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Aufwickelvorrichtung zur Bildung fester Spulenkörper Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln endloser, mit konstanter Geschwindigkeit
angelieferter Kunstfäden auf Spulen in Kreuzwicklung, wobei die Aufwickelspule von
einer mit ihrem Umfang in Reibkontakt stehenden Treibwalze antreibbar ist.
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Bei derartigen, allgemein üblichen Aufwickelvorrichtungen ist die
Drehzahl der Treibwalze bekanntlich von Anfang bis Ende des Wickelvorganges konstant
und so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Treibwalze gegenüber der des
Spulenkörpers um etwa den Betrag höher liegt, der sich aus dem Schlupfverlust zwischen
den Oberflächen der beiden Drehkörper ergibt. Auf diese Weise stellt sich von selbst
eine bis zum Ende des Wicklungsvorgangs annähernd konstant bleibende Umfangsgeschwindigkeit
des Wickelkörpers ein, die in einem bestimmten. von der geforderten Fadenspannung
abhängigen und über den ganzen Wickelvorgang annähernd gleichbleibenden Verhältnis
zur Liefergeschwindigkeit des Fadens steht. Hiernach hergestellte Spulenkörper üblicher
Art und Größe besitzen eine für die anschließende Weiterverarbeitung im allgemeinen
ausreichende Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges.
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In gewissen, nicht etwa seltenen Fällen, so beispielsweise bei der
Herstellung von Vorratsspulen größerer Wickeldurchmesser bzw. -volumen oder überall
da, wo längere Transportwege zur Weiterverarbeitung der Spulenkörper in Kauf genommen
werden müssen, werden jedoch wesentlich höhere Anforderungen an die Dichte und Festigkeit
des Wickelgefüges gestellt, um zu verhindern, daß sich bei der Weiterverarbeitung
oder beim Transport Fadenwindungen bzw. -lagen verschieben oder von der frei liegenden
Wickeloberfläche sich lösend herabfallen oder daß solche Spulkörper auf dem Transport
deformiert und beschädigt und insoweit unbrauchbar werden.
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Die Herstellung wirklich fester, harter Spulkörper in Kreuzwicklung
ist aber mit den eingangs beschriebenen Treibwalzen-Aufwickelvornchtungen für mit
konstanter Geschwindigkeit angelieferte Kunstfäden mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden und bisher für größere Wickelvolumen bzw. -durchmesser nur unter dem Zugeständnis
von praktisch unzulässig hohen Fadenspannungsschwankungen zu erreichen. Denn schon
nach Vorliegen einiger Fadenlagen auf die Spulhülse beginnt sich nämlich auf der
tIckeloberfläche ein Sattel abzuzeichnen, der sich auch mit sonst üblichen Maßnahmen,
z B. Beschleunigung der Changiergeschwindigkeit 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 Wickeldicke allmählich
zunehmende Einschnürung des Wickels aus. Bei dem allgemein üblichen, mehr oder weniger
lockeren Aufbau der Spulenkörper werden diese Unterschiede im Wickeldurchmesser
durch den Druck der gegen den Wickelumfang drückenden Treibwalze bzw. des auf die
Treibwalze drückenden Wickels angenähert ausgeglichen. Bei der Bildung fester Spulenkörper
dagegen ergeben sich aber auf Grund dessen, daß der Wickeldurchmesser an den beiden
Enden des Spulenkörpers etwas schneller wächst als in der Mitte desselben und der
Druck von Treibwalze oder Wickel nicht mehr ausreicht, die Wickeloberfläche zu ebnen
und auszugleichen, nunmehr ebenfalls wachsende Unterschiede in der Aufwickelgeschwindigkeit
am jeweiligen Auflaufpunkt Iängs der Wickellänge.
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Denn da die Treibwalze hierbei nur noch mit den Enden des Spulenkörpers
wirksamen Kontakt hat und demgemäß den Wickel mit der diesem größeren Wickeldurchmesser
entsprechend langsameren Drehzahl antreibt, bleibt die Umfangsgeschwindigkeit des
Wickels in dem sich über dessen mittleren Teil erstreckenden Sattel gegenüber der
gewünschten Aufwickelgeschwindigkeit zurück. Als Folge dieser Geschwindigkeitsunterschiede
wecllselt zwangläufig auch die Fadenspannung, mit welcher der Faden aufgewickelt
wird. Diese Fadenspannungsunterschiede werden mit zunehmendem 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 herbewegenden
Fadenführer herausspringt
und hierdurch der Aufwickelvorgang gestört
bzw. seine Vollendung unmöglich gemacht wird.
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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 Geschwindigkeit angelieferter endloser Kunstfäden
auf mittels Treibwalzen angetriebene Spulen zylindrische Wickelkörper von großem
Volumen bzw.
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Durchmesser und von sehr hoher Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges
herstellbar sind und daß in diesen eine zumindest annähernd gleichbleibende Fadenspannung
gewährleistet ist.
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Um dies zu erreichen, wird für oben beschriebene Aufwickelvorrichtungen
erfindungsgemäß eine Steuer- oder Regelvorrichtung vorgeschlagen, die die Umfangsgeschwindigkeit
der Treibwalze während des Wickelvorgangs kontinuierlich oder stufenweise derart
erhöht, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelspule am Ende des Wickelvorgangs
um etwa 2 bis 3,6 ovo größer ist als zu dessen Beginn.
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Die Steuer- oder Regelvorrichtung zur Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit
der Treibwalze kann zwar schon mit Beginn des Aufwickelvorganges wirksam werden.
Es ist aber in der Mehrzahl der Fälle ausreichend, die Erhöhung der Geschwindigkeit
mittels dieser Vorrichtung 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 gewünschten endgültigen
Wickeldicke beginnen, vorteilhafterweise aber immer dann, wenn sich die Sattelbildung
abzuzeichnen beginnt.
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Durch diese Maßnahme erreicht man gegenüber den sonst üblichen Aufwickelvorrichtungen,
bei denen die Antriebsgeschwindigkeit der Treibwalze von Anfang bis Ende des Wickelvorgangs
konstant und die der Aufwickelspule ebenfalls konstant oder unter Berücksichtigung
des mit wachsendem Wickelgewicht ansteigenden Schlupfes zwischen der Treibwalze
und der Spule wenigstens etwa annähernd konstant ist, daß einmal dieser Zunahme
des Schlupfes wirksam begegnet, zum anderen aber das mit zunehmendem Wickeldurchmesser
infolge der Sattelbildung absinkende Fadenspannungsniveau wieder so weit angehoben
wird, daß sich sehr feste Spulenkörper mit großem Außendurchmesser und somit auch
großem Wickelvolumen herstellen lassen. Da einerseits die Fadenliefergeschwindigkeit
wegen der parallel zur Spulenachse gerichteten Fadenchangiergeschwindgikeit stets
etwas größer ist als die tangential verlaufende Umfangsgeschwindigkeit der Spule
und andererseits die Changiergeschwindigkeit an den Spulenenden immer durch Null
geht, kann an diesen Stellen die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels die Größe der
Anliefergeschwindigkeit des Fadens erreichen, ohne daß dabei eine Spannungserhöhung
im Faden eintritt. Daher halten sich die Fadenspannungsschwankungen bei der erfindungsgemäßen
Aufwickelvorrichtung sowohl innerhalb jedes einzelnen Changierhubs als auch im Hinblick
auf den zunehmenden Wickeldurchmesser vom Anfang bis Ende des Wickelvorgangs in
engen tragbaren Grenzen, wodurch auch ein Herausspringen des Fadens aus dem Fadenführer
und die damit verbundenen nachteiligen Folgen von vornherein ausgeschlossen werden.
Der auf diese Weise hergestellte Spulenkörper
besitzt eine durch und durch einheitlich
hohe Dichte und Festigkeit des Wickelgefüges und unter Ausnutzung der gebotenen
Möglichkeiten ein wesentlich erhöhtes Wickelvolumen.
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Die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung kann verschiedenartig
ausgebildet sein und im wesentlichen aus bekannten mechanischen und/oder elektrischen
Mitteln bestehen, welche sich zur Steuerung oder Regelung der Treibwalzendrehzahl
zwecks Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und somit auch der Spule
in Abhängigkeit entweder vom jeweiligen Durchmesser des Spulenkörpers oder nur einfach
von der Aufwickelzeit oder der Spannung des auf die Spule auflaufenden Fadens eignen.
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Die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule
kann beispielsweise durch Frequenzänderung des Speisenetzes für den Antriebsmotor
der Treibwalze erfolgen, wobei die Frequenzänderung in Abhängigkeit vom Wachsen
des Wickeldurchmessers entsprechend dem Maß der Auswanderung des die Spule tragenden
Schwenkarms über eine mechanische oder elektrische Steuereinrichtung gesteuert werden
kann. Ebenso kann die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit von Treibwalze und Spule
aber auch sehr 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 Geschwindigkeitsänderung
besteht beispielsweise darin, daß die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Treibwalze
und damit auch der Spule über einen geschlossenen Regelkreis mit Fadenspannungsfühler
erfolgt, durch welchen die Drehzahl des Antriebsmotors der Treibwalze in Abhängigkeit
von der mittleren Fadenspannung korrigiert wird, indem der Fadenspannungsfühler
seine Regelimpulse unmittelbar oder mittelbar über eine Verstärkungseinrichtung
auf ein Verstellorgan gibt, das beispielsweise eine Bürstenverstellung oder Feldänderung
des Antriebsmotors der Treibwalze bewirkt.
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Da die bisher gebräuchlichen Aufwickelvorrichtungen sich ohne wesentliche
Veränderung weiter verwenden lassen und keine zusätzlichen kostspieligen Einrichtungen
erforderlich werden, zeichnet sich die neue Vorrichtung somit auch noch dadurch
aus, daß sie sehr einfach zu verwirklichen ist.
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Zur Veranschaulichung mag die schematische Zeichnung dienen. Der
aufzuwickelnde Faden 1 wird wie bisher üblich auf der von der Treibwalze 2 angetriebenen
Spule 3 angelegt, und die Drehzahl der Treibwalze wird so eingestellt, daß die Aufwickelgeschwindigkeit
des Fadens auf der von ihr angetriebenen Spule um dasjenige geringe Maß größer ist
als die Fadenliefergeschwindigkeit, welches gerade die geforderte Fadenspannung
beim Auflaufen des Fadens auf die Spule ergibt. Hierbei ist auch der zwischen der
Treibwalze und der Spule auftretende Schlupf zu berücksichtigen. Gleich nach Beginn
des Aufwickelvorgangs oder aber auch erst nach Erreichen einer gewissen Wickeldicke
4, die erfahrungsgemäß bei Spulkörper üblicher Außendurchmesser 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 durch
die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung die Umfangsgeschwindigkeit
der
Treibwalze allmählich entweder kontinuierlich oder stufenweise derart erhöht, daß
die Umfangsgeschwindigkeit der Spule am Ende des Wickelvorgangs, nachdem der Spulenkörper
auf die geforderte endgültige Wickeldicke 6 gebracht ist, etwa 2 bis 3,6 ovo größer
ist als zu seinem Beginn. Die mit wachsendem Wickel zunehmende Satteltiefe ist in
der Zeichnung der Anschaulichkeit wegen übertrieben tief dargestellt. Sie beträgt
bei Spulenkörpern 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 0/o der endgültigen Wickeldicke
ab, und es hat hier dann schon die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit einzusetzen.
Auf diese Weise lassen sich Spulenkörper sehr hoher Festigkeit und Dichte des Wickelgefüges
und von Anfang bis Ende angenähert konstanten Fadenspannungsinveaus mit beliebig
großem Wickelvolumen von beispielsweise 10, 15, 20 kg und
mehr Gewicht bei einem
Außendurchmesser von 360, 400 mm und mehr herstellen.