockenbeschickungssystems, ausreichend zuverlässig (wiederholbar) zu bestimmen, d. h. mittels Eingaben an der Steuerung 130 einzustellen. Diese Möglichkeit bestand bisher in der Spinnereivorbereitung, zumindest in der Flockenbeschickung, nicht. Das Modul gemäss der 5 hat deshalb eine Doppelaufgabe

– einerseits, nach wie vor, die Bestimmung (Dosierung) der gelieferten Fasermenge,
– andererseits aber auch, und neu, die Bestimmung des Öffnungsgrades, d. h. die Aufgabe der gesteuerten Flockenbildung.

Die 6 zeigt nun schematisch die Grundlage für eine Weiterentwicklung des Moduls gemäss der 5, wobei die Arbeitselemente noch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, die Darstellung aber weiter vereinfacht worden ist. Die 6 zeigt daher die beiden Speisewalzen 18, 20, welche die relativ stark verdichtete Watte aus dem Spalt 102 an die Öffnerwalze 22 liefern. In dieser schematischen Darstellung hat jede Walze einen jeweiligen Eigenantriebsmotor 96A, 96B, 114 und diese Motoren sind von der Computersteuerung aus drehzahlgesteuert. In der Praxis sind die Speisewalzen 18, 20 vorzugsweise von einem gemeinsamen Motor angetrieben, wobei die Öffnerwalze 22 einen eigenen unabhängigen, drehzahlsteuerbaren Antrieb hat. Die eine Speisewalze, in diesem Beispiel die Walze 20, ist einer Linearführung 120 entlang beweglich, wobei sie gegen die Walze 18 vorgespannt ist, um im Spalt 102 eine möglichst vorgegebene Wattendichte zu erzielen. Ein Wegmesssystem, schematisch durch den Doppelpfeil 119 dargestellt, liefert Signale an die Steuerung 130, welche den Momentanwert des Abstands x (siehe 3) entsprechen. Anhand dieser Signale regelt die Steuerung 130 die Drehzahl der beiden Walzen 18, 20, um einen an der Steuerung 130 eingegebenen Produktionswert (Sollwert) weitmöglichst einzuhalten, wobei, wie schon vorher erwähnt, diese Regelung vorzugsweise durch Steuern eher als Regeln erfolgt.
Gleichzeitig regelt die Steuerung 130 die Drehzahl der Walze 22, um eine an der Steuerung 130 eingegebenen Wirkung im Zusammenhang mit der Faserverarbeitung weitmöglichst einzuhalten. Auch in diesem Fall wird die Regelung vorzugsweise mittels Steuern realisiert. Die Wirkung kann z. B. in der Form einer beliebig definierten Qualitäts-Kenngrösse ausgedrückt werden, welche in einem feststellbaren Zusammenhang mit dem Öffnungsgrad der Flocken steht. Ein Beispiel ist der sogenannte Auflösungsgrad des Fasermaterials, wie er z. B. im Fachartikel „Gibt es die optimale Reinigungsstelle für Fremdfasern" in Melliand Textilberichte 5/2004, Seite 334 bis 336, erklärt wurde. Jede andere Kennzahl, welche in einem feststellbaren Zusammenhang mit dem Öffnungsgrad steht, würde aber die gleiche Funktion erfüllen. Wichtig ist, dass der Spinnereimeister an der Steuerung kein Sollwert für die Drehzahl der Walze 22 eingibt, sondern ein Wert, der für ihn auf eine gut erkennbare Art und Weise mit der Qualität seines Produkts zusammenhängt.
Die Übersetzung der eingegebenen Qualitäts-Kennzahl in eine Soll-Drehzahl für die Walze 22 erfolgt in der Steuerung 130 anhand einer abgelegten Funktionsfamilie, welche für die gesteuerte Maschine die Produktion, die Drehzahl der Walze 22 und die Kennzahl in Beziehung zueinander stellt. Ein schematisches Beispiel ist in der 7 gezeigt, wobei dieses Beispiel bloss zur Erklärung des Prinzips und keineswegs als praktische Ausführung gelten soll. Die effektiven Beziehungen müssen von Fall zu Fall empirisch ermittelt werden und werden dann nur für Maschinen des gleichen Typs (Maschinenmodells) gelten.
Das Prinzipdiagramm der 7 zeigt für fünf Werte (G1, G2, G3, G4, G5) der vorerwähnten Kennzahl jeweils die erforderliche Drehzahl (vertikale Achse) der Öffnerwalze 22 als eine Funktion der Produktion (waagerechte Achse). Um die Darstellung bzw. die Beschreibung zu vereinfachen ist jede dargestellte Funktion als eine einfache lineare Funktion gezeigt. Die empirisch ermittelten Funktionen werden aber wahrscheinlich die Form je einer Kurve haben und sie werden nicht alle die gleiche Form aufweisen. Es sind in der 7 keine konkreten Werte für die Produktion und die Drehzahl angegeben. Ein typischer Bereich für die Produktion einer modernen Flockenspeisemaschine ist 20 bis 1600 kg/h, wobei ein höherer Produktionsbereich (bis ca. 2000 kg/h) heute schon absehbar ist. Der entsprechende Drehzahlbe reich für die Öffnerwalze einer Anordnung gemäss der 6 ist 10 bis 1500 U/min.
Der Spinnereimeister wird die Maschineneinstellungen nach textiltechnologischen bzw. wirtschaftlichen Überlegungen festlegen. Er wird daher einerseits die erforderliche Produktion (beispielsweise P1) festlegen, welche zur Erfüllung der von den Karden ausgehenden Nachfrage erforderlich ist, und andererseits den „Auflösungsgrad" bzw. „Öffnungsgrad" festlegen, welche ihm (nach seiner Erfahrung) eine ausreichende Produktqualität verspricht, um die zu erwartenden Anforderungen an dieses Produkt zu erfüllen. Der Auflösungs- bzw. Öffnungsgrad wird er in der Form der ihm bekannten Kennzahl (beispielsweise „G3") entscheiden. Diese festgelegten Werte kann er nun in die Steuerung 130 eingeben.
Anhand der im Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Funktion für Auflösungsgrad G3 ermittelt die Steuerung nun die Drehzahl D1 (7) für die Öffnerwalze 22. Die Walze 22 erzeugt daher ein Flockenstrom mit einer durchschnittlichen Flockengrösse, welche den eingestellten „Auslösungsgrad" (entsprechend Kennzahl G3) ergibt – und zwar reproduzierbar bzw. gleichbleibend über die Zeit. Wenn sich aber dieser Auflösungsgrad G3 als „nicht zweckmässig" erweist, kann der Meister einen anderen Auflösungsgrad (beispielsweise G4) bei gleichbleibender Produktion P1 wählen und in die Steuerung 130 eingeben. Anhand der abgelegten Funktion G4 ermittelt die Steuerung 130 dann eine neue Drehzahl (D2, in 7 mit gestrichelten Linien angedeutet) für die Öffnerwalze 22 und bewirkt die entsprechende Änderung dieses Betriebsparameters durch geeignete Signale an den Motor 114 bzw. an seinen Frequenzumrichter 110 (6).
Falls sich der Auflösungsgrad G3 als richtig erweist, die zuerst eingestellte Produktion P1 aber z. B. als nicht mehr ausreichend erweist, kann der Betriebsparameter „Produktion" z. B. auf P2 (7) erhöht werden. Die Steuerung 130 ermittelt nun anhand der unverändert geltenden Funktion G3 eine neue Drehzahl (D3, in 7 mit strich-punktierten Linien angedeutet) und stellt diesen Parameter am Motor 114 bzw. Frequenzumrichter 110 entsprechend neu ein. Der Meister kann somit die Produktion und den Auflösungsgrad individuell (unabhängig voneinander) wählen – die Steuerung sichert dann ab, dass die Maschineneinstellungen entsprechend angepasst werden. Voraussetzung dafür ist die Möglichkeit, die Drehzahl der Öffnerwalze beliebig (oder zumindest innerhalb vorbestimmten Grenzen) einzustellen, was durch die Anordnung gemäss der 5 bzw. 6 gegeben ist.
Die bevorzugte Ausführung der Erfindung ermöglicht somit die automatische, gegenseitige Anpassung der Maschineneinstellungen für ausgewählte Arbeitselemente der Maschine, um die Anforderung für autonom ausgewählte Betriebsparameter wie Produktion und Auflösungsgrad gleichzeitig erfüllen zu können. Diese Betriebsparameter können zum Teil auch automatisch festgelegt werden. Der momentan herrschende Sollwert für die „Produktion" einer Speisemaschine kann z. B. durch die effektive „Nachfrage" seitens der belieferten Maschinen bestimmt werden, was mittels geeigneten Sensoren an den jeweiligen belieferten Maschinen festgelegt werden kann. Der Spinnereimeister kann nun trotzdem den von ihm gewünschten Auflösungsgrad festlegen und mittels der Steuerung 130 einhalten lassen.
Es lassen sich auch sogenannte „Rezepte" für ausgewählte Betriebsparameter empirisch ermitteln und zum wiederholten Gebrauch abspeichern. Ein „Rezept" besteht z. B. aus einer Liste der Betriebsparameter wie Auflösungsgrad usw., die sich für die Bearbeitung eines vorbestimmten Fasersortiments eignen, um eine gewisse Produktqualität zu erzielen. Ein abgespeichertes Rezept kann nun bei Bedarf durch einen Bediener aufgerufen und mittels der Steuerung 130 zur Anwendung gebracht werden. Ein Rezept könnte prinzipiell auch einen Produktionswert enthalten, wobei die erforderliche Produktion wahrscheinlich separat eingegeben wird. Die Steuerung 130 entnimmt den erforderlichen Wert für den Auflösungsgrad aus dem Rezept, koordiniert ihm mit der eingegebenen Produktion und ermittelt anhand der gespeicherten Funktionen den geeigneten Wert für die Drehzahl der Öffnerwalze 22.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausnutzung sämtlicher Vorteile der automatischen, gegenseitigen Anpassung der Maschineneinstellungen an autonom ausgewählten Betriebsparameter wie Produktion und Auflösungsgrad eingeschränkt. Anhand der abgelegten Funktionen für Drehzahl und Produktion könnte die Steuerung z. B. eine Drehzahl der Öffnerwalze für die eingegebenen Werte „Produktion" und „Auflösungsgrad" ermitteln und an einem Bildschirm (nicht gezeigt) anzeigen – der Meister müsste dann auch die Drehzahl selber eingeben, wenn ihm den angezeigten Wert als tatsächlich geeignet erscheint.
In der bevorzugten Lösung erfolgt die gegenseitige Anpassung dieser Betriebsparameter aber automatisch (gesteuert), insbesondere dann, wenn die Produktionswerte Schwankungen unterworfen sind, beispielsweise, weil die „Nachfrage" nach dieser Produktion zeitlich variabel ist. Derartige Verhältnisse entstehen insbesondere in der Flockenspeisung beim Verwenden der sogenannten „Kontinuespeisung", wie sie z. B. in DE-C-2858763 und DE-A-10064655, sowie im Fachartikel „Continuous Flow: Benefits & Control" in Textile Asia, Juli 1986, Seiten 50 bis 54 beschrieben worden ist. In einem derartigen System gehört es zum Wesen des Steuerungskonzepts, dass die Produktion kontinuierlich oder zumindest quasi-kontinuierlich verändert wird. Mittels einer geeigneten Anpassung der Faserbearbeitung nachdem die momentane Produktion durch ein steuerbares Gerät festgelegt worden ist, kann der Auflösungs- bzw. Öffnungsgrad der gelieferten Flocken über die Zeit im wesentlichen konstant gehalten werden, d. h. gleich bleiben.
In einer modernen Spinnereivorbereitungsanlage ist die Anzahl Stellen, die eine Öffnungsfunktion ohne zusätzliche Funktionen auszuüben, stark zurückgegangen. Die Speisemaschine für die Flockenbeschickung wird in manchen Fällen die einzige Stelle in der Anlage darstellen, welche speziell eine Öffnungsfunktion ausüben soll. Sofern aber eine andere Stelle in der Linie eine Öffnungsfunktion erfüllen soll bzw. könnte, kann diese Stelle mit einem flockenbildenden Modul gemäss der vorliegenden Erfindung ausgerüstet werden. Eine Voraussetzung dafür ist, dass die Stelle nicht auch eine Zusatzfunktion erfüllen muss, welche die gesteuerte Flockenbildung zuwiderläuft, beispielsweise eine gesteuerte Reinigungsfunktion, wo die Drehzahl einer garnierten Walze in Abhängigkeit vom erforderlichen Reinigungsgrad bestimmt werden muss. Andererseits können Zusatzfunktionen, die nicht mit der gesteuerten Flockenbildung in Konflikt stehen, ohne weiteres auch in Kombination mit der Flockenbildung ausgeübt werden. Die Öffnerwalzen in den Ausführungen gemäss den 5 und 6 könnten daher mit Reinigungselementen (beispielsweise Messer oder Roststäbe) versehen werden, wobei die momentane Reinigungswirkung allenfalls von der variablen Drehzahl der Öffnerwalze selbst abhängig, d. h. variabel, sein wird.

Claims

Flockenbildendes Modul für eine Maschine in der Spinnereivorbereitung mit einem Gerät zur Abgabe eines Faserstroms mit einer vorgebbaren Fasermenge pro Zeiteinheit und einer Vorrichtung zur Bearbeitung der abgegebenen Fasern, um einen Flockenstrom zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung steuerbar ist, um die Bearbeitung der Fasern und damit den Öffnungsgrad des Flockenstroms beeinflussen zu können.
Modul gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Öffnerwalze umfasst, die drehzahlsteuerbar ist, um die Bearbeitung der Fasern zu beeinflussen.
Modul gemäss Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorhanden ist, welche sowohl die Fasermenge als auch die Bearbeitung der Fasern durch die Vorrichtung steuert.
Modul gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit Speichermittel versehen ist, wo Daten abgelegt werden kann, welche Werte für die Fasermenge, Werte für die Faserbearbeitung und Werte eines vorgebbaren Betriebsparameters entsprechen.
Modul gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit Software versehen ist, um Verknüpfungen unter den Werten zu bilden und daraus Signale abzuleiten, mittels welcher Maschineneinstellungen beeinflusst werden können.
Modul gemäss Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Fasermenge der Produktion des Moduls entsprechen.
Modul gemäss Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Faserverarbeitung der Drehzahl einer Öffnerwalze entsprechen.
Modul gemäss einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter dem Öffnungsgrad der Fasern im Flockenstrom entspricht.
Modul gemäss einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zur Bildung einer Faserwatte mit einer im wesentlichen vorgegebenen Dichte und zur Abgabe dieser Watte an die genannte Vorrichtung ausgelegt ist.
Modul gemäss einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine drehzahlsteuerbare Speisewalze umfasst, wobei die beförderte Fasermenge pro Zeiteinheit von der Drehzahl der Speisewalze abhängt.
Modul gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Speisewalze in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Speisewalze und einem Gegenelement steuerbar ist, wobei dieser Abstand von der Fasermenge zwischen der Speisewalze und dem Gegenelement abhängt.
Modul gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement auch eine drehbar gelagerte Walze ist.
Öffner für die Spinnereivorbereitung mit einem Modul gemäss einem der vorangehenden Ansprüchen.
Speisemaschine für die Flockenbeschickung mit einem Modul gemäss einem der vorangehenden Ansprüchen.
Speisemaschine gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine in einer Anlage mit einer Steuerung für die Flockenbeschickung vorgesehen, wobei, gesteuert durch die Anlagesteuerung, die Speisemaschine gemäss einem Kontinueverfahren arbeitet.
Spinnereivorbereitungsanlage mit einer Speisemaschine gemäss Anspruch 14, oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, von der Speisemaschine mit Flocken belieferte Karde, einen Füllschacht mit einem Reinigermodul aufweist.