DE102006038710A1

DE102006038710A1 - Verfahren zum Wechseln zwischen den beiden Spulstellen eines Doppelspindelwicklers

Info

Publication number: DE102006038710A1
Application number: DE200610038710
Authority: DE
Inventors: Ulrich Singer
Original assignee: Dietze & Schell & Co KG GmbH
Current assignee: Dietze and Schell Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2008-02-21
Also published as: WO2008020070A1

Abstract

Verfahren zum Wechseln zwischen den beiden Spulstellen eines Doppelspindelwicklers, wobei jede Spulstelle eine Spulspindel (15, 16) aufweist, auf der eine Spulhülse (41, 42) anordenbar ist, auf die ein Faden (F) aufgewickelt werden kann, wobei der Faden (F) unter Steuerung durch die Fadenspannung auf die erste Spuhlhülse (41) aufgewickelt wird und die Wicklung durch ein Leitwerk (16) mit einem Fadenführer (20) gesteuert wird, bis die erste Spule (51) einen vorgegebenen Durchmesser erreicht hat, worauf der Spulenwechsel eingeleitet wird, um den Faden nunmehr auf die zweite Spule (52) aufzuwickeln, wobei der Spulenwechsel in folgenden Schritten abläuft: a) Die zweite Spulspindel (16) mit der leeren Spulhülse (42) wird auf Liniengeschwindigkeit beschleunigt und die erste Spulspindel (51) mit der vollen Spulhülse (41) wird auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet. b) Der Faden wird auf die zweite Spulhülse (42) gelegt und einige Male um sie geschlungen. c) Der Fadenführer wird durch das Leitwerk (14) zum maschinenseitigen Ende der zweiten Spulhülse (42) gefahren, so dass dort eine Überwicklung einzelner Lagen entsteht, eine kurze Zeitspanne danach wird die zweite Spulspindel (16) auf Steuerung durch die Fadenspannung umgeschaltet, wiederum eine kurze Zeitspanne danach wird die erste Spulspindel (15) beschleunigt, so dass der Faden (F) durch die entstehende Fadenspannung zwischen beiden Spulen (51), (52) zerissen wird. d) Die erste, volle Spule (51) wird angehalten.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wechseln zwischen den beiden Spulstellen eines Doppelspindelwicklers, wobei jede Spulstelle eine Spulspindel aufweist, auf der eine Spulhülse anordenbar ist, auf die ein Faden aufgewickelt werden kann, wobei der Faden unter Steuerung durch die Fadenspannung auf eine erste Spulhülse aufgewickelt wird und die Wicklung durch ein Leitwerk mit einem Fadenführer gesteuert wird, bis die erste Spule einen vorgegebenen Durchmesser oder eine vorgegebene Fadenlänge erreicht hat, worauf der Spulenwechsel eingeleitet wird, um den Faden nunmehr auf die zweite Spule aufzuwickeln.
Stand der Technik
Aus DE 43 08 003 ist ein Doppelspindelwickler zum kontinuierlichen Aufwickeln von Fäden bekannt, wobei der Wechsel von einer Spulstelle auf die andere Spulstelle mittels einer Andruckvorrichtung erfolgt.
DE 195 38 095 A1 beschreibt eine Spulmaschine zum Aufwickeln von Spulgut, die diskontinuierlich arbeitet, d.h. zum Spulenwechsel muss die Spule zum Stillstand gebracht werden.
DE 101 51 310 A1 beschreibt eine Aufspulvorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln von Spulgut.
DE 101 35 408 A1 beschreibt eine Anlage zum Wickeln eines Profilstranges auf eine Spule, wobei die Spulen nicht feststehend sind, sondern schwenkbar sind und somit in den Aufspulbereich geschwenkt werden können.
DE 26 57 545 A1 beschreibt ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln von Fäden oder fadenähnlichen Gebilden mit konstanter Geschwindigkeit und automatischem Spulenwechsel.
DE 19 88 297 U zeigt ebenfalls eine Mehrfachaufwickelvorrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem zum Spulstellenwechsel die Fadengeschwindigkeit nicht reduziert werden muss und die Gefahr von Fadenbrüchen minimiert ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Spulenwechsel in folgenden vier Schritten abläuft:

a) Die zweite Spulspindel mit der leeren Spulhülse wird auf Liniengeschwindigkeit beschleunigt und die erste Spulspindel mit der vollen Spule wird von Steuerung durch die Fadenspannung auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet.
b) Der Faden wird auf die zweite Spulhülse gelegt und einige Male um sie geschlungen.
c) Der Fadenführer wird durch das Leitwerk zum maschinenseitigen Ende der Spulhülse gefahren, so dass dort eine Überwicklung einzelner Lagen entsteht, eine kurze Zeitspanne danach wird die zweite Spulspindel auf Steuerung durch die Fadenspannung umgeschaltet, wiederum eine kurze Zeitspanne danach wird die erste Spulspindel beschleunigt, so dass der Faden durch die entstehende Fadenspannung zwischen beiden Spulen zerrissen wird.
d) Der Faden läuft nun auf die zweite Spulhülse. Die erste, volle Spule wird angehalten.

Durch Drehmomentsteuerung der Spulspindel wird erreicht, dass der Spulspindelantrieb in einem weiten Drehzahlbereich ein konstantes Drehmoment erzeugt. Die Fadenspannung ist dadurch weitgehend konstant, wodurch die Gefahr von Fadenbrüchen minimiert wird.
Die Steuerung des Aufspulens durch die Fadenspannung kann durch Ändern der Spulgeschwindigkeit erfolgen, wie es herkömmlicherweise bei einer Tänzer-Steuerung der Fall ist, oder durch Ändern des Drehmoments erfolgen. Die Erfindung umfasst daher auch den Fall, dass die Drehmomentsteuerung von Anfang an eingesetzt wird, so dass das "Umschalten auf Drehmomentsteuerung" bedeutet, dass die Drehmomentsteuerung beibehalten wird.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Doppelspindelwickler, der für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, sind die beiden Spulstellen stationär und nebeneinander mit parallel ausgerichteten Spindelachsen angeordnet und wird der Faden über eine Fadenspannungssteuerung dem Leitwerk zugeführt.
Im Normalbetrieb ist immer nur eine Spulstelle in Betrieb. Die Geschwindigkeit der beiden Spulspindeln wird unabhängig voneinander geregelt. Sie drehen sich in entgegengesetzter Richtung.
Die Fadenspannung kann im Normalbetrieb z.B. über eine Tänzer-Steuerung gesteuert werden, die eine erste, feste Umlenkrolle, eine zweite, bewegliche Umlenkrolle, die sogenannte Tänzerrolle, und eine dritte, feste Umlenkrolle aufweist. Durch die Tänzer-Steuerung wird im Normalbetrieb, d.h. außerhalb des Spulstellenwechsels, die Spulgeschwindigkeit gesteuert. Die Tänzerrolle ist am Ende eines schwenkbar gelagerten Tänzerarms angeordnet. Am Schwenkpunkt des Tänzerarms ist eine Exzenterscheibe am Tänzerarm befestigt. Daneben ist ein Abstandssensor montiert, der den Abstand zur Exzenterscheibe erfasst. Das vom Abstandssensor erzeugte Abstandssignal wird der Drehzahlsteuerung des Spulenantriebs zugeführt. Von der dritten, festen Umlenkrolle wird der Faden zu einem Leitwerk (Changiereinrichtung) mit einer Fadenführung und weiter zu einer der beiden Spulstellen geführt. Die Fadenführung ist mit einem vorgegebenen Hub hin- und herfahrbar. Das Leitwerk ermöglicht dadurch ein Hin- und Herführen des Fadens beim Aufwickeln. Die beiden Spulspindeln sind nebeneinander angeordnet, wobei die Spindelachsen und die Führung des Leitwerks parallel zueinander ausgerichtet sind. Das Leitwerk befindet sich in der Mitte zwischen den beiden Spulspindeln etwas nach oben versetzt.
Die Spulstellen sind mit einer Detektionseinrichtung oder einer Längenmesseinrichtung versehen, die beim Erreichen des gewünschten Spulendurchmessers bzw. Fadenlänge ein Signal an den Bediener ausgibt, um den Wechselzeitpunkt auf die leere Spule anzuzeigen. Die Ermittlung des gewünschten Spulendurchmessers kann beispielsweise durch Abtasten des Wickeldurchmessers der Spule erfolgen, oder alternativ durch bildgebende Methoden wie beispielsweise eine Bestimmung des Spulendurchmessers mittels eines Lasers. Die Fadenlänge kann aus der Drehzahl und der Liniengeschwindigkeit berechnet werden. Durch Betätigen einer Taste an der Spulensteuerung werden die leeren Spulenhülse beschleunigt, bis ihre Umlaufgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Fadens (Liniengeschwindigkeit) entspricht. Gleichzeitig wird die erste Spulspindel auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet. Der Wechsel auf die leere Spulhülse erfolgt durch einfaches Ergreifen des Fadens zwischen der Verlegeeinheit und der sich in Betrieb befindlichen Spulstelle und mehrfaches Umwickeln der leeren Spulhülse mit dem ergriffenen Faden. Der Spulstellenwechsel erfolgt durch manuelles oder automatisches Ergreifen des laufenden Fadens und Umwickeln der leeren Spulhülse. Ein Stoppen oder Abbremsen der in Betrieb befindlichen Spule ist dazu nicht notwendig.
Um Verletzungen der Hand durch den laufenden Faden zu vermeiden, ist der Benutzer angehalten geeignete Schutzhandschuhe zu tragen, beispielsweise Handschuhe aus Aramidfasern. Alternativ kann das Ergreifen des Fadens und Umwickeln der leeren Spule auch automatisch mittels einer Greifvorrichtung erfolgen.
Durch das Umwickeln der leeren Spulhülse wird der Faden fixiert und zerreißt zwischen den beiden Spulstellen. Bei stabileren Fasergebilden kann auch ein manuelles oder automatisches Zerschneiden erforderlich sein. Der Wechsel von der zweiten Spulstelle zur ersten Spulstelle erfolgt in entsprechender Weite.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 den Doppelspindelwickler mit Blick in Richtung der Spindelachsen;
2 den Doppelspindelwickler von 1 von oben;
3 den Doppelspindelwickler von 1 von der Seite, wobei die Tänzer-Steuerung detailliert dargestellt ist;
4 den Doppelspindelwickler von 1 vom Schnitt nach 4-4 von 1;
5 in einer schematischen Darstellung die vier Schritte des Spulenwechsels;
6 die Kp-Adaption der Tänzerregelung und
7 das Eingabefeld der Tänzersteuerung.
Der in den 1 bis 4 dargestellte Doppelspindelwickler weist zwei Spulstellen mit jeweils einem Spulenhalter 11, 12 auf, die im Abstand voneinander fest an einem Maschinengestell 14 angeordnet sind. Jeder Spulenhalter 11, 12 weist eine Spulspindel 15, 16 auf. Die Achsen der Spulspindeln 15, 16 sind parallel zueinander ausgerichtet. Der im Einzelnen nicht dargestellte Antrieb der Spulspindeln 15, 16 ist unabhängig voneinander. Die Spulspindeln 15, 16 werden mit entgegengesetzer Drehrichtung angetrieben. Zwischen den Spulenhaltern 11, 12 ist ein Leitwerk 18 (Changiereinrichtung) angeordnet, die eine Führungsrolle 20 aufweist, die in einer Führung hin- und herfahrbar ist. Die Führung 22 verläuft parallel zu den Spindelachsen und etwas oberhalb der Ebene der Spindelachsen.
An dem Maschinengestell 14 ist ferner eine Tänzersteuerung 24 montiert, die eine erste, feste Umlenkrolle 28, eine zweite, bewegliche Umlenkrolle 30, die sogenannte Tänzerrolle, und eine dritte, feste Umlenkrolle 32 aufweist. Die Tänzerrolle 30 ist am freien Ende eines verschwenkbaren Tänzerarms 34 gelagert. Am Tänzerarm 34 befindet sich an dessen Drehpunkt eine Exzenterscheibe 36. In geringem Abstand neben der Exzenterscheibe 36 ist ein Analogsensor 38 montiert, der den Abstand zur Exzenterscheibe 36 erfasst. Der Tänzerarm 34 wird durch eine Feder oder einen Pneumatikzylinder 40 in eine Mittellage belastet, in der der Tänzerarm 34 etwa waagrecht liegt.
Der von einer nicht dargestellten Fadenproduktionseinheit kommende Faden F wird über die erste Umlenkrolle 28, von dort nach unten um die Tänzerrolle 30 und wieder nach oben um die dritte Umlenkrolle 32 geführt, die relativ nahe neben der ersten Umlenkrolle 28 angeordnet ist. Von der dritten Umlenkrolle 32 läuft der Faden zu der Führungsrolle 20 des Leitwerks 18 und von dort auf eine Spulhülse 41 oder 42, je nachdem welcher Spulenhalter 11, 12 gerade in Betrieb ist. Der Motor jedes Spulenhalters 11, 12 wird von einem Umrichter gespeist. Das von dem Analogsensor 38 erzeugte Analogsignal, das den Abstand zu der Exzenterscheibe 36 und damit die Position der Tänzerrolle 30 wiedergibt, wird zu dem Umrichter abgegeben, der dadurch die Drehzahl steuert. Die Regelung wird über P (proportional), I (integral) und D (differential) gesteuert. Der Tänzerarm 34 wird durch die Nulllagenvorgabe (50%) in seine Mittellage gezogen, in der und um die herum die Regelung im Prinzip träge ausgeführt wird. Je weiter die Tänzerrolle 30 aus der Mittellage fährt, desto schärfer wird der Motor ausgeregelt. Die Ausregelung findet in jeweils zwei Regelstufen statt, die wiederum im Abstand zur Mittellage und deren Proportionalanteil eingestellt werden. Die Tänzerregelung ist in 6 weiter veranschaulicht. Eine Bildschirmmaske des Tänzerreglers ist in 7 dargestellt, wobei auch die Eingabe der Kontrollpunkte des Tänzerreglers angegeben ist.
Wie in 5 dargestellt, läuft der Spulstellenwechsel in folgenden vier Schritten a) bis d) ab, wobei die Steuerung durch Drücken einer "Wechseltaste" weiterschaltet:
Schritt a)
Die Maschine spult Tänzer-gesteuert auf die erste Spule 51 auf.
Der Faden F wird mit voreingestellten Wickelsteigung (Abstand von Faden zu Faden in mm pro Umdrehung der Spule) vom Leitwerk 18 verlegt.
Die Tänzersteuerung 24 beeinflusst die Geschwindigkeit der ersten Spule 51.
Die Wechseltaste wird das erste Mal gedrückt.
Je nach Anwahl fährt die Führungsrolle 20 im Leitwerk 18 auf eine vorwählbare Position und bleibt dort stehen, oder er verlegt mit Wickelsteigung von dieser Position bis zum hinteren Spulenrand (Maschinenseite), um bei hoher Produktionsgeschwindigkeit eine Wulstbildung zu vermeiden.
Die leere, zweite Spule 52 beschleunigt mit dem Startdrehmoment auf die Liniengeschwindigkeit.
Die erste Spule 51 wird auf Drehmomentensteuerung umgeschaltet (einstellbares Wechseldrehmoment).
Die Tänzerrolle 26 bleibt in der Mittelposition stehen oder fällt leicht nach unten und beeinflusst das Wechseldrehmoment anteilig.
Schritt b)
Der Faden wird von Hand auf die zweite Spulhülse gelegt und drei bis fünf Mal um die zweite Spulhülse schlungen
Schritt c)
Die Wechseltaste wird das zweite Mal gedrückt
Je nach Anwahl fährt der Fadenführer mit großer Steigung in Richtung vordere Spulenflansch, wodurch eine Überwicklung der Lagen entsteht, um die Mitnahme auf der Spule zu gewährleisten. Der Faden, der über die leere Spule läuft, wird durch einen feststehenden Haken 44 in der Verlegeposition begrenzt, oder er verlegt mit Wickelsteigung über die gesamte Hubbreite des Leitwerks 18 weiter. Zeit-versetzt zu dem das zweite Mal erfolgten Drücken der Wechseltaste wird die Tänzersteuerung für die zweite Spule 52 aktiviert und die Tänzerrolle 26 fährt zurück in die Mittellage.
Zeit-versetzt zum dem das zweite Mal erfolgten Drücken der Wechseltaste wird die Spule 51 beschleunigt und der Faden wird durch die entstehende Fadenspannung zerrissen
Zeit versetzt zum zweiten Mal drücken der Wechseltaste erfolgt die Verlegung wieder in der Voreingestellten Wickelsteigung
Schritt d)
Die Wechseltaste wird das dritte Mal gedrückt
Der Faden F läuft auf die zweite Spule 52.
Die erste Spule 51 wird gestoppt.

11: erster Spulenhalter
12: zweiter Spulenhalter
14: Maschinengestell
15: erste Spulspindel
16: zweite Spulspindel
18: Leitwerk
20: Führungsrolle
22: Führung
24: Tänzer-Steuerung
25: erste Spule
26: zweite Spule
28: erste Umlenkrolle
30: zweite Umlenkrolle (Tänzerrolle)
32: dritte Umlenkrolle
34: Tänzerarm
36: Exzenterscheibe
38: Analogsensor
40: Feder/Pneumatikzylinder
41: erste Spulhülse
42: zweite Spulhülse
44: Haken
51: erste Spule
52: zweite Spule

Claims

Verfahren zum Wechseln zwischen den beiden Spulstellen eines Doppelspindelwickiers, wobei jede Spulstelle eine Spulspindel (15, 16) aufweist, auf der eine Spulhülse (41, 42) anordenbar ist, auf die ein Faden (F) aufgewickelt werden kann, wobei der Faden (F) unter Steuerung durch die Fadenspannung auf die erste Spulhülse (41) aufgewickelt wird und die Wicklung durch ein Leitwerk (16) mit einem Fadenführer (20) gesteuert wird, bis die erste Spule (51) einen vorgegebenen Durchmesser erreicht hat, worauf der Spulenwechsel eingeleitet wird, um den Faden nunmehr auf die zweite Spule (52) aufzuwickeln, wobei der Spulenwechsel in folgenden Schritten abläuft: a) Die zweite Spulspindel (16) mit der leeren Spulhülse (42) wird auf Liniengeschwindigkeit beschleunigt und die erste Spulspindel (51) mit der vollen Spulhülse (41) wird auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet. b) Der Faden wird auf die zweite Spulhülse (42) gelegt und einige Male um sie geschlungen; c) Der Fadenführer wird durch das Leitwerk (14) zum maschinenseitigen Ende der zweiten Spulhülse (42) gefahren, so dass dort eine Überwicklung einzelner Lagen entsteht, eine kurze Zeitspanne danach wird die zweite Spulspindel (16) auf Steuerung durch die Fadenspannung umgeschaltet, wiederum eine kurze Zeitspanne danach wird die erste Spulspindel (15) beschleunigt, so dass der Faden (F) durch die entstehende Fadenspannung zwischen beiden Spulen (51), (52) zerrissen wird; d) Die erste, volle Spule (51) wird angehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt a) der Fadenführer (20) im Leitwerk (18) auf eine vorwählbare Position fährt und dort stehen bleibt oder mit Wickelsteigung von dieser Position bis zum hinteren Spulhülsenrand den Faden verlegt, um bei hoher Produktionsgeschwindigkeit eine Wulstbildung zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt a) die zweite, leere Spulhüse (42) mit einem Startdrehmoment auf Liniengeschwindigkeit beschleunigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Schritt a) die Tänzerrolle (30) in einer Mittelposition stehen bleibt oder leicht nach unten fällt und das Wechseldrehmoment anteilig beeinflusst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Schritt c) der Fadenführer (20) mit großer Steigung in Richtung zum vorderen Spulhülsenende fährt, so dass eine Überwicklung der Lagen entsteht, um die Mitnahme auf der Spule zu gewährleisten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Schritt c) die Umschaltung der zweiten Spulspindel (16) auf Tänzer-Steuerung mit einer Zeitverzögerung von etwa einer halben Sekunde erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste, volle Spule (11) mit einer Zeitverzögerung von etwa einer Sekunde beschleunigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach einer Zeitverzögerung von etwa 2 Sekunden die Verlegung des Fadens wieder in der voreingestellten Wickelsteigung erfolgt.