Vorrichtung zum Aufwickeln von Kunstfäden, insbesondere in frischgesponnenem Zustand
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Kunstfäden, insbesondere in frischgesponnenem Zustand, bei welcher der Wickelkörper an seinem Umfang mittels einer mit konstanter Drehzahl umlaufenden Treibwalze angetrieben wird.
Derartige Aufwickelvorrichtungen haben bekanntlich den Vorzug grosser Einfachheit, denn der Faden gelangt mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf den sich mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit drehenden Wickel. Anderseits ergeben sich bei einem solchen friktionsgetriebenen Wickel Schwierigkeiten, wenn das aufzubringende Antriebsdrehmoment und der Anpressdruck der Treibwalze am Wickel über ein bestimmtes Mass hinaus anwachsen, so dass hierunter die Qualität eines empfindlicheren Wickelgutes oder der Wickelaufbau als solcher leiden. Erfahrungsgemäss tritt dieser Mangel in erhöhtem Masse bei der Herstellung feiner volisynthetischer Fäden, die mit sehr hoher Liefergeschwindigkeit abgezogen werden, in Erscheinung.
Demgegenüber besteht bei Aufwickelvorrichtungen anderer Art, bei welchen der Wickel von seiner Achse her angetrieben wird, wobei er sich gewöhnlich gegen eine lose Rolle abstützt, die Schwierigkeit, die Umfangsgeschwindigkeit des wachsenden Wickels derart an die konstante Fadenliefergeschwindigkeit anzugleichen, dass der Faden ohne wesentliche Sinde- rung der Fadenspannung auf den Wickel gelangt. Man bedient sich deshalb, zumal in der Spultechnik, besonderer Einrichtungen, welche die Fadenspannung bzw. den Wickeldurchmesser abtasten und dementsprechend den Motorantrieb und die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels steuern. Der Verwendung derartiger Vorrichtungen beim Aufwickeln frischgesponnener Fäden sind aber mit zunehmender Liefergeschwindigkeit und Empfindlichkeit des Fadenmaterials wegen der damit verbundenen Beanspruchung des Fadens Grenzen gesetzt.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den durch eine Treibwalze angetriebenen Wickelkörper zusätzlich von seiner Achse her über einen in Abhängigkeit vom Wickelprogramm gesteuerten Antrieb zu betrei ben. Während also die e Treibwalze ein festzulegendes, möglichst geringes Drehmoment über die Fadenlagen in den Wickel einleitet, im übrigen aber die konstante Wickelgeschwindigkeit verbürgt, wird das Hauptantriebsdrehmoment von dem Achsantrieb auf den Wickel eingebracht. Dieser Achsantrieb kann z. B. ein gesteuerter Schlupfantrieb sein, dessen Schlupfvermögen in Abhängigkeit vom Wickelprogramm so ver änderbar ist, dass immer gerade der noch fehlende, wenn auch grössere Restbetrag an Antriebsdrehmoment angeliefert wird.
Dadurch ist gewährleistet, dass einmal der Faden beim Aufwickeln nicht unterschiedlich vorgespannt wird und zum anderen der Wickelaufbau von der Treibwalze immer unter vorbestimmtem Anpressdruck und sich hieraus ergebender Schubbeanspruchung vom einzuleitenden Drehmoment her erfolgen kann. Der auf diese Weise bei höchsten Wickelgeschwindigkeiten hergestellte Wickel zeigt einen einwandfreien Aufbau und hohe Fadenqualität.
Es ist an friktionsgctriebenen Wickelvorrichtungen bereits bekanntgeworden, die Drehzahl der Fadenführwalze des hin und her gehenden Faden führers vom Wickel selbst, also über die Treibwalze, zu steuern und die lose Laufachse der Fadenführwalze unmittelbar von der Treibwalzenachse in Bewegung zu setzen. Bei diesem doppelten Antrieb der Faden führwalze wollte man deren genaue Drehzahl im Verhältnis zum Wickel festlegen, dessen Wickeloberfläche aber nicht vom Treibwalzenantrieb her überbeanspruchen. Der Nachteil dieses doppelten Antrie bes besteht aber darin, dass das nicht über den Wickel einzuleitende Drehmoment nahezu konstant ist und der unterschiedliche Restbetrag doch in unzuiäng- licher Weise über den Wickel aufgebracht werden musste.
Damit ist aber kein einwandfreier Wickel zu erzeugen. Will man dieses Prinzip des doppelten Fadenführwalzenantriebes allein übernehmen, so kann es bei zu grosser Auslegung des zusätzlichen Antriebes sogar eintreten, dass die Treibwalze zu Beginn der Wickelreise fördern hilft, in der Mittelperiode der Reise bremst und zum Ende hin wieder fördert. Ein so erzeugter Wickel kann aber nicht qualitativ hochwertig ausfallen. Wesentlich ist aber, dass das vom zusätzlichen Antrieb eingesteuerte Drehmoment immer gerade so gross gesteuert wird, dass das Treibwalzendrehmoment gering und nahezu konstant bleibt.
Es empfiehlt sich, als zusätzlichen Antrieb einen im Wickel einzubauenden Einbauschlupfmotor zu verwenden, der in Abhängigkeit vom Wickeldurclt- messer steuerbar ist. Als Motor ist beispielsweise ein Kurzschlussläufer mit erhöhtem Läuferwiderstand einsetzbar, dessen Läufer entsprechend der vorgegebenen Steuerschiene während des Wickelvorgangs axial verschiebbar ist. Je nach dem Grad der Axialverschiebung ändert sich dann bei vorgegebener Drehzahl die Grösse des gelieferten Drehmomentes.
Die Steuerschiene kann so angeordnet sein, dass die Wickelachse mit zunehmendem Wickeldurchmesser an ihr entlanggleitet und sich dabei axial verschiebt.
Es ist aber auch denkbar, den Motor in bekannter Weise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitprogramm zu steuern. Ebenso ist es möglich, den Motor in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Fadenspannung zu regeln. Anstelle eines Schlupfmotors kann man gegebenenfalls auch einen Gleichstrommotor, z. B. einen Haupt- oder Nebenschlussmotor, verwenden, dessen Spannung am Anker oder/und Feld in Abhängigkeit vom Wickelprogramm gesteuert bzw. geregelt wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Aufwickelvorrichtung mit einer Schablonensteuerung,
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 und
Fig. 3 eine Zeitsteuervorrichtung für eine solche Aufwickelvorrichtung, im Schaubild.
Nach den Fig. 1 und 2 weist die Aufwickelvorrichtung in zunächst üblicher Bauart einen an einem Schwenkarm 1 gelagerten Wickelträger 2 für den Wickel 3 sowie die Treibwalze 4 und die Liefergaletten 5 und 6 auf. Die Treibwalze 4 sitzt auf einer mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle 7. Statt dessen könnte sie aber auch durch einen Einbaumotor, beispielsweise einen Synchron-Reluktanzmotor, angetrieben sein. Die Welle 7 treibt ihrerseits den Wickel 3 an. In einer Verlege einrichtung 8 ist ein Fadenführer 9 angeordnet. Der Faden 10 wird über die Galetten 5 und 6 von einer nicht dargesteil- ten Lieferstelle, z. B. vom Spinnkopf, abgezogen und über den Fadenführer 9 mit gleichmässiger Geschwindigkeit dem Wickel 3 zugeführt.
Der Wickelträger 2 ist mit einem zusätzlichen regelbaren Eigenantrieb ausgestattet und zu diesem Zweck mit einem Wech sein oder Drehstrom-Einbaumotor 11, insbesondere einem Schlupfmotor üblicher asynchronischer Bauart, vorzugsweise einem solchen mit erhöhtem Läuferwiderstand, sowie einer Steuereinrichtung ausgerüstet, welche die Motorleistung in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser mittels einer Schablone 12 (Fig. 2) oder über die Zeit mittels eines umlaufenden Kurvenstücks 13 (Fig. 3) als Geber über einen beispielsweise unter Federspannung stehenden Taster 14 steuert, indem beispielsweise bei einem Verschiebeankermotor der Anker verschoben (Fig. 2) oder ein Schieber auf einem Widerstand 15 verschoben wird (Fig. 3).
Der zusätzliche Motor im Wickelträger ist mit fallender Drehzahl - also im Ablauf des Wickelprogramms - zunächst bis zu einem bestimmten Wickeldurchmesser in seiner Leistung zu drosseln und danach langsam ansteigend wieder weiter auszufahren. Das Drosseln und Wieder-voll-Ausfahren kann in geeigneter Weise, insbesondere durch Verminderung bzw. Erhöhung der Spannung, oder bei einem Verschiebeankermotor zwecks Änderung des Kraftfeldes durch Verschieben des Ankers erfolgen.
Im dargestellten Beispiel besitzen der Wickelträger und die Treibwalze gleichen Durchmesser. Der Synchronmotor der Treibwalze und der zusätzliche Asynchron-Schlupfmotor im Wickelträger haben gleiche Polzahl, dabei wird der letztere Motor mit einer höheren Frequenz betrieben. Ebenso kann aber auch eine gleiche Frequenz bei gleicher Polzahl und verschiedenem Durchmesser von Treibwalze und Wickelträger oder eine gemischte Anordnung, beispielsweise mit verschiedener Polzahl und gleicher Frequenz bei ausgeglichenem Aussendurchmesser angewandt werden. Um den Antrieb für verschiedene Betriebsgeschwindigkeiten verwenden zu können, kann die Frequenz beispielsweise mittels eines Umformers auf den erforderlichen Betriebszustand eingestellt werden.
Eine etwaige Veränderung im Verhalten des Wickelträgerschlupfmotors infolge einer Frequenzänderung kann mittels eines Vortransformators oder durch entsprechende Erregung des Umformers abgeglichen werden, so dass bei Änderung der Wickelgeschwindigkeit die gleiche Tendenz der Regelcharakteristik erhalten bleibt. Bei etwaigem Gruppenantrieb mehrerer in einer Anlage nebeneinander laufender Aufwickelvorrichtungen kann die Frequenz des speisenden Umformers in Abhängigkeit vom Wickelprogramm zentral geregelt werden.
Device for winding synthetic threads, especially when freshly spun
The invention relates to a device for winding synthetic threads, in particular in the freshly spun state, in which the winding body is driven on its periphery by means of a drive roller rotating at constant speed.
It is known that such winding devices have the advantage of great simplicity, because the thread arrives at the winding that is rotating at a constant peripheral speed at a constant speed. On the other hand, difficulties arise with such a friction-driven lap if the drive torque to be applied and the contact pressure of the drive roller on the lap increase beyond a certain level, so that the quality of a more sensitive lap material or the lap structure as such suffer. Experience has shown that this deficiency occurs to a greater extent in the production of fine, fully synthetic threads which are drawn off at a very high delivery speed.
In contrast, in winding devices of a different type, in which the roll is driven from its axis, whereby it is usually supported against a loose roll, there is the difficulty of adapting the circumferential speed of the growing roll to the constant thread delivery speed in such a way that the thread is tion of the thread tension on the winding. Therefore, especially in winding technology, special devices are used which sense the thread tension or the winding diameter and accordingly control the motor drive and the peripheral speed of the winding. The use of such devices when winding freshly spun threads are limited with increasing delivery speed and sensitivity of the thread material because of the stress on the thread associated therewith.
According to the invention it is proposed that the winding body driven by a drive roller also be operated from its axis via a drive controlled as a function of the winding program. So while the e drive roller introduces the lowest possible torque via the thread layers into the lap, but otherwise guarantees the constant winding speed, the main drive torque is applied to the lap by the axle drive. This final drive can, for. B. be a controlled slip drive whose slip capacity can be changed depending on the winding program so that just the missing, albeit larger remaining amount of drive torque is delivered.
This ensures that, on the one hand, the thread is not pretensioned differently during winding and, on the other hand, the winding build-up from the drive roller can always take place under a predetermined contact pressure and the resulting shear stress from the torque to be introduced. The lap produced in this way at the highest winding speeds shows a perfect structure and high thread quality.
It has already become known on friktionsgctrieben winding devices to control the speed of the thread guide roller of the reciprocating thread guide from the winding itself, ie via the drive roller, and to set the loose axis of the thread guide roller in motion directly from the drive roller axis. With this double drive of the thread guide roller you wanted to set its exact speed in relation to the winding, but not overstressing the winding surface from the drive roller drive. The disadvantage of this double drive, however, is that the torque that cannot be introduced via the reel is almost constant and the different remaining amount nevertheless had to be applied in an inadequate manner via the reel.
However, this cannot be used to produce a flawless lap. If you want to adopt this principle of the double thread guide roller drive alone, if the additional drive is too large, it can even happen that the drive roller helps promote at the beginning of the winding journey, brakes in the middle period of the journey and supports it again towards the end. However, a lap produced in this way cannot be of high quality. It is essential, however, that the torque introduced by the additional drive is always controlled so large that the drive roller torque remains low and almost constant.
It is advisable to use a built-in slip motor to be built into the roll as an additional drive, which can be controlled depending on the roll diameter. For example, a squirrel cage rotor with increased rotor resistance can be used as the motor, the rotor of which can be axially displaced during the winding process in accordance with the specified control rail. Depending on the degree of axial displacement, the amount of torque delivered changes at a given speed.
The control rail can be arranged in such a way that the winding axis slides along it as the winding diameter increases and thereby shifts axially.
However, it is also conceivable to control the motor in a known manner as a function of a predetermined time program. It is also possible to regulate the motor in a known manner as a function of the thread tension. Instead of a slip motor, you can also use a DC motor, e.g. B. use a main or shunt motor whose voltage at the armature and / or field is controlled or regulated depending on the winding program.
In the accompanying drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically, namely:
1 shows the side view of a winding device with a template control,
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1 and
3 shows a timing device for such a winding device, in a diagram.
According to FIGS. 1 and 2, the winding device, initially of a conventional design, has a lap carrier 2 for the lap 3 and the drive roller 4 and the delivery godets 5 and 6, which is mounted on a swivel arm 1. The drive roller 4 sits on a shaft 7 rotating at a constant speed. Instead, however, it could also be driven by a built-in motor, for example a synchronous reluctance motor. The shaft 7 in turn drives the roll 3. In a laying device 8, a thread guide 9 is arranged. The thread 10 is fed via the godets 5 and 6 from a delivery point, not shown, e.g. B. from the spinning head, withdrawn and fed to the lap 3 via the thread guide 9 at a constant speed.
The winding carrier 2 is equipped with an additional controllable self-drive and for this purpose is equipped with an alternating or three-phase built-in motor 11, in particular a slip motor of the usual asynchronous design, preferably one with increased rotor resistance, and a control device that controls the motor power depending on the winding diameter by means of a template 12 (Fig. 2) or over time by means of a revolving curve piece 13 (Fig. 3) as a transmitter via a button 14 under spring tension, for example, by shifting the armature (Fig. 2) or a sliding armature motor Slide is moved on a resistor 15 (Fig. 3).
The additional motor in the lap carrier is to be throttled in its power down to a certain lap diameter with decreasing speed - i.e. in the course of the winding program - and then to be extended again slowly increasing. The throttling and fully extending again can take place in a suitable manner, in particular by reducing or increasing the voltage, or in the case of a sliding armature motor for the purpose of changing the force field by moving the armature.
In the example shown, the winding support and the drive roller have the same diameter. The synchronous motor of the drive roller and the additional asynchronous slip motor in the winding carrier have the same number of poles, while the latter motor is operated at a higher frequency. Equally, however, the same frequency with the same number of poles and different diameters of the drive roller and winding support or a mixed arrangement, for example with a different number of poles and the same frequency with a balanced outer diameter, can be used. In order to be able to use the drive for different operating speeds, the frequency can be set to the required operating state, for example by means of a converter.
Any change in the behavior of the liner slip motor as a result of a change in frequency can be adjusted by means of a pre-transformer or by appropriate excitation of the converter, so that the same tendency of the control characteristic is maintained when the winding speed changes. In the event of a group drive of several winding devices running next to one another in a system, the frequency of the feeding converter can be controlled centrally depending on the winding program.