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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines multifilen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden, die aus einer Mehrzahl von einzelnen Filamentsträngen gebildet werden, ist es üblich, derartige Filamentbündel nach dem Schmelzspinnen mit einem Präparationsfluid zu benetzen, damit einerseits ein Zusammenhalt der Filamentstränge in dem Herstellungsprozess und beim Aufwickeln der Fäden zu Spulen gewährleistet ist und um andererseits die Kontaktführung zwischen Fadenführern und den Filamentsträngen zu optimieren. Die Benetzung eines multifilen Fadens vor dem Aufwickeln dient somit dazu, um einerseits einen Zusammenhalt der Filamentstränge des Fadens zu erzeugen und andererseits um die Fadenreibung im Kontakt mit Fadenführern und sonstigen Behandlungsaggregaten zu minimieren.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 16 15 90 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens bekannt, bei welcher bei einem Prozessstart und einem Anlegen des Fadens in einer Wickelstelle dieser zuvor mit einem Präparationsfluid benetzt wird. Somit wird die Fadenreibung beim Anlegen des Fadens mittels einer Saugpistole in der Wickelstelle minimiert.
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Grundsätzlich ist es jedoch auch bekannt, den Faden vor dem Aufwickeln zu benetzen, um einen Fadenschluss zu erzeugen. So geht beispielsweise aus der
WO 2012/013367 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens hervor, bei welcher mehrere Präparationsstationen vorgesehen sind, um einen multifilen Faden zu benetzen. So wird das Filamentbündel des Fadens erst nach einem Verstrecken und vor dem Aufwickeln mit einem Präparationsfluid benetzt, um einen Fadenschluss zu erzeugen. Die Aufwicklung des Fadens erfolgt im wesentlichen kontinuierlich, in dem die Spulen abwechselnd an zwei Spulspindeln erzeug werden, die mittels eines Spulrevolvers abwechselnd in einen Betriebsbereich und in einen Wechselbereich geführt werden. Hierbei tritt jedoch grundsätzlich das Problem auf, das bei jedem Spindelwechsel und Neubeginn einer Spule der Faden durchtrennt werden muss, so dass ein loses Fadenende entsteht. Je nach Zustand des benetzten Fadens können dabei mehr oder weniger intensive Aufspleißungen am Fadenende entstehen. Darüberhinaus besteht die Gefahr, dass bei einer Abnahme der gewickelten Spule von der Spulspindel das lose Fadenende von der Spule abfällt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens derart weiterzubilden, dass nach der Wicklung eines Volldurchmessers der Spule möglichst definierte Fadenenden am Umfang der Spulen erzeugt werden.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein loses Fadenende am Umfang einer fertig gewickelten Spule möglichst zu fixieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung macht sich insbesondere die Adhäsionskraft des Präparationsfluids zu Nutze, um diese gezielt bei einem Spindelwechsel zu nutzen. So wird in einem Zeitfenster unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Durchtrennung des Fadens eine Fluidmenge des Präparationsfluids erhöht. So können die letzten Wicklungen am Umfang einer fertig gewickelten Spule mit einem intensiv benetzten Faden erzeugt werden. Zudem erfolgt die Trennung des Fadens in einem Abschnitt, der ausreichend benetzt ist und somit das Aufspreizen der Filamente verhindert.
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Neben der Erhöhung des Präparationsfluids ist alternativ ein zusätzliches Fadenfluid dem Faden vor dem Aufwickeln zuzuführen, um speziell eine Verklebung mit einem speziellen Fadenfluid zu erzeugen. Alternativ lässt sich die Erfindung auch dadurch lösen, dass nur ein zusätzliches Fadenfluid dem Faden vor dem Aufwickeln zugeführt wird. So kann der innerhalb des Zeitfensters gewickelte Fadenabschnitt bis zum Durchtrennen mit einem speziellen Fadenfluid benetzt werden, der ein Anhaften der Windungen am Umfang der Spulen sowie ein Anhaften des losen Fadenendes am Umfang der Spulen bewirkt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens ermöglicht eine derartige Benetzung, in dem die Wickelsteuerung mit einem Steuergerät einer Fluidpumpe einer vorgeordneten Präparationseinrichtung und/oder einer separaten Fadenbenetzungseinrichtung verbunden ist. Damit können gezielte Zusatzbenetzungen an dem Faden unmittelbar vor einem Spindelwechsel und vor einem Durchtrennen des Fadens nach Wicklung eines Vollwickels ausgeführt werden.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden sind Verfahren bekannt, bei welchem das Präparationsfluid vor dem Verstrecken oder nach dem Verstrecken auf den Faden aufgetragen wird. Zudem variieren Fadenmaterial und die Anzahl der Filamente pro Faden, so dass die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft ist, bei welcher die Fluidmenge des Präparationsfluids in Abhängigkeit vom Fadentyp um mindestens 50% bis 1000% erhöht wird. Damit besteht die Möglichkeit, eine ausreichende Fluidmenge zum Benetzen des Fadens zur Einleitung eines Spindelwechsel zu nutzen.
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Für den Fall, dass ein zusätzliches Fadenfluid genutzt wird, ist das Fadenfluid als ein Öl-Wasser-Emulsion, einem reinen Öl oder einem Klebungsfluid grundsätzlich geeignet, um die Anhaftung des Fadenendes am Volldurchmesser der Spule zu gewährleisten.
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Da nur wenige Windungen am Umfang des Volldurchmessers der Spule benötigt werden, um das Fadenende zu fixieren, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher das Zeitfenster eine Zeitdauer von max. 4 Sekunden vorzugsweise von maximal 2 Sekunden beinhaltet. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass je höher die Aufwickelgeschwindigkeit umso kürzer die Zeitdauer.
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Um gezielt die Benetzung des Fadens ändern zu können, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Wickeldurchmesser der Spule beim Aufwickeln des Fadens überwacht wird und bei welcher bei Erreichen des Vollwickeldurchmessers ein Steuerbefehl zur Ansteuerung einer Fluidpumpe erzeugt wird. Insoweit wird nun die Wechselphase beim Aufwickeln des Fadens genutzt, um die Benetzung an dem Faden zu ändern.
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Die Fluidpumpe wird hierbei bevorzugt in dem Zeitfenster mit einem Steuerprogramm derart gesteuert, dass eine konstante Fluidmenge oder eine intervallförmige Fluidmenge gefördert werden.
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Insbesondere die intervallförmige Förderung eines Fluids bietet die Möglichkeit, an dem Faden ein digitales Fluidmuster zu erzeugen, durch welches zumindest eine Information des Fadens und/oder der Spule bestimmt ist. Derartige Fluidmuster lassen sich dann mit speziellen Sensoren an dem Faden auslesen, so dass die enthaltene Information der Spule direkt einer Weiterverarbeitung zuführbar ist.
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Um möglichst die an dem Faden anhaftende Fluidmenge nicht zu verändern, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher der Faden nach der zusätzlichen Benetzung mit dem Fadenfluid über eine Umlenkrolle zum Wickeln der Spule geführt wird. So wird vorteilhaft ein Abstreifen des Fluids vermieden. Durch die rotierende Umlenkung bleibt im wesentlichen die Benetzung des Fadens unverändert.
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Hierzu weist die Wickelstelle zumindest eine Umlenkrolle auf, wobei die Fadenbenetzungseinrichtung der Umlenkrolle im Fadenlauf vorgeordnet ist.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass pro Spinnposition mehrere Fäden parallel nebeneinander gleichzeitig hergestellt werden. Insoweit sind mehrere Wickelstellen mit mehreren Umlenkrollen vorgesehen, wobei die Fadenbenetzungseinrichtung pro Faden ein von mehreren Benetzungsmitteln aufweist. Damit ist eine zusätzliche Benetzung unmittelbar vor einem Spindelwechsel an jedem der Fäden ausführbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufwickeln eines multifilen Fadens wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens
- 2 schematisch eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens in mehreren Ansichten dargestellt. In 1 ist das Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und in 2 in einer Vorderansicht gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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In einem Maschinengestell 1 ist eine Wickelstelle 2 zum Aufwickeln eines Fadens 16 zu einer Spule 7 ausgebildet. Die Wickelstelle 1 weist zwei Spulspindeln 3.1 und 3.2 auf, die auskragend an einem Spulrevolver 4 gehalten sind. Den Spulspindeln 3.1 und 3.2 ist jeweils ein Spindelantrieb 5.1 und 5.2 zugeordnet. Der Spulrevolver 4 ist drehbar in dem Maschinengestell 1 gelagert und lässt sich über den Revolverantrieb 6 zum Verschwenken der Spulspindeln 3.1 und 3.2 antreiben. In einer oberen Wickelstellung wirken die Spulspindeln 3.1 und 3.2 mit einer drehbar gelagerten Andrückwalze 19 zusammen. Der Andrückwalze 19 ist eine Changiereinrichtung 9 vorgeordnet, die über einen Changierantrieb 10 gekoppelt ist. Oberhalb der Changiereinrichtung 9 ist eine Umlenkrolle 11 vorgesehen. Die Umlenkrolle 11 bildet mit der Changiereinrichtung 9 ein sogenanntes Changierdreieck, in welchem der Faden durch die Changiereinrichtung 9 hin- und hergeführt wird, um die Spule 7 an der Spulspindel 3.1 oder 3.2 zu einer Kreuzspule zu wickeln.
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Oberhalb der Umlenkrolle 11 sind zwei Galetten 12.1 und 12.2 vorgesehen, um einen Faden aus einer hier nicht dargestellten Schmelzspinneinrichtung abzuziehen. Den Galetten 12.1 und 12.2 ist jeweils ein Galettenantrieb 13.1 und 13.2 zugeordnet. Im Fadenlauf zwischen den Galetten 12.1 und 12.2 ist eine Verwirbelungseinrichtung 14 vorgesehen, um den multifilen Faden zu verwirbeln. Die Galetten 12.1 und 12.2 werden an einem Galettenträger 20 gehalten, der sich an dem Maschinengestell 1 abstützt. Oberhalb der Galetten 12.1 und 12.2 ist eine Präparationseinrichtung 15 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Präparationsstift 15.1, einer Dosierpumpe 15.2 und ein Steuergerät 15.3 gebildet ist.
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Das Steuergerät 15.3 der Dosierpumpe 15.2 ist mit einer Wickelsteuereinrichtung 18 verbunden. Die Wickelsteuereinrichtung 18 ist mit den Spindelantrieben 5.1 und 5.2, dem Revolverantrieb 6.1 und dem Changierantrieb 10 gekoppelt. Zudem ist der Andrückwalze 19 ein Drehzahlsensor 21 zugeordnet, der ebenfalls mit der Wickelsteuereinrichtung 18 verbunden ist.
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Im Normalbetrieb wird der aus einer Spinneinrichtung abgezogene multifile Faden 16 durch die Präparationseinrichtung 15 mit einem Präparationsfluid benetzt, um einen Fadenschluss zwischen den Filamenten des Fadens 16 herzustellen. Der Faden 16 wird an der Galette 12.1 abgezogen und anschließend in der Verwirbelungseinrichtung 14 verwirbelt. Dann wird der Faden 16 über die Galette 12.2 der Umlenkrolle 11 und somit der Wickelstelle 2 zum Wickeln einer Spule 7 zugeführt. Hierzu wird eine der Spulspindeln 3.1 oder 3.2 mit Kontakt zwischen der neugewickelten Spule 7 und der Andrückwalze 19 gehalten. Mit wachsendem Spulendurchmesser wird die Spindeldrehzahl entsprechend einer konstanten Drehzahl der Andrückwalze 19 durch die Wickelsteuereinrichtung 18 geregelt. Aus dem Drehzahlverhältnis zwischen der Andrückwalze 19 und der Spulspindel 3.1 oder 3.2 lässt sich innerhalb der Wickelsteuereinrichtung 18 der jeweilige gewickelte Durchmesser der Spule 7 ermitteln.
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Sobald ein vordefinierter Volldurchmesser der Spule 7 erreicht ist, wird über die Wickelsteuereinrichtung 18 ein Spindelwechsel eingeleitet, indem der Revolverantrieb 6.1 aktiviert wird. Diese Situation ist in 1 und 2 dargestellt. Parallel hierzu wird über die Wickelsteuereinrichtung 18 dem Steuergerät 15.3 der Dosierpumpe 15.2 ein Steuerbefehl zugeführt, um die Fluidmenge zum Benetzen des Fadens 16 zu erhöhen. Die Fluidmenge wird dabei in einem Bereich von mindestens 50% bis maximal 10000% gegenüber der herkömmlichen Präparationsmenge erhöht. Die geänderte Fluidmenge wird durch die Präparationseinrichtung 15 für eine Zeitdauer eines Zeitfensters erzeugt. Die Zeitdauer ist im wesentlichen abhängig von der jeweiligen Aufwickelgeschwindigkeit und liegt maximal bei 4 Sekunden, vorzugsweise maximal bei 2 Sekunden. Dieses Zeitfenster liegt unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Durchtrennung des Fadens, um diesen an einer neuen Hülse 8 zu einer Spule zu wickeln. In der 1 und 2 ist die Situation dargestellt, bei welcher der Revolver die Spulspindel 3.2 mit einer Hülse 8 in den Fadenlauf des Fadens 16 schwenkt. Der Faden 16 wird vorzugsweise als ein Abbindewulst am Umfang des Volldurchmessers der Spule 7 gewickelt. Sobald die Hülse 8 an der Spulspindel 3.2 den Faden gefangen hat, wird dieser in dem Fadenabschnitt zwischen der Spule 7 und der Hülse 8 durchtrennt. Nun beginnt ein neuer Wickelvorgang. Der Spindelwechsel ist abgeschlossen und die Präparationseinrichtung 15 wird auf eine normale Menge zur Präparierung des Fadens zurückgestellt.
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Das mit erhöhter Präparationsmenge erzeugte Fadenende und insbesondere die letzten Fadenwickel am Umfang des Volldurchmessers der Spule 7 werden durch die Adhäsionskräfte des Präparationsfluids anhaftend an der Spulenoberfläche gehalten. Ein Aufspreizen des Fadenendes sowie ein Abfallen des Fadenendes von der Spule 7 wird vermieden und die Spule kann sicher von der Spulspindel 3.1 abgenommen werden.
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In der 1 und 2 ist in einer gestrichelten Darstellung eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. So ist in dem Fadenlauf zwischen der Galette 12.2 und der Umlenkrolle 11 eine Fadenbenetzungseinrichtung 17 angeordnet. Die Fadenbenetzungseinrichtung 17 weist ein Benetzungsmittel 17.1 auf, durch welches der Faden 16 mit einem Fadenfluid benetzbar ist. Das Benetzungsmittel 17.1 wird durch die Dosierpumpe 17.2 mit dem Fadenfluid versorgt, wobei die Dosierpumpe 17.2 mit dem Steuergerät 17.3 gekoppelt ist. Das Steuergerät 17.3 ist mit der Wickelsteuereinrichtung 18 verbunden.
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Für den Fall, dass die Wickelsteuereinrichtung 18 einen Spindelwechsel in der Wickelstelle 2 aufgrund des erreichten Volldurchmessers der Spule 7 einleitet, wird parallel das Steuergerät 17.3 der Dosierpumpe 17.2 in der Fadenbenetzungseinrichtung 17 aktiviert. Die Dosierpumpe 17.2 fördert einen Fadenfluid, das beispielsweise eine Öl-Wasser-Emulsion oder ein reines Öl oder ein anderes Klebungsfluid sein könnte. Das Fadenfluid wird über das Benetzungsmittel 17.1 dem laufenden Faden 16 vor dem Aufwickeln zugeführt. Durch die unmittelbare Zuordnung zu der Wickelstelle 2 können dementsprechend kurze Zeitfenster genutzt werden, um eine zusätzliche Benetzung des Fadens zur Bildung eines Fadenendes zu nutzen.
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Die Fadenbenetzungseinrichtung 17 könnte somit ausschließlich zur Benetzung des Fadens zum Zwecke eines Spindelwechsels genutzt werden. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass sowohl das Präparationsfluid der Präparationseinrichtung 15 und das Fadenfluid der Fadenbenetzungseinrichtung 17 genutzt werden, um den Spindelwechsel und damit den Fadenabschnitt am Ende einer Spulreise mit erhöhtem Fluidauftrag zu benetzen.
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Die in 1 und 2 dargestellte Fadenbenetzungseinrichtung 17 ist jedoch auch vorteilhaft dazu einsetzbar, um am Ende einer Spulreise an dem Faden 16 ein digitales Fluidmuster zu erzeugen. So könnte dem Steuergerät 17.3 ein Steuerprogramm zugeführt werden, wonach die Dosierpumpe 17.2 nach einem feststehenden Schaltmuster ein- und ausgeschaltet wird, so dass das Benetzungsmittel 17.1 an dem laufenden Faden 16 ein vordefiniertes Fluidmuster erzeugt. Durch dieses digitale Fluidmuster kann eine Information an der Spule über das Produkt, die Wickelstelle oder dem Prozess eingebracht werden. Insoweit ist die Spule über das Fluidmuster identifizierbar und kann durch eine geeignete Sensorik in einem weiterführenden Prozess ausgelesen und die Daten genutzt werden.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass innerhalb einer Spinnposition mehrere Fäden parallel nebeneinander als eine Fadenschar erzeugt werden. Insoweit sind die bekannten Vorrichtungen zum Aufwickeln eines multifilen Fadens bevorzugt mit mehreren Wickelstellen ausgeführt. Hierzu ist in 3 ein mögliches Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Wickelstellen 2.1 bis 2.4 nebeneinander an einem Maschinengestell 1 ausgebildet. Den Wickelstellen 2.1 bis 2.4 sind die Spulspindeln 3.1 und 3.2 zugeordnet, die lang auskragend sich über Wickelstellen 2.1 bis 2.4 erstrecken. Die Spulspindeln 3.1 und 3.2 sind an dem Spulrevolver 4 gehalten, der drehbar in dem Maschinenstell 1 gelagert ist. Den Spulspindeln 3.1 und 3.2 sind die Spindelantriebe 5.1 und 5.2 zugeordnet. Der Revolverantrieb 6 des Spulrevolvers 4 ist mit einer Wickelsteuereinrichtung 18 gekoppelt, die ebenfalls mit den Spindelantrieben 5.1 und 5.2 sowie mit einem Changierantrieb 10 verbunden ist.
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Den Wickelstellen 2.1 bis 2.4 ist eine Andrückwalze 19 zugeordnet, die frei drehbar in dem Maschinengestell 1 gehalten ist. Der Andrückwalze ist ein Drehzahlsensor 21 zugeordnet, der ebenfalls mit der Wickelsteuereinrichtung 18 gekoppelt ist.
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Jede der Wickelstellen 2.1 bis 2.4 weist eine Changiereinrichtung 9 und eine Umlenkrolle 11 auf. Den Umlenkrollen 11 ist eine seitlich angeordnete Galette 12.2 und eine zweite Galette 12.1 zugeordnet, die eine Fadenschar 22 aus einer hier nicht dargestellten Spinneinrichtung abziehen. Zwischen der Galette 12.2 und den Umlenkrollen 11 ist eine Fadenbenetzungseinrichtung 17 vorgesehen, die zu jedem der Fäden 16 der Fadenschar 22 ein Benetzungsmittel 17.1 aufweist. Insoweit sind insgesamt vier Benetzungsmittel 17.1 vorgesehen, um an den Fäden 16 der Fadenschar 22 eine zusätzliche Benetzung durch ein Fadenfluid auszuführen. Den Benetzungsmittel 17.1 ist eine Mehrfachdosierpumpe 17.2 zugeordnet die mit einem Steuergerät 17.3 gekoppelt ist. Die Dosierpumpe 17.2 ist als eine Mehrfachpumpe ausgeführt, um jedes der Benetzungsmittel 17.1 einen separaten Fluidstrom zuführen zu können. Das Steuergerät 17.3 ist mit der Wickelsteuereinrichtung 14 verbunden.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines multifilen Fadens ist in seiner Funktion identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach 1 und 2. Insoweit wird in jeder der Wickelstelle der Faden 16 mit einem zusätzlichen Fadenfluid benetzt, sobald ein Vollwickeldurchmesser der Spulen 7 erreicht ist und die Wickelsteuereinrichtung 18 einen Spindelwechsel der Spulspindel 3.1 und 3.2 einleitet. Insoweit können alle Fadenenden an den Spulen 7 sicher am Umfang der Vollwickeldurchmesser gehalten werden. Darüberhinaus kann jeder der Fadenenden ein definiertes Fluidmuster aufweisen, das bestimmte Informationen für den Weiterverarbeitungsprozess enthält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10161590 A1 [0003]
- WO 2012/013367 [0004]
