Keine Spinnerei: Intelligente Antriebe erhöhen Effizienz in Rotorspinnmaschinen

Beim Rotorspinnen wird das Rohmaterial, das Vorlageband, über die Speisung in die Auflösung eingezogen. Hier wird das Faserband durch die Auflösewalze in Einzelfasern zerlegt, die in der Spinnbox mit dem Rotor wieder zu einem Faden versponnen werden. Das Verhältnis von Speise- zu Abzugsdrehzahl bestimmt hierbei den Verzug und damit die Dicke, die Rotordrehzahl bestimmt die Drehung des Fadens. Vom Abzug gelangt der Faden über den Fadenführer in die Spulung. Hier muss nach einem ganz bestimmten Muster aufgewickelt werden, um eine Spulenqualität zu gewährleisten, die eine einfache Weiterverabeitung, bzw. ein problemloses Abwickeln des Fadens in den nachfolgenden Prozessen ermöglicht. Früher nur vier Frequenzumrichter Noch vor wenigen Jahren fand man in der damaligen Version der Rieter Rotorspinnmaschine nur vier Frequenzumrichter, zwei für die Rotorantriebe, einen für die Speisung und einen für den Abzug. Antriebe wie die für die Auflösewalzen oder die Absaugung liefen starr am Netz. Die Spulung und Fadenverlegung war mechanisch über Getriebe und Riemenscheiben an den Antrieb für den Abzug gekoppelt. Wollte man also auf einer Maschine z.B. ein gänzlich anderes Garn produzieren oder Spulen einer anderen Breite produzieren, waren Eingriffe und Umbauten an der Mechanik nötig. Forderung: höhere Produktivität Der in den vergangenen Jahren lauter werdende Ruf nach längeren Maschinen mit einer höheren Anzahl an Spinnstellen und die Forderung nach flexibleren, schnelleren Maschinen zwang jedoch zu neuen Antriebskonzepten. Das Ergebnis sind verknüpfte Antriebe mit intelligenten Frequenzumrichtern, die einen Teil der Steuerungsaufgabe übernehmen. So kommen in heutigen Maschinen bis zu 19 Frequenzumrichter der Baureihe T1000 von Yaskawa zum Einsatz. Die Frequenzumrichter sind dabei per CAN­open verknüpft und an die Maschinensteuerung angebunden. Der Antieb für den Abzug stellt den Leitantrieb dar. Speisung und Rotor laufen in bestimmten, variabel einstellbaren Verhältnissen zu diesem. Ebenso die Spulung und Fadenverlegung. Bei diesen Antrieben ist dem Drehzahlleitwert vom Abzug zusätzlich ein Störmuster überlagert, das für einen optimalen Spulenaufbau sorgt. Der Ablauf des Störmusters ist dabei in beiden Antrieben synchronisiert. Bei besonders langen Maschinen findet man in bestimmten Teilen wie Speisung und Abzug noch eine mechanische Trennung in Längsrichtung der Maschine. Die mechanisch getrennten Maschinenteile werden dabei von separaten, jedoch synchronisierten Frequenzumrichtern angetrieben. Der Clou des Systems Das komplexe Zusammenspiel der Umrichter inklusiv der Synchronisierung der Spulung benötigt keine externe Steuerungsfunktionalität. In enger Zusammenarbeit zwischen der Europazentrale von Yaskawa in Eschborn und Rieter Ingolstadt wurde die Firmware der Frequenzumrichter so modifiziert, dass es genügt, die Umrichter mit Sollwerten für Abzug, Garndrehung, Spulenaufbau usw. zu versorgen, den Rest erledigen die Umrichter selbständig. Netzspannungssicherung Auch im Falle einer kurzen Netzspannungsunterbrechung, in vielen Ländern in denen Spinnmaschinen zum Einsatz kommen noch immer an der Tagesordnung, sorgt eine speziell entwickelte Regelung in den Yaskawa T1000-Umrichern ohne ein Eingreifen der Maschinensteuerung für einen unterbrechungsfreien Fortlauf der Produktion mit unveränderten Garn- und Spuleneigenschaften. Das ist ein nicht unwesentlicher Faktor, wenn man bedenkt, dass bei einem unkontrollierten Tieflauf der Maschine alle Fäden brechen und ein Neuanspinnen bei 500 Spinnstellen selbst mit vier Anspinnrobotern längere Zeit benötigt. Denn das hätte einen nennenswerten Produktionsausfall zur Folge. Produktivität erhöht Der Einzug der Yaskawa Frequenzumrichter in die Rotorspinnmaschine bringt den Kunden der Firma Rieter noch weitere Vorteile. Durch die hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Frequenzumrichter gehören Störungen bei den Antrieben und damit verbundene Produktionsausfälle praktisch der Vergangenheit an. Durch die nun bis auf maximal 350m/min pro Spinnstelle gestiegene Abzugsgeschwindigkeit wurde zudem die Produktivität erhöht. Neben dem schon angesprochenen besseren Verhalten bei Netzausfall ist man nun auch flexibler. So erfordert die Produktion eines anderen Garnes nur noch eine kurze Anpassung von Parametern in der Maschinensteuerung, die Mechanik bleibt unberührt. Verschleißteile wie Riemen wurden durch Elektronik ersetzt, was den Wartungsaufwand reduziert, die Produktivität erhöht und die Maschinenlaufzeiten verlängert. Zusätzlich zu den dadurch erreichbaren Kostenreduzierungen erreicht der Anlagenbetreiber auch geringere Betriebskosten, denn aufgrund der gesteigerten Effizienz der Maschine sinkt der Energiebedarf im Betrieb. SPS/IPC/Drives 2010: Halle 2, Stand 131