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Die Erfindung betrifft eine konische Kreuzspule und ein
Verfahren zur Bildung des Wickelkörpers einer konischen
Kreuzspule mit einer Fadenführung gemäß dem Oberbegriff der
Ansprüche 1 und 6.
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Auf Rotorspinnmaschinen hergestelltes Garn unterscheidet sich
gegenüber dem Ringspinngarn im Spulenaufbau- und im
Ablaufverhalten. Das Rotorgarn ist weniger haarig als das
Ringspinngarn und läßt sich dadurch besser abspulen
(leichteres Abheben), weist jedoch eine größere Rollneigung
als das Ringspinngarn auf, so daß das aufgewickelte Garn im
Kantenbereich der Kreuzspule von den darüberliegenden
Garnlagen nach außen weggedrückt wird. Dadurch kann sich eine
über den normalen Spulenhub von beispielsweise 150 mm
hinausgehende, bis auf eine Breite von 170 bis 180 mm
ausgewachsene Kreuzspule bilden. In einem solchen Fall kommt
ein angestrebter Spulenaufbau mit planen Stirnflächen nicht
mehr zustande. Derartige Erscheinungen treten bei Garnen aus
natürlichen Fasern wie Baumwolle, insbesondere bei groben
Garnen, auf und sind um so ausgeprägter, je gröber das Garn
ist.
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Wird in der Kreuzspulerei mit hohen Fadengeschwindigkeiten
gearbeitet, kann es bei mittleren und groben Garnen aufgrund
der Massenträgheit des Fadens dazu kommen, daß sich der Faden
an den Umlenkstellen der Hubbewegung über die Spulenkante
hinaus bewegt und ein sogenannter Überspringerfehler entsteht.
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Dieser Fehler führt zu Fadenbrüchen und behindert die
Weiterverarbeitung des Garns.
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Die Wahrscheinlichkeit, daß derartige Fehler auftreten, wird
erheblich durch den Kreuzungswinkel α beeinflußt. Beim
Herstellen von Kreuzspulen kommt daher der Wahl des jeweiligen
Fadenkreuzungswinkels große Bedeutung zu. Während bei der
Herstellung einer Kreuzspule mit "wilder Wicklung" der
Fadenkreuzungswinkel über die gesamte Spulenreise konstant
bleibt, verändert sich der Fadenkreuzungswinkel bei einer
Kreuzspule mit "Präzisionswicklung", indem er mit zunehmendem
Kreuzspulendurchmesser abnimmt. Die Vorteile der
Präzisionswicklung liegen unter anderem darin, daß eine
Kreuzspule mit Präzisionswicklung mehr Lauflänge bei gleichem
Spulenvolumen gegenüber einer Kreuzspule in wilder Wicklung
aufweist. Der mit wachsendem Kreuzspulendurchmesser abnehmende
Kreuzungswinkel begrenzt allerdings den zulässigen maximalen
Durchmesser bei der Herstellung von Präzisionsspulen aus
Stapelfasergarnen, da besonders bei Stapelfasergarnen zur
Vermeidung der an den Kanten auftretenden Mängel nicht mit
beliebig kleinen Kreuzungswinkeln gewickelt werden kann. Aus
diesem Grund sollten, wie beispielsweise in der
DE 100 15 933 A1 beschrieben, beim Rotorspinnen
Kreuzungswinkel von weniger als 28° vermieden werden. Dadurch
ist die Präzisionswicklung, insbesondere beim Wickeln von
Stapelfasergarnen, nur sehr bedingt brauchbar.
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Bei einer dritten Wicklungsart, der "Stufen-
Präzisionswicklung", wird ein über die Spulenreise annähernd
gleichbleibender Kreuzungswinkel angestrebt. Auch mit der
Stufen-Präzisionswicklung werden die oben geschilderten
Dichteprobleme oder Probleme mit der Stabilität der
Spulenkante in der Praxis lediglich etwas vermindert, aber
nicht behoben.
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Die gattungsbildende DE-AS 26 32 014 zeigt eine konische
Kreuzspule, die durch Umfangsreibung von einer Walze
angetrieben wird. Diese Antriebswalze weist in der Mitte eine
etwas aus ihrer Oberfläche herausragende schmale Reibzone mit
erhöhtem Reibwert auf. Der Antrieb soll nur im vorbestimmten
Bereich der Reibzone beziehungsweise der Friktionszone der
Kreuzspule erfolgen. Dennoch kann die zu wickelnde Kreuzspule
mit wachsendem Spulendurchmesser Kontakt mit den links und
rechts neben der vorbestimmten Friktionszone liegenden Teilen
der walzenförmigen Antriebseinrichtung aufnehmen. Dadurch wird
die Spule nicht mehr allein in der Friktionszone, sondern auch
an anderen Stellen des Umfanges angetrieben. Da bei konischen
Spulen die Spulenumfangslänge über die Spulenachse gesehen
unterschiedlich ist, wird die Drehzahl der Kreuzspule
schwankend und unkontrollierbar. Um dies zu vermeiden, wird
der Fadenkreuzungswinkel der in der DE-AS 26 32 014
beziehungsweise im parallelen US-Patent Nr. 4,266,734
gezeigten Kreuzspule in einem der schmalen Reibzone der
Antriebswalze gegenüberliegenden, begrenzten Bereich im
Vergleich zum Fadenkreuzungswinkel außerhalb dieser
Friktionszone verkleinert ausgeführt. Dadurch ist die
Druckfestigkeit des Wickelkörpers in dem vorbestimmten
begrenzten Bereich leicht erhöht. Die Reibzone der
Antriebswalze und der Bereich mit verkleinertem
Fadenkreuzungswinkel der konischen Kreuzspule werden dabei
schmal gehalten.
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Neue Maschinentechniken, vor allem in der Weberei, wie zum
Beispiel Luftdüsenwebmaschinen, stellen erhöhte Anforderungen
im Hinblick auf die Ablaufeigenschaften des Garns. Die
Anforderungen lassen sich mit den bekannten Spulenausbildungen
nicht oder nur unzureichend erfüllen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber
bekannten konischen Kreuzspulen verbesserte konische
Kreuzspule und ein Verfahren zu ihrer Herstellung auf
Rotorspinnmaschinen, insbesondere beim Erzeugen von groben
Garnen, zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine
Kreuzspule nach Anspruch 6 erfüllt.
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Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungen der
Erfindung gerichtet.
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Die Erfindung führt zu einem verbesserten Ablauf des Fadens
von der Kreuzspule. Der Fadenablauf ist ruhiger, wirkt
Schlingenbildung sowie Garnverhakungen entgegen und erlaubt
somit höhere Fadenabzugsgeschwindigkeiten. Der Spulenaufbau,
insbesondere an den Stirnflächen der Kreuzspule, ist
verbessert. Die Lauflänge des Garns bei gleichem
Spulendurchmesser zeigt sich gegenüber einer üblichen Spule
gleichen Wicklungstyps deutlich erhöht.
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Die Ausbildung des Kreuzungswinkels α nach einem der
Ansprüche 2 und 3 sowie 7 und 8 führt zu einer Vergrößerung
der aufgewickelten Fadenlänge, wobei eine ausgezeichnete
Stabilität des konischen Wickelkörpers bei hoher Dichte
erzielt werden kann. Der Kreuzungswinkel α nimmt vorteilhaft
vom Kreuzungswinkel αM der mittleren Zone zum
Kreuzungswinkel αR der Randzone hin stetig zu. Die Randzonen
können so bemessen sein, daß sie nicht mehr als jeweils 15%
der gesamten Wickelbreite BWG einnehmen.
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Eine jeweils mit zunehmendem Spulendurchmesser vorgenommene
Reduzierung des Spulenauflagedruckes nach Anspruch 4 sowie
eine Reduzierung der Fadenspannung nach Anspruch 5 sichert das
Unterdrücken einer unerwünscht hohen Garnpressung bei
erfindungsgemäßen Kreuzwinkeln α, die kleiner als 28° sind.
Der Spulenauflagedruck setzt sich bekanntlich aus dem Gewicht
der Spule und dem Gewicht des Spulenrahmens zusammen sowie aus
der Kraft, die aus dem von beispielsweise einem
Drehmomentengeber aufgebrachten Drehmoment resultiert. Der
Spulenauflagedruck kann dabei so reduziert werden, daß nicht
nur das Spulengewicht kompensiert wird, sondern eine darüber
hinausgehende Entlastung eintritt.
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Ist an einer Spulstelle bereits ein hin- und herbewegter
Fadenführer, zum Beispiel ein Riemenfadenführer, zur Erzeugung
der Changierbewegung vorhanden, dessen Geschwindigkeit separat
von der Spulendrehzahl steuerbar ist, läßt sich das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
erfindungsgemäßen Kreuzspule ohne zusätzlichen baulichen
Aufwand und ohne Auswechseln von Fadenführungselementen durch
die entsprechende Einrichtung beziehungsweise Programmierung
der Steuerung auf einfache Weise ausführen.
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Die Erfindung erlaubt es, auch grobe Garne mit relativ
geringen Kreuzungswinkeln aufzuwickeln. Zum Beispiel ist die
Verarbeitung von Baumwollgarn mit Nm 20 bei einem
Kreuzungswinkel α von 25° mit den damit verbundenen guten
Ablaufeigenschaften und großen Lauflängen noch möglich.
Verbesserte Ablaufeigenschaften führen zur Verringerung von
Stillstandszeiten durch Senkung der Anzahl der Fadenbrüche bei
der Weiterverarbeitung der Garnspulen. Mit der durch die
Verkleinerung des Kreuzungswinkels größer werdenden Lauflänge
kann erreicht werden, daß auf einer erfindungsgemäßen
konischen Kreuzspule eine um ca. 15% bis 25% erhöhte Garnmenge
gegenüber einer üblichen Spule mit gleichem Spulendurchmesser
aufgewickelt ist. Dies führt zu einer deutlichen Verminderung
der Anzahl von Spulen einer Partie. Dadurch vermindern sich
nicht nur Stillstandszeiten für die Spulenwechsel an den
Spinn- und Spulstellen, sondern auch der Transportaufwand und
das Transportvolumen beim Spulentransport werden reduziert.
Der Aufwand für die Handhabung der Spulen bei nachfolgenden
Garnverarbeitungsprozessen kann gesenkt werden.
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Die Erfindung verbessert die Produktivität und ermöglicht es,
Kosten zu senken und so insgesamt die Wirtschaftlichkeit bei
der Garnherstellung und -verarbeitung zu erhöhen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren
erläutert.
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Es zeigt:
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer Spinnstelle zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens in vereinfachter
schematischer Darstellung,
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Fig. 2 die vereinfachte Prinzipdarstellung einer
erfindungsgemäßen konischen Kreuzspule,
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Fig. 3 den Verlauf des Kreuzungswinkels α über einen Hub
vereinfacht als Kurve dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Wickeleinrichtung 1 an einer konische
Kreuzspulen herstellenden Spinnstelle einer
Rotorspinnmaschine. Die Wickeleinrichtung 1 weist eine Walze 2
auf, die mittels Friktion die konische Kreuzspule 3 antreibt.
Die Walze 2 rotiert in Richtung des Pfeils 4. Die Kreuzspule 3
wird durch einen schwenkbaren Spulenrahmen 5 gehaltert und
liegt auf der Walze 2 auf. Die Walze 2 wird dabei mit einem
Anpreßdruck beaufschlagt. Der Faden 6 wird in Richtung des
Pfeils 7 mittels der als Walzenpaar zusammenwirkenden
Abzugswalzen 8, 9 von der Spinnbox 10 der Spinnstelle mit
konstanter Fadengeschwindigkeit abgezogen und über einen den
Faden 6 hin- und herbewegenden Fadenführer 11 als
Wickelkörper 12 der Kreuzspule 3 aufgewickelt. Der
Fadenführer 11 ist Teil einer Changiereinrichtung 13, die über
eine Wirkverbindung 14 mit dem Motor 15 verbunden und von
diesem angetrieben ist. Die Walze 2 wird über die Welle 16 von
einem Motor 17 angetrieben. Sowohl der Motor 15 als auch der
Motor 17 werden von einem Mikroprozessor 18 gesteuert, wobei
der Kreuzungswinkel α der konischen Kreuzspule 3, abhängig von
der Position des Fadenführers 11, während des jeweiligen
Spulenhubes steuerbar ist.
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Die in Fig. 2 dargestellte konische Kreuzspule 25 zeigt einen
einen auf die Spulenhülse 26 erfindungsgemäß aufgewundenen
Wickelkörper 27. Der Wickelkörper 27 weist jeweils in den
Randzonen 28, 29 eine Kreuzwicklung mit dem Kreuzungswinkel αR
und in der mittleren Zone 30 eine Kreuzwicklung mit dem
Kreuzungswinkel αM auf. Dabei beträgt αR im Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 35° und αM beträgt 25°. Die Breite der Zone 30
sowie der Randzonen 28, 29 ist jeweils durch eine gestrichelte
Linie markiert. Der Wickelkörper 27 wird in vereinfachter
Prinzipdarstellung gezeigt, wobei der jeweilige Verlauf des
verlegten Fadens 6 nur teilweise angedeutet ist, aber
unterschiedlich große Kreuzungswinkel α erkennen läßt. Die
Breite BWG der Kreuzspule 25 von der linken Spulenkante 33 bis
zur rechten Spulenkante 34 beträgt im Ausführungsbeispiel
150 mm. Die Breite BWG entspricht einem Hub des
Fadenführers 11.
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Durch Trägheitskräfte, die bei den hohen Geschwindigkeiten der
Changierbewegung auch bei der relativ geringen Masse des
Fadens 6, insbesondere bei groben Fäden, wirksam werden können
und die durch Bewegungsumkehr beim hin- und herbewegten
Fadenführer 11 auftreten, erfolgt der Übergang von einem Wert
des Kreuzungswinkels α zu einem anderen Wert nicht abrupt, so
wie in der Prinzipdarstellung der Fig. 2 abgebildet, sondern
fließend.
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Insoweit kommt die Darstellung der Fig. 3 der tatsächlichen
Ausbildung der Kreuzungswinkel α der Kreuzspule 25
beziehungsweise dem Fadenverlauf auf den Mantelflächen näher
als die Darstellung der Fig. 2.
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Fig. 3 zeigt den als Kurve 31 über die Wickelbreite BWG der
konischen Kreuzspule 25 dargestellten Verlauf der Größe des
Kreuzungswinkels α, wobei die Werte den Hub des
Fadenführers 11 in der Darstellung der Kreuzspule 25 der
Fig. 2 von links nach rechts (Hub des Fadenführers 11 während
der Hinbewegung) repräsentieren. Am linken Umkehrpunkt des
Fadenführers 11 beziehungsweise der linken Spulenkante 33
durchläuft der Kreuzungswinkel α den Nullpunkt und erreicht in
der linken Randzone 28 den Wert von αR = 35°. Von αR = 35°
sinkt der Wert nach einem Übergangsbereich bis auf αM = 25° ab.
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Der Wert von αM = 25° wird in der mittleren Zone 30 konstant
gehalten. An der rechten Seite der Kreuzspule 25 steigt der
Wert von αM = 25° wieder auf αR = 35° in der rechten
Randzone 29 an und durchläuft anschließend am rechten
Umkehrpunkt des Fadenführers 11 beziehungsweise der rechten
Spulenkante 34 erneut den Nullpunkt. Die Breite der mittleren
Zone 30, in der der Kreuzungswinkel α beim Wert von αM = 25°
liegt, nimmt mehr als 60% der Wickelbreite BWG ein. Der Verlauf
der Größe des Kreuzungswinkels α während des Hubes des
Fadenführers 11 in der Rückbewegung nach links ist in Fig. 3
gestrichelt angedeutet.
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Das Einstellen des Kreuzungswinkels α wird auf an sich
bekannte und daher hier nicht näher erläuterte Weise durch
Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Kreuzspule 3, 25
und der Geschwindigkeit der Changierbewegung des
Fadenführers 11 während des Hubes vorgenommen. Die mit einem
Kreuzungswinkel α von αR = 35° in den Randzonen 28, 29
ausgeführte Kreuzspule 25 hat stabile Spulenkanten 33, 34,
ohne daß unzulässig hoher Preßdruck ausgeübt wird. Dadurch
werden Ausbeulungen an den Stirnflächen der Kreuzspule 25
vermieden. Der vorteilhaft niedrige Kreuzungswinkel α von αM =
25° in der zwischen den Randzonen 28, 29 liegenden Zone 30
ermöglicht eine höhere Lauflänge mit stabilem Wickelkörper bei
gleichem Fertigdurchmesser von zum Beispiel 300 mm der
Kreuzspule 25, die dadurch 15% bis 25% mehr Garn enthält als
übliche Spulen gleichen Durchmessers.
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Das Ablaufverhalten der Kreuzspule 3, 25 ist verbessert durch
ruhigeren Fadenlauf und das Unterdrücken von Schlingenbildung
und Garnverhakungen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Fadenführer kann
alternativ beispielsweise als Riemenfadenführer oder als
Nutenwalze ausgebildet sein. Der Kreuzungswinkel α kann
vorteilhaft in einem Bereich von 30° bis 40° in den
Randzonen 28, 29 und in der mittleren Zone 30 in einem Bereich
von 15° bis 28° alternative Werte annehmen.