Aufwickelverfahren zur Bildung fester Spulenkörper
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufwickeln endloser, mit konstanter Geschwindigkeit angelicferter Kunstfäden auf Spulen in Kreuzwicklung, wobei die Aufwickelspule von einer mit ihrem Umfang in Reibkontakt stebendenn Treibwalze ange trieben wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei bekannten derarbigen Aufwickelverfahren ist die Drehzahl der Treibwalze von Anfang bis Ende des Wickelvorganges konstant und so gewählt, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Treibwalze gege. n- über der des Spulenkörpers um etwa den Betrag höher liegt, der sich aus dem Schlupfverlust zwischen den Oberflächen der beiden Dnehkörper ergibt. Auf diese Weise stellt sich von selbst eine bis s zum Ende des Wickelvorgangs annähernd konstant bleibende Umfangsgeschwindigkeit des Wickelkörpers ein, die in einem bestimmten, von der geforderten Faden Spannung abhängigen und über den ganzen Wickelvorgang annähernd gleichbleibenden Verhältnis zur Liefergeschwindigkeit des Fadens steht.
Hiernach hergestellte Spulenkörper üblicher Art und Grosse besitzen eine für die anscbliessende Weiterverarbei- tung im allgemeinen ausreichende Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges.
In gewissen, nicht etwa seltenen Fallen, so beispielsweise bei der Herstellung von Vorratsspulen grösserer Wickeldurchmesser bzw.-volumen oder überall da, wo längere Transportwegen zur Weiterver arbeitung der Spulenkörper in Kauf genommen werden müssen, werden jedoch wesentlich höhere Anfor- derungen an die Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges gestellt, um zu verhindern, dass sich bei der Weiterverarbeitung oder beim Transport Fadenwin- dungen bzw. -lagen verschieben oder von der freiliegenden Wickeloberfläche sich lösend herabfallen oder dass solch. e spulkörper auf dem Transport deformiert und beschädigt und insoweit unbrauchbar werden.
Die Herstellung wirklich fester, harter Spulkörper in Kreuzwicklung ist aber nach dem eingangs be schriebenen Treibwalzen-Aufwickelverfahren für mit konstanter Geschwindigkeit angelieferte Kunstfäden mit erheblichen Schwierigkeiten'verbunden und bis- her für grössere Wickelvolumen bzw.-durchmesser nur unter dem Zugeständnis von praktisch unzulässig hohen Fadenspannungsschwankungen zu erreichen.
Denn schon nach Verlegen einiger Fadenlagen auf die Spulhülse beginnt sich nämlich auf dier Wickeloberfläche ein Sattel abzuzeichnen, der sich auch mit sonst üblichen Massmahmen, z. B. Beschleunigung der Cbangiergeschwindigkeit an den Umkehrstellen, nicht vermeiden lässt, und es bildet sich im Verlauf des weiteren Wickelvorgangs über dem mittleren Teil des Wickelkörpers eine von, dessen Enden her mit wachsender Wickeldlicke allmählich zunehmends Einschnürung des Wickels.
Bei dem allgemein übli chez, mer oder weniger lockeren Aufbau der Spu lenkörper werden diese Unterschiede im Wickeldurchmesser durch den Druck der gegen den Wickelumfang drückenden Treibwalze bzw. des auf die Treibwalze drücke. nden Wickels angenähert ausgegli- chen.
Bei der Bildung fester Spulenkörper dagegen ergeben sich aber auf Grund dessen, dass der Wickel durcbmasser an den beiden Endem des Spulenkörpsrs etwas schneller wächst als in der Mitte desselben, und 'der Druck von Treibwalze oder Wicke'l nicht mehr ausreicht, die Wickeloberfläche zu ebnen und auszu- gleichen, nunmehr ebenfalls wachsende Unterschiede in der Aufwickelgeschwindigkeit am jeweiligen Auflaufpunkt längs der Wickellänge.
Denn da die Treibwalze hierbei nur noch mit den Enden des Spulen- körpers wirksamen Kontakt hat und demgemäss den Wickel mit der diesem grösseren Wickeldurchmesser entsprechend langsameren Drehzahl antreibt, bleibt die UImfangsgeschwindigkeit des Wickels in dem sich über dessen mittleren Teil erstreckenden Sattel ge genüber der gewünschten Aufwickelgeschwindigkeit zurück. Als Folge dieser Geschwindigkeitsunterschiede wechselt zwangsläufig auch die Fadenspan- nung, mit welcher der Faden aufgewickelt wird.
Diese Fadenspanmungsunterschiede werden mit zunehmen- dem Wickeldurchmesser so hoch, und das Niveau der mittleren Fadenspannung sinkt dabei so stark, dass der Faden schliesslich aus, dem ihn vor seinem Auflaufen auf die Spule hin-und berbewegenden Faden- führer herausspringt, und hiendurch der Aufwickelvorgang gestört bzw. seine Vollendung unmöglich gemacht wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beheben oder die bestehenden Schwierigkeiten so weitgehend zu vermindern, dass beim Aufwickeln feiner und feinster, mit konstanter r Geschwindigkeit angelieferter endloser Kunstfäden auf mittels Treibwalzen angetriebene Spulen zylindrische Wickelkörper von grossem Volumen bzw.
Durchmesser und von sehr bober Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges. erstehen, und dass hierbei eine zumindest annähernd gleichbleibende Fadenspannung gewährleistet ist.
Um dies zu erreichen, wind nach dem erfindungs- gemässen Verfahren die Umfangsgeschwindigkeit der von der Treibwalze getriebenen Aufwickelspule während des Wickelvorgangs über eine Steuer-oder Rogelvomicbtung kontinuierlich oder stufenweise derart erhöht, dass sie am Ende des Wickelvorgangs um etwa 2-3, 6% grösser ist als zu dessen Beginn.
Die ebenfalls erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchfiihrung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine mechanische und/oder e. lektrische Steuer- einrichtung zur Steuerung der Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule.
Nachstehend werden Ausf2hrungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung erläutert.
Mit der Erhöhung. der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelspule kann gleich nach Beginn des Aufwickelvorganges angefangen werden. Es ist aber auch möglich, die Erhöhung der Geschwindigkeit erst nach Ablauf einer gewissen Aufwickeldauer einsetzen zu lassen ; zweckmässigerweise lässt man dann die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit etwa beim Erreichen eines Sechstels bis eines Viertels der ge wünschten endgültigen Wickeldicke beginnen, vor teilhaftemweise aber immer dann, wenn sich di Sat- telbildung abzuzeichnen beginnt.
Durch disse Massnahme erreicht man gegenüber dem sonst üblichen Verfahren, bei dem die Antriebs- geschwindigkeit von Anfang bis Ende des Wickelvorgangs konstant oder r unter Berücksichtigung des mit wachsendem Wickelgewicht leicht ansteigenden Schlupfes zwischen der Treibwalze und der Spule wenigstens etwa. annähernd konstant bleibt, dass ein- mal dieser Zunahme des Schlupfes wirksam begegnet, zum anderen aber das mit zunehmendem Wikkeldurchmesser infolge der Sattelbildund absinkende Fadenspannungsniveau wieder so weit angehoben wird, dass sich sehr feste Spulenkörper mit grossem Aussendurchmesser und somit auch grossem Wickelvolumen herstellen lassen.
Da'einerseitsdie Faden anliefergeschwindigkeit wegen der parallel zur Spulenachse gerichteten Fadenchangiergeschwindigkeit stets etwas grösser ist als die tangential verlaufende Umfangsgeschwindigkeit der Spule und andererseits die Changiergeschwindigkeit an den Spulenenden immer durch Null geht, kans an diesen Stellen die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels die Grosse der Anliefergeschwindigkeit des Fadens erreichen, ohne dass dabei eine Spannungserhöhung im Faden eintritt.
Daher halten sich die Fadenspannungsschwankungen bei diesem Aufwickelverfahnen sowohl innerhalb jedes s einzelnen Changierspiels als auch im Hin- blick auf. den zunehmendem Wickeldurchmesser vom Anfang bis Ende des Wickelvorganges in engen trag baren Grenzen, wodurch auch ein Heraussprmgen des Fadens aus dem Fadenführer und die damit verbundemen nachteiligen Folgen von vornherein ausgeschlossen werden. Der auf diese Weise betgestellte Spulenkörper besitzt eine dunch und durch einheitlich hohe Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges und unter Ausnutzung der gebotenen Möglichkeiten, ein wesentilich erhöhtes Wickelvolumen.
Die zur Durchführung des Verfahrens erforderli- chen, Einrichtungen können verschiedenartig sein und im wesentlichen aus bekannten mechanischen und/ oder elektrischen Mitteln bestehen, welche sich zur Steuerung oder Regelung der Tretibwalzendushzahl zwecks Erhöhung der Umfangageschw'inidigkeit von Treibwalze und Spule in Abhängigkeit entweder vom jeweiligen Durchmesser des Spulenkörpers oder nur r einfach von der Aufwickelzeit oder von der Span nung des auf die Spule auflaufenden Fadens eignen.
Die Erhöbung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule kans beispielsweise durch Frequenzänderung des Speisemetzes für den Antriebsmo- tor der Tneibwalze erfolgen, wobei die Frequenzänderung in Abhängigkeit vom Wachsen des Wickel durcbmessers entsprechend dem Mass der Auswan- derung des die Spule tragendan Scbwsnkarmes über eine mechanische oder elektrische Steuereinrichtung gesteuert werden kann. Ebenso kann die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule. aber auch schr einfach über ein Zeitschaltwerk erfolgen.
Zu diesem Zweck können handelsübliche elektrische Kommandouhren Verwendung finden, wie sie beispielsweise in Heizungsregelanlagen benutzt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Geschwindigkeits änderung besteht beispielsweise darin, dass die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule über einen geschlossenen Regelkreis mit Fajdenspannungsfühler erfolgt, durch welchen die Drehzahl des Antriebsmotors der Treibwalze in Ab hängigkeit von der mittleren Fadenspanmmg korri- giert wird, indem der Fadenspannungsfühler seine Regelimpulse unmittelbar oder mittelbar über eine Verstärkungseinrichtung auf ein Verstellorgan gibt, das beispielsweise eine Bürstenverstellung oder Feld änderung des Antriebsmotors der Treibwalze bewirkt.
Da die bisher gebräuchlichen Vorrichtungen sich ohne wesentliche Verpnderung weiter verwenden lassen und keine zusätzlichen kostspieligen Einrichtun- gen erforderlich werden, zeichnet sich das neue Verfahren somit auch dadurch aus, dass es sehr einfach zu verwirklichen ist.
Zur Veranschaulichung mag die schematische Zeichnung dienen. Nach der Zeichnung wird ein auf- zuwickelnder Faden l, wie bisher üblich, auf einer von einer Treibwalze 2 angetriebenen Spule 3 angelegt, und die Drehzahl der Treibwalze wird so einge- stellt, dass die Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens auf der von ihr angetriebenen Spule um dasjenige geringe Massgrösseristals die Fadenliefehngeschwin- digkeit, welches gerade die geforderte Fadenspan- nung beim AuflaufendesFadensauf die Spule ergibt.
Hierbei ist auch der zwischen der Treibwalze und der Spule auftnetende Schlupf zu berücksichtigen. Gleich nach Beginn des Aufwickelvorganges oder aber auch erst nach Erreichen einer gewissen Wickeldicke 4, die erfahrungsgemäss bei Spulkörper üblicher Aussen- durchmasser etwa bei einem Sechstel bis einem Viertel der Wickeldicke des fertigen Wickels liegt und bei welcher sich bereits ein Sattel 5 über dem mittleren Teil der Spulenlänge abzeichnet, wird die Umfangs- geschwindigkeit der Treibwalze und damit auch der Spule allmählich entweder kontinuierlich oder stu fenweise derart erhöht, dass sie am Ende des Wickelvorgangs,
nachdem der Spulenkörper auf die gefor derte endgültige Wickeldicke 6 gebracht ist, etwa 2-3, 6"/o grösser ist als zu seintem Beginn. Die mit wachsendem Wickel zunehmende Satteltiefe ist in der Zeichnung der Anschaulichkeit wegen übertrieben tief dargestellt. Sie beträgt bei Spulenkörpem von 360 mm Aussendurchmesser etwa 2 mm. Bei der Herstellung von Spulenkörpern mit grösserem Aussendurchmesser zeichnet sich die Sattelbildung schon früher, beispielsweise bei Erreichen von 10 oder 15 % der endgültigen Wickeldicke ab, und es hat hier dann schon die Erhöhung der Umfangsgeschwindig- keit einzusetzen.
Auf diese Weise lassen sich Spulen- körper sehr hoher Festigkeit und Dichte des Wickel- gefüges und von Anfang bis Ende angenähert kon stanben Fadenspannungsniveaus mit beliebig grossem Wickelvolumcn von beispielsweise 10, 15, 20 kg und mehr Gewicht bei einem Aussendurchmesser von 360, 400 mm und mehr herstellen.
Winding process to form solid bobbins
The invention relates to a method for winding endless synthetic threads at constant speed on bobbins in cross winding, the winding bobbin being driven by a drive roller which is in frictional contact with its periphery, and to a device for carrying out the method.
In known winding processes of this type, the speed of the drive roller is constant from the beginning to the end of the winding process and is selected such that the peripheral speed of the drive roller is against. n- is higher than that of the coil body by approximately the amount that results from the slip loss between the surfaces of the two tension bodies. In this way, a circumferential speed of the winding body that remains approximately constant up to the end of the winding process automatically sets itself, which is in a certain ratio, depending on the required thread tension and approximately constant over the entire winding process, to the delivery speed of the thread.
Coil bodies of the customary type and size produced in this way have a winding structure that is generally sufficient for the subsequent further processing.
In certain, not uncommon cases, for example in the production of supply spools with larger winding diameters or volumes or wherever longer transport routes for further processing of the spool bodies have to be accepted, however, significantly higher demands are made on the density and The strength of the winding structure is provided in order to prevent thread windings or layers from shifting during further processing or during transport or from falling off the exposed winding surface, or from such. e bobbins are deformed and damaged during transport and thus become unusable.
The production of really strong, hard bobbins in cross winding is, however, associated with considerable difficulties according to the drive roller winding process described at the beginning for synthetic threads delivered at constant speed and so far only with the admission of practically inadmissibly high thread tension fluctuations for larger winding volumes or diameters to reach.
Because even after laying a few layers of thread on the winding tube, a saddle begins to emerge on the winding surface, which can also be used with the usual measures, e.g. B. Acceleration of the turning speed at the reversal points, cannot be avoided, and in the course of the further winding process a constriction of the winding gradually increases over the middle part of the winding body, the ends of which constricting the winding thickness.
In the case of the generally übli chez, mer or less loose structure of the coil body, these differences in the winding diameter are caused by the pressure of the drive roller pressing against the winding circumference or the pressure on the drive roller. almost equalized in the winding.
In the formation of solid bobbins, on the other hand, the result is that the winding diameter grows somewhat faster at both ends of the bobbin than in the middle, and the pressure from the drive roller or winding is no longer sufficient to level the winding surface and to compensate for the now also growing differences in the winding speed at the respective winding point along the winding length.
Because the drive roller only has effective contact with the ends of the bobbin and accordingly drives the roll at the slower speed corresponding to this larger roll diameter, the overall speed of the roll in the saddle extending over its central part remains compared to the desired winding speed back. As a consequence of these speed differences, the thread tension with which the thread is wound up also changes.
These thread tension differences become so great as the winding diameter increases, and the level of the mean thread tension drops so much that the thread finally jumps out of the thread guide that moves it back and forth on the bobbin and thereby disrupts the winding process or its completion is made impossible.
The invention is therefore based on the object of remedying these deficiencies or of reducing the existing difficulties to such an extent that, when winding fine and extremely fine, endless synthetic threads delivered at a constant speed onto spools driven by means of drive rollers, cylindrical bobbins of large volume or
Diameter and of very bober density and strength of the winding structure. arise, and that an at least approximately constant thread tension is guaranteed.
In order to achieve this, according to the method according to the invention, the peripheral speed of the take-up reel driven by the drive roller is continuously or gradually increased during the winding process via a control or Rogelvomicbtung such that it is about 2-3.6% greater at the end of the winding process is than at its beginning.
The device according to the invention for carrying out this method is characterized by a mechanical and / or e. Electrical control device for controlling the increase in the peripheral speed of the drive roller and spool.
Exemplary embodiments of the method and the device according to the invention are explained below.
With the increase. the circumferential speed of the take-up reel can be started immediately after the start of the winding process. But it is also possible to have the speed increase only after a certain winding time has elapsed; Expediently, the increase in the circumferential speed is then started approximately when a sixth to a quarter of the desired final roll thickness is reached, but preferably always when the saddle formation begins to appear.
This measure achieves, compared to the otherwise usual method, in which the drive speed is constant from the beginning to the end of the winding process or at least approximately, taking into account the slip between the drive roller and the bobbin, which increases slightly with increasing winding weight. It remains almost constant that, on the one hand, this increase in slip is effectively countered, on the other hand, with increasing winding diameter due to the saddle pattern and decreasing thread tension level, it is raised again to such an extent that very firm bobbins with a large outer diameter and thus a large winding volume can be produced.
Since on the one hand the thread delivery speed is always slightly greater than the tangential circumferential speed of the bobbin because of the thread traversing speed directed parallel to the bobbin axis and on the other hand the traversing speed at the bobbin ends always goes through zero, the circumferential speed of the lap can reach the size of the delivery speed of the thread at these points without causing an increase in tension in the thread.
Therefore, the thread tension fluctuations in this winding-up thread are retained both within each individual traversing play and in relation to it. the increasing winding diameter from the beginning to the end of the winding process within narrow portable limits, which also excludes the thread from bouncing out of the thread guide and the adverse consequences associated therewith. The coil body positioned in this way has a thick and, due to the uniformly high density and strength of the winding structure and, taking advantage of the options available, a substantially increased winding volume.
The devices required to carry out the method can be of various types and essentially consist of known mechanical and / or electrical means, which are used to control or regulate the number of pedaling rollers to increase the circumferential speed of the drive roller and spool depending on either the respective diameter of the bobbin or simply the winding time or the tension of the thread running up on the bobbin.
The circumferential speed of the drive roller and bobbin can be increased, for example, by changing the frequency of the feed network for the drive motor of the drift roller, with the frequency change depending on the growth of the winding diameter corresponding to the extent of the displacement of the arm carrying the bobbin via a mechanical or electrical Control device can be controlled. The peripheral speed of the drive roller and spool can also be increased. but can also be done easily via a timer.
Commercially available electrical command clocks, such as those used in heating control systems, can be used for this purpose.
Another possibility for changing the speed is, for example, that the circumferential speed of the drive roller and bobbin is increased via a closed control loop with a thread tension sensor, by means of which the speed of the drive motor of the drive roller is corrected as a function of the average thread tension by the thread tension sensor gives its control impulses directly or indirectly via an amplification device to an adjusting element which, for example, effects a brush adjustment or field change of the drive motor of the drive roller.
Since the devices that have been customary up to now can continue to be used without any significant changes and no additional costly equipment is required, the new method is also characterized by the fact that it is very easy to implement.
The schematic drawing may serve as an illustration. According to the drawing, a thread 1 to be wound up is placed on a spool 3 driven by a drive roller 2, as was customary up to now, and the speed of the drive roller is set so that the winding speed of the thread on the spool driven by it around the small size than the thread running speed, which precisely results in the required thread tension when the thread runs onto the bobbin.
The slip that occurs between the drive roller and the bobbin must also be taken into account. Immediately after the winding process has started or only after a certain winding thickness 4 has been reached, which experience has shown for bobbins to be about a sixth to a quarter of the winding thickness of the finished winding and at which a saddle 5 is already located above the central part of the Spool length, the circumferential speed of the drive roller and thus also of the spool is gradually increased either continuously or in stages so that at the end of the winding process,
after the bobbin has been brought to the required final winding thickness 6, it is about 2-3.6 "/ o larger than at the beginning. The saddle depth, which increases with the winding winding, is shown exaggeratedly deep in the drawing for reasons of clarity from 360 mm outside diameter about 2 mm. When producing bobbins with a larger outside diameter, the saddle formation becomes apparent earlier, for example when 10 or 15% of the final winding thickness is reached, and the increase in peripheral speed must then begin.
In this way, bobbins with a very high strength and density of the winding structure and approximately constant thread tension levels from beginning to end with any large winding volume of, for example, 10, 15, 20 kg and more weight with an outer diameter of 360, 400 mm and produce more.