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Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln frisch gesponnener ungedrehter Kunstfäden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln frisch gesponnener ungedrehter Kunstfäden, welche nach Verlassen der Spinndüse mit konstanter Geschwindigkeit der Aufwickelstelle zulaufen, zu Spulen mit kegelförmigen Enden in freier Aufwicklung, wobei kurze Verlegehübe mit rascher Changierung von langen Verlegehüben mit langsamer Changierung überlagert werden, sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Aufspulen frisch gesponnener Kunstfäden werden die Spulen und der Wickelaufbau im wesentlichen vom aufzuwickelnden Spinngut, von dessen Anlieferungsgeschwindigkeit und Weiterverarbeitungsgang bestimmt, und es werden bereits die verschiedensten Aufwickelverfahren angewandt, welche diesen Faktoren Rechnung zu tragen versuchen. Auf diese oder jene Weise hat man auch beträchtliche Verbesserungen erreicht, ist dabei aber hinsichtlich der eigentlichen Wickelbildung, insbesondere der Spulengewichte bzw. der Wicklungsvolumen, nahezu an die Grenzen der Leistungssteigerung gelangt, obwohl sich Ausstoss und Anlieferung des Spinngutes ohne weiteres erhöhen liessen und hiefür auch ein allgemeines Bedürfnis vorliegt.
Mit Rücksicht auf die Weiterverarbeitung ist man bestrebt, das mit hoher Liefergeschwindigkeit anfallende Spinngut zunächst erst einmal aufzufangen und noch ungedreht zu Vorratsspulen aufzuwinden, welche der Weiterverarbeiter ohne weitere Umformung benutzen kann. Hiefür eignen sich vor allem solche Wickelformen, welche kegelförmige Enden aufweisen.
In den sonst einschlägigen Aufwindefällen, z. B. beim Umspulen oder Zwirnen, bedient man sich zum Aufbau von Spulen mit kegelförmigen Enden gewöhnlich eines Changiersystems, nach welchem der Faden mittels eines hin- und hergehenden Fadenführers unter einem bestimmten oder veränderlichen Winkel auf die rotierende Spule abgelegt wird. Hiebei handelt es sich im wesentlichen um die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten, bei denen während eines Wickelvorganges entweder nur der Fadenführerhub stetig oder periodisch verändert und beispielsweise von einem Höchstmass zu einem Mindestmass bzw. umgekehrt gebracht wird, oder bei denen das Fadenführerhubfeld mit konstantem oder veränderlichem Hub stetig bzw. periodisch auswandert und beispielsweise abwechselnd nach der einen und nach der andern Seite verlagert wird.
Oft werden diese beiden Verlegungsarten auch miteinander kombiniert.
Ein derartiger Spulenaufbau setzt aber eine variable Fadenanlieferung voraus, welche sich der jeweiligen von Changierweg und Spulenempfang abhängigen Aufwickelgeschwindigkeit anpasst, oder bedingt bei konstanter Anlieferung und konstanten oder veränderlichen Spindeldrehzahlen besondere Massnahmen bzw. Mittel, durch welche die Unterschiede in der Aufwickelgeschwindigkeit, so beispielsweise beim Ringzwirnen, mittels variabler Läufergeschwindigkeit ausgeglichen werden.
Die Anwendung dieser Methoden stösst aber bei der Bildung von Spinnspulen auf erhebliche Schwierigkeiten, und es treten deshalb hier während des Wickelaufbaus Unterschiede in der Fadenspannung auf, welche durch den raschen Wechsel von Fadenlagen bzw. -windungen geringeren zu solchen grösseren Abstandes von der Wickelachse und umgekehrt (Aussen-Innen-Effekt) oder durch Änderungen des Verlegungswinkels oder allein schon bei längeren Spulkörpern und grösserem Bewegungshub des Fadenführers (Changierdreieck) hervorgerufen werden und sich auf das Spinngut und dessen Gefüge ungünstig auswirken, insbesondere in diesem Stadium des Entstehens der Fäden untragbare Titerschwankungen verursachen.
Die bekannten Vorrichtungen sind deshalb für empfindliches Spinngut, insbesondere Kunstfäden aus thermoplastischem Material, geschmolzenem Glas u. dgl., praktisch unbrauchbar oder führen wegen der zu erwartenden Titerschwankungen zwangsläufig zu Spulen mit verhältnismässig geringem Wickelvolumen.
Während man sonst beim Aufspulen von mit konstanter Geschwindigkeit angelieferten Fäden zur Erzielung einer konstanten oder annähernd konstanten Umfangsgeschwindigkeit des Spulkörpers. auch bei zunehmendem Wickeldurchmesser Treibtrommeln verwendet, welche mit konstanter Drehzahl umlaufen und den Spulenkörper durch Friktion antreiben, lässt sich dieses Prinzip für das Aufspulen von empfindlichem Spinngut bekanntlich nicht ohne Schädigung des Materials anwenden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Aufwickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom wachsenden Wickel so
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zu regeln, dass sie einer konstanten Anlieferung entspricht.
Die für diesen Zweck vorgesehenen Regeleinrichtungen, welche den Wickel oder den Faden mittels eines als Impulsgeber angeordneten Organs abtasten oder bei welchen der Faden als solcher der Impulsgeber ist, wirken mechanisch mehr oder weniger stark durch Anpressdruck, Fadenumlenkung od. dgl. auf den Faden ein und vermögen deshalb schon aus diesem Grunde höheren Ansprüchen an die Qualität des Fadens beim Aufspulen empfindlichen Spinngutes zu Spulen mit kegelförmigen Enden unmittelbar nach Verlassen der Spinndüse nicht zu genügen.
Von der Praxis wird deshalb die Forderung gestellt, frisch gesponnene ungedrehte Fäden in freier Aufwicklung, d. h. ohne mechanische Einwirkung auf Wicklung oder Faden, aufzuwinden. Das Problem der freien Aufwicklung von mit hoher Liefergeschwindigkeit anfallendem, empfindlichem Spinngut hat bis heute, trotzdem es an Vorschlägen hiefür nicht mangelt, keine befriedigende Lösung gefunden.
Der Kern des Problems dürfte im wesentlichen darin liegen, dass sowohl bei der Bildung von Wickelkörpern mit kegelförmigen Enden nach den bekannten Verlegungs- bzw. Changiersystemen als auch allein infolge der mit zunehmendem Wickeldurchmesser sich bei konstanter Drehzahl erhöhenden Umfangsgeschwindigkeit der Spulen Unterschiede in der Fadenspannung auftreten, welche unerwünschte Titerschwankungen hervorrufen.
In Erkenntnis dieser Zusammenhänge wird deshalb für das Aufspulen frisch gesponnener Kunstfäden, welche nach Verlassen der Spinndüse ungedreht in freier Aufwicklung zu Spulen mit kegelförmigen Enden aufgewunden werden sollen, erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Fäden in Form in sich gewellter Schraubenlinien auf eine Spule abgelegt werden, deren Drehzahl während des Aufwickelvorganges, wie an sich bekannt, in Stufen vermindert wird.
Zwar ist eine derartige Windungsform zur Herstellung eines flüssigkeitsdurchlässigen Wickels aus Kunstseidefäden bekannt, doch fehlte es bisher an der Erkenntnis, dass diese Wickelform ein Aufwickeln des flisch gesponnenen Fadens mit gleichmässiger Spannung auch dann gestattet, wenn die Aufwickelgeschwindigkeit und die Fädengeschwindigkeit nicht übereinstimmen, so dass die Umdrehungszahl der Spule bei diesem Aufwickelvorgang stufenweise geändert werden kann, was eine wesentlich vereinfachte Steuerung mit sich bringt.
Bei einem derartigen Aufspulverfahren sind die beiden für die Spulenbildung auf Ringzwirnmaschinen, also für gedrehte Garne, an sich bekannten Changierbewegungen, von denen die eine dem Faden und die andere der Spule erteilt wird und welche sich im Fadenverlegungsbild überlagern, einem besonderen Hubverlauf mit konstantem, kurzem Haupthub und sich minderndem Gesamthub bei einer gleichzeitigen Geschwindigkeitssteuerung unterworfen.
Diese Steuerung erfolgt entweder und vorzugsweise für die Geschwindigkeit des Spulenumlaufes in Abhängigkeit von der Minderung des axialen Spulenhubweges oder umgekehrt für diese Hubminderung in Abhängigkeit von der sich in diesem Falle programmgemäss verringernden Umlaufdrehzahl der Spule. Daneben kann die Geschwindigkeit der Hubbewegung gleichzeitig in Abhängigkeit von der Hubminderung der axialen Spulenbewegung verändert werden.
Auf diese Weise wird ein besonders günstiges Spinnspulverfahren erzielt, da weder Faden noch Wickel durch die Steuerung berührt werden.
Wie schematisch in dem Fadenverlegunsgbild gemäss Fig. l dargestellt ist, erfolgt die Verlegung des Spinngutes zu Spulen mit kegelförmigen Enden in sich stetig oder stufenweise nach beiden Enden hin verkürzenden Lagen bzw. Schichten von Lagen, deren jede nachfolgende kürzer als die vorhergehende ist. Da gleichzeitig mit jeder Lage oder Schicht in Abhängigkeit von deren Erstreckung bzw. von der Hubminderung der axialen Spulenbewegung die Spulendrehzahl in der ersten der vorgeschlagenen Möglichkeiten so weit reduziert wird, dass sie der Anlieferungsgeschwindigkeit entspricht und das anfallende Spinngut mit nahezu gleichbleibender Fadenspannung auf den Wickel gelangt, werden die sonst üblichen Fadenspannungsschwierigkeiten und Titerschwankungen vermieden bzw. auf ein kaum nennenswertes und tragbares Mass verringert.
Darüber hinaus, und darin ist der besondere Vorteil dieser Massnahmen zu erblicken, lassen sich auf diese Weise selbst bei erhöhter Anlieferungsgeschwindigkeit des Spinngutes hievon Aufwickelspulen mit kegelförmigen Enden von beliebigem Volumen bei gleichbleibender Fadengüte bilden. Dies gilt für die andern vorgeschlagenen Möglichkeiten sinngemäss.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, deren Aufbau und Arbeitsweise im einzelnen an Hand der Beschreibung des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert ist. Die besonderen Merkmale dieser Spulvorrichtung für ungedrehtes Spinngut bestehen im wesentlichen darin, dass das Changierorgan für den Faden mit konstantem, möglichst geringem Hub sowie hoher, konstanter Drehzahl rotierend und in axialer Richtung feststehend, der Changiermechanismus für die Spule bzw. deren Träger dagegen axial hin-und herbewegbar angeordnet und die Steuereinrichtung für die Verkürzung der Hin- und Herbewegung mit Schaltmitteln zur gleichzeitigen kontinuierlichen oder stufenweisen Verminderung der Spulendrehzahl und gegebenenfalls der Geschwindigkeit der axialen Spulenbewegung ausgestattet ist.
Dabei kann der Umkehrantrieb für die Hin- und Herbewegung beispielsweise durch mechanische, hydraulische oder pneumatische Einrichtungen und die Steuerung der Drehzahlminderung bzw. Hubgeschwindigkeit der Spule u. a. durch elektrische Mittel ausführbar angeordnet sein.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Spinnspulvorrichtung gemäss der Erfindung in seiner Gesamtanordnung schematisch dargestellt.
Die eigentliche Aufwickelvorrichtung, bestehend aus der Spule 1, dem Spulhülsenträger bzw. Spannfutter 2 mit Antriebswelle 3 und deren Lagerbock 4 sowie dem Antriebsmotor 5, sitzt auf dem Träger
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oder Tragschlitten 6, welche auf den in ortsfesten Ständern oder Tragarmen 7 sitzenden Führungszylindern 8 und 9 beispielsweise mittels einer Kugelführung verschiebbar gelagert sind.
Der von einem eigenen Motor 10 angetriebene Fadenführer 11, welcher als Schlitz- oder Nutentromn'1el, als Kurvenbügel od. dgl. ausgebildet ist, kann, wie in der Zeichnung dargestellt, ortsfest oder aber auch, z. B. an einem Schwenkarm, radial zur Spule bewegbar angeordnet sein. Der Tragschlitten 6 mit Aufwickelvorrichtung ist mittels einer an seinem Fortsatz 12 angreifenden Kolbenstange 13 bewegbar, welche in bekannter Weise mittels eines im Zylinder 14 des hydraulischen oder pneumatischen Umkehrantriebes 15 geführten Kolbens nach rechts oder nach links gedrückt wird, wobei der Zylinder 14 über entsprechende Zu- oder Abflussleitungen für die Druckflüssigkeit oder-luft und gegebenenfalls über eine zwischengeschaltete Pumpe 16 mit dem Behälter 17 verbunden ist.
Der Umkehrantrieb 15 ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, welche im wesentlichen aus einer die Schaltschlitten 18 und 19 gegenläufig führenden Gewindespindel 20, aus den beiden Endschaltern 21 und 22 sowie aus der die Schalter 23, 24 und 25 tragenden Schaltleiste 26 besteht. Die mit Rechts- und Linksgewinde versehene Gewindespindel 20 ist in den beiden Böcken 27 und 28 drehbar gelagert und wird vom Motor 29 über ein Getriebe 30 angetrieben. Die Schlitten 18 und 19 sind mittels der zwischen den Böcken 27 und 28 angeordneten Führungsstange 31 gegen Verdrehung gesichert. Die beiden auf den Schlitten 18 und 19 angeordneten Endschalter 21 und 22 werden durch den Steuernocken 32 betätigt und dienen dazu, Steuerimpulse an den hydraulischen oder pneumatischen Umkehrantrieb 15 abzugeben.
Die auf der Schaltleiste 26 in beliebiger Anzahl ver-und einstellbar angeordneten Schalter 23, 24 und 25 werden durch den Schlitten 18 bzw. 19 oder durch beide betätigt und dienen dazu, die Drehzahl des Hauptantriebsmotors 5 zu verändern. Die Schalter 23, 24 und 25 können auch zur Steuerung der Hubgeschwindigkeit des Umkehrantriebes 15 verwendet werden, indem sie auf die Pumpenleistung oder besondere Ventile einwirken und hiedurch die Strömungsenergie verändern.
Die Arbeitsweise dieser Spinnspulvorrichtung ergibt sich aus deren besonderer Anordnung. Der von der Spinndüse mit konstanter Geschwindigkeit gelieferte, zumeist aus einer Vielzahl einzelner Kapillaren bestehende Faden 33 wird von dem mit hoher, gleichbleibender Drehzahl rotierenden Fadenführer 11 mit konstantem, geringem Hub an der gleichen Stelle hin- und hergeführt und in dieser Weise auf der Spule 1 abgelegt. Dabei wird die Spule mit den sie tragenden und antreibenden Einrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 im Takt der Kolbenbewegung des hydraulischen oder pneumatischen Umkehrantriebes 15 mittels der Kolbenstange 13 mit grösserem und sich über den Wickelvorgang minderndem Hub langsam hin- und herbewegt.
Das Umsteuern der Bewegungsrichtung wird durch die Steuernocke 32 beim Betätigen der Schal-
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jeder Lage oder aus mehreren Lagen bestehenden Schicht die Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Spule in dem Masse gemindert, dass sie der Anlieferungsgeschwindigkeit des Fadens entspricht. Zu diesem Zweck sind die Schlitten 18 und 19 derart ausgebildet, dass sie bei ihrer Bewegung die Frequenzumschalter 23, 24, 25 und gegebenenfalls weitere solche Schaltmittel überfahren und hiedurch die Drehzahl des Motors 5 entsprechend vermindern. Im Antriebsaggregat der Gewindespindel kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die bei Abschalten der Spulvorrichtung zum Zwecke des Spulenwechsels die Gewindespindel in umgekehrtem Drehsinn und so lange mit höherer Drehzahl antreibt, bis die Schlitten 18, 19 in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt sind.
Auf diese einfache Weise lässt sich selbst empfindliches Spinngut zu Spulen mit kegelförmigen Enden auch grösseren Volumens aufwinden, wobei die Aufwickelgeschwindigkeit derart auf die konstante Anlieferung abgestimmt ist, dass sich etwaige Titerschwankungen in den gewünschten beliebig engen Grenzen bewegen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Fadenverlegung besteht darin, dass der Kreuzungswinkel der einzelnen, sich gegenläufig kreuzenden Fadenwindungen von Lage zu Lage wechselt, wodurch bekanntlich der Wickelaufbau als solcher verbessert und eine Nachbehandlung erleichtert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aufwickeln frisch gesponnener ungedrehter Kunstfäden, welche nach Verlassen der Spinndüse mit konstanter Geschwindigkeit der Aufwickelstelle zulaufen, zu Spulen mit kegelförmigen Enden in freier Aufwicklung, wobei kurze Verlegehübe mit rascher Changierung von langen Verlegehüben mit langsamer Changierung überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden in Form in sich gewellter Schraubenlinien auf eine Spule abgelegt werden, deren Drehzahl während des Aufwickelvorganges, wie an sich bekannt, in Stufen vermindert wird.