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Die
vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von
Fäden zu
Kreuzspulen, wobei der Faden mit konstanter Geschwindigkeit angeliefert
wird, insbesondere zum Einsatz an Offenend-Spinnmaschinen. Bei der
Rotor- Spinnmaschine R1 der Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
ist beim Bilden der Kreuzspulen vorgesehen, durch eine Hin- und
Herbewegung eines Fadenführers
den Faden einer mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetriebenen
Hülse bzw.
Spule zuzuführen.
Um die bekannte Problematik von Bildwicklungen zu vermeiden, ist
vorgesehen, die Geschwindigkeit des Fadenführers ständig um einen Mittelwert pendeln
zu lassen. Zusätzlich
ist zum besseren Aufbau der Spulenkanten vorgesehen, den mit konstantem
Hub arbeitenden Fadenführer
zeitweise mehr in Richtung auf die linke Seite der Spule und anschließend auf
die rechte Seite der Spule zu verlegen. Dies wird als sogenannte
Kantenverlegung bezeichnet.
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Ein
Problem der fortwährenden
Verringerung und Erhöhung
der Fadenführergeschwindigkeit,
wobei gleichzeitig die Umfangsgeschwindigkeit der Spule sowie die
Geschwindigkeit des angelieferten Fadens konstant bleiben, ist,
dass der Faden einer ständig
wechselnden Fadenspannung unterliegt. Durch eine entsprechende Auswahl
der Änderung der
Fadenführergeschwindigkeit
kann die Fadenspannung innerhalb eines Bereiches gehalten werden,
der den Faden mit genügender
Spannung auf die Spule aufwindet, ohne ihn gleichzeitig der Gefahr des
Fadenbruchs auszusetzen.
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Die
bekannte Aufwindung hat den Nachteil, dass das dabei verwendete
Verfahren zur Bildstörung
nicht nur Garnspannungsschwankungen verursacht, sondern auch für den Kantenaufbau
der Spule ungünstig
ist. Darüber
hinaus ist die sogenannte Kantenverlegung nicht wirkungsvoll genug
bei der Formung einer guten Spulenkante.
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Die
US 4,498,367 A beschreibt
ein Verfahren zum Aufwinden von Fäden auf eine Spule, das die Vermeidung
von Bildstörungen
und die Erzeugung eines stabilen Spulenaufbaus, welcher sich später problemlos
und ohne Fadenbruch wieder abspulen lässt, vorsieht. Hierfür wird der
Changierhub und die Changierfrequenz zwischen bestimmten Minimal- und
Maximalwerten variiert, wobei die Änderung beider Größen derart
synchronisiert ist, dass der Changierhub einen Maximalwert bei Vorliegen
der minimalen Changierfrequenz aufweist und umgekehrt. Die Änderungen
von Changierhub und frequenz verlaufen dabei kontinuierlich, sodass
nach dem Erreichen eines Maximalwertes der jeweilige Betrag unmittelbar
wieder verringert und nach Erreichen eines bestimmten Minimalwertes
der entsprechende Betrag sofort wieder erhöht wird. Eine Minimierung der
Fadenspannungsschwankungen während
des Aufwindungsvorgangs kann durch das beschriebene Verfahren jedoch
nur unzureichend erreicht werden. Aus der
DE 29 37 601 A1 wird ein
Verfahren zum Aufwinden von Fäden
auf Kreuzspulen vorgestellt, bei dem zur Verbesserung des Kantenaufbaus
nicht die sogenannte Kantenverlegung Verwendung findet, sondern
die sogenannte Changierhubverkürzung.
Dabei werden die Umkehrstellen des Fadenführers auf der linken und rechten
Seite der Spule, im Verlauf des Spulenaufbaus beide Seiten gleichzeitig,
zeitweise in Richtung zum Mittelpunkt der Spule verlegt. Für die Bildstörung ist
vorgesehen, die Geschwindigkeit des Fadenführers in bestimmter Weise zu
erhöhen
und mit einem anderen Verlauf zu verringern. Dabei sind der Umkehrpunkt
von Erhöhung
und Verringerung der Fadenführergeschwindigkeit
und der Umkehrpunkt von Verringerung des Hubs zur Erhöhung des Hubs
miteinander abgestimmt. Diese Abstimmung ist dabei zeitabhängig und
derart, dass die beiden Punkte zeitlich zusammenfallen. Die Changierung
erfolgt in verschiedenen Zyklen. Ein Zyklus setzt sich aus der Zeit
der Verringerung und wieder Vergrößerung des Changierhubs zusammen
plus der Zeit, in der der Hub nicht verändert wird. Unterschiedliche
Zyklen haben neben einer unterschiedlichen Hubverkürzung auch
eine unterschiedliche Zeitdauer. Die Changiergeschwindigkeit wird
teilweise unabhängig vom
Changierhub verändert,
wobei sich die Changiergeschwindigkeit sogar ständig verändert. Zwar ist es mit dem
in der
DE 29 37 601
A1 gezeigten Verfahren möglich, den Kantenaufbau der
Spule zu verbessern, das hier beschriebene Verfahren hat jedoch den
Nachteil, dass es den Faden während
des Aufwindens zu großen
Spannungsschwankungen unterwirft.
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Aufgabe
der vorliegenden Anmeldung ist es, ein Verfahren zum Aufwinden von
Fäden vorzuschlagen,
das eine Verbesserung der bekannten Verfahren darstellt, wobei insbesondere
eine Spule mit gutem Kantenaufbau bei gleichzeitiger guter Bildstörung und
geringen Fadenspannungsschwankungen erreicht werden soll. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
das Verfahren des Patentanspruches 1 gelöst.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird erreicht, dass neben einem guten Kantenaufbau der Spule die
entstehenden Fadenspannungsschwankungen nur sehr gering sind. Sie
liegen dabei in einem Bereich von etwa nur der Hälfte, wie sie beim Verfahren
der oben genannten Rotorspinnmaschine auftreten. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Einflüsse
der Frequenzänderung
des Changierfadenführers
auf die Fadenspannung teilweise dadurch wieder ausgeglichen werden,
dass der Hub des Fadenführers
verkürzt
wird. Gleichzeitig ist es möglich
die Bildstörung
gegenüber
dem bekannten Verfahren zu verbessern. Ein weiterer Vorteil ist,
dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auf Bildstörung
und Fadenspannung eingegriffen werden kann, ohne dass eine Verbesserung
der Bildstörung
automatisch eine wesentliche Verschlechterung bei den Fadenspannungsschwankungen
verursacht. Darüber
hinaus wird der Kantenaufbau der Spule wesentlich verbessert. Im übrigen ist
es denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren
noch mit dem oben bereits erwähnten Verfahren
der Kantenverlegung besonders vorteilhaft zu kombinieren. Besonders
günstig
für den
Kantenaufbau der Spule ist es, wenn der zeitliche Anteil des Maximalwertes
des Changierhubs zwischen 35% und 65% an der Gesamtzykluszeit der
Aufwindung beträgt.
Dadurch ist es möglich,
die Spule mit einer gleichmäßig harten
Kante aufzubauen und sie trotzdem so aufzuwinden, dass keine Bildwicklungen
entstehen. Dies kann vorteilhaft mit einer Änderung der Frequenz der Changierung
erfolgen, bei der es nicht zu unzulässigen Fadenspannungsschwankungen kommt.
Bei einem Anteil des Maximalhubs von 45% bis 55% ist es möglich, alle
drei Ziele der Spulenbildung, eine gute Kante, Aufwinden ohne Bildwicklungen
und geringe Fadenspannungsschwankung in einem guten Kompromiss zu
erreichen.
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Bei
einer Absenkung der Frequenz der Changierung auf einen Minimalwert
ist es günstig, wenn
die Zeitdauer, während
der die Changierfrequenz auf dem Minimalwert konstant gehalten wird, zwischen
10% und 30% der Gesamtzykluszeit der Aufwindung beträgt. Damit
ist es möglich über die Frequenz
der Changierung eine Anpassung an die Zeitdauer des Maximalwertes
des Changierhubs zu erreichen. Besonders gut ist der zeitliche Anteil
mit einem Wert zwischen 12% und 25%. Besonders günstig für den Spulenaufbau ist es,
wenn die Spule nicht mit einem immer gleichen festen Verhältnis von Hubverkürzung und
Frequenzänderung
der Changierung gebildet wird, sondern wenn die Aufwindung der Spule
in verschiedenen Aufwindezyklen erfolgt. Diese können dabei hintereinander angeordnet
werden und sich vorteilhaft durch den zeitlichen Verlauf der Verkürzung des
Changierhubs unterscheiden oder auch durch den zeitlichen Verlauf
der Absenkung der Frequenz der Changierung oder besonders vorteilhaft
in der Kombination beider unterscheiden. Mehrere unterschiedliche
Zyklen können
zusammen eine Zyklengruppe bilden, die sich periodisch bis zur Vollendung
der Spule wiederholt. Besonders günstig ist es, wenn der Maximalwert
der Frequenz der Changierung zeitlich mit dem Minimalwert des Changierhubs
zusammenfällt.
Dadurch ist gesichert, dass die Fadenspannungsschwankungen besonders
gering gehalten werden können.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
anhand von zeichnerischen Darstellungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Diagramm, das schematisch den Zusammenhang zwischen Frequenz der
Changierung, Changierhub und der Fadenspannung während der Aufwindung über die
Zeit darstellt;
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2 ein ähnliches
Diagramm wie 1, ebenfalls mit vier Aufwindezyklen,
allerdings mit anderem zeitlichen Verlauf von Frequenz und Hub;
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3 ein
Diagramm, das schematisch die Fadenspannungsschwankungen bei einem
Aufwindeverfahren gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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In
der schematischen Darstellung von 1 sind drei
Kurven gezeigt, die, von oben nach unten gesehen, die Frequenz der
Changierung, den Hub der Changierung und den Verlauf der Fadenspannung
darstellen. Alle drei Kurven sind über der Zeit T aufgetragen,
so dass zum Zeitpunkt T = 0 ein Maximum der Frequenz der Changierung
erkennbar ist, ein Minimum des Changierhubs und ein Minimum der Fadenspannung.
Die Werte auf der y-Achse beziehen sich nur auf die mittlere Kurve,
den Hub der Changierung, und stellen diesen in seinem Betrag in Millimetern
dar. Die Darstellung des Diagramms von 1 ist so
gewählt,
dass ein Zyklus der Changierung mit einem Maximalwert der Frequenz
des Fadenführers
bei T = 0 beginnt und beim zweiten Maximalwert der Changierung mit
T = 16 sec endet. Ihren Minimalwert erreicht die Frequenz kurz vor
der Hälfte der
Zykluszeit und behält
diesen über
12,5% der Zykluszeit bei. Daraufhin wird die Frequenz bis auf einen
neuen Maximalwert wieder erhöht.
Mit diesem neuen, etwas niedrigeren Maximalwert der Frequenz der
Changierung, beginnt der zweite Zyklus, der bei T = 32 sec mit einem
weiteren Maximalwert endet. Entsprechend ist der Verlauf des dritten
Zyklus, während
beim vierten Zyklus am Ende ein neuer Maximalwert erreicht wird,
der dem Maximalwert am Beginn des ersten Zyklus entspricht. Der
fünfte
bis achte Zyklus, die nicht mehr dargestellt sind, verlaufen entsprechend
dem ersten bis vierten Zyklus, so dass eine periodische Abfolge
von jeweils vier unterschiedlichen Zyklen für den Aufbau einer Spule möglich ist.
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Die
Kurve, die den Wert des Hubes der Changierung zeigt, beginnt mit
ihrem Minimalwert und erreicht bereits nach ca. 3 sec ihren Maximalwert,
der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Erfindung 62,5% der Gesamtzeit des Zyklus beibehalten wird.
Anschließend
wird der Hub der Changierung wieder verkürzt, wobei der neue Minimalwert des
Changierhubes größer ist
als der Hub zu Beginn T = 0. Ebenso wie die Frequenz der Changierung
zu Beginn des zweiten Zyklus (T = 16 sec) einen anderen Wert besitzt
als zu Beginn des ersten Zyklus, ist der Hub der Changierung bei
T = 16 sec, also zu Beginn des zweiten Zyklus, größer als
zu Beginn des ersten. Wie aus der dritten Kurve zu ersehen ist,
ist in diesem Zustand die Fadenspannung auf einen Minimalwert gesunken,
während
sie zu Beginn und zu Ende des Maximalhubes der Changierung am größten ist.
Wie aus dem Diagramm von 1 zu erkennen, erfolgt die Verringerung
der Frequenz der Changierung linear, ebenso deren Vergrößerung bis
zum Zyklusende. Ebenso verläuft
die Rücknahme
der Hubverkürzung
linear, wie auch die Hubverkürzung am
Ende des Zyklus. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist bei allen
Zyklen der zeitliche Anteil des Minimalwertes der Frequenz kleiner
als der zeitliche Anteil des Maximalhubes an der Zykluszeit. Die
Fadenspannung pendelt um einen Mittelwert und ist am größten zu
Beginn des ersten Zyklus und verringert sich im wesentlichen bis
zur Mitte des vierten Zyklus.
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2 zeigt
ein sehr ähnliches
Bild wie 1, wobei sich jedoch die Zeitdauer
des Minimalwertes der Frequenz und die Zeitdauer des Maximalwertes
des Hubes deutlich unterscheiden. Ersterer beträgt 25% der Gesamtzeit des Zyklus,
der Maximalwert des Changierhubes beansprucht 50% der Ge samtzeit
des Zyklus. Die Schwankungen der Fadenspannung beim Aufwinden sind
geringer als bei den Zyklen, die in 1 gezeigt
sind. Der Vorteil bei einem Verfahren wie in 1 gezeigt,
ist der, dass durch die lange Zeitdauer des Maximalhubes der Changierung
viel Faden im Außenbereich
der Kante der Spule abgelegt wird, und dass durch die zeitlich kurze
Dauer des Minimalwertes der Frequenz der Changierung die Gefahr
von Bildwicklungen auf der Spule gering ist. Der Vorteil der Aufwindung
nach einem Verfahren von 2 ist, dass die Fadenspannungsschwankungen
sehr gering sind, die Kante der Spulen durch die kürzere Zeitdauer
des Maximalhubes breiter ausgebildet ist. Es besteht jedoch hier eher
die Gefahr, dass die Spule in den Bereich von Bildwicklungen gerät. Wird
die Zeitdauer des Minimalwertes der Frequenz der Changierung gleich
dem der Zeitdauer des Maximalwertes des Hubes gewählt, kann
die Fadenspannungsschwankung zu Null werden. Voraussetzung dafür ist selbstverständlich, dass
Minimalwert und Maximalwert zur gleichen Zeit beginnen und enden.
Ein solches Verfahren ist in der Praxis jedoch nicht brauchbar,
da ganz sicher auf der Spule Bildwicklungen entstehen, die sehr
ungünstig für die Weiterverarbeitung
der Spule sind.
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3 zeigt
ein Diagramm entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik.
Bei diesem Verfahren zum Aufwinden eines Fadens bleibt der Hub der
Changierung, also der Hub des Fadenführers, konstant. Lediglich
die Frequenz des Fadenführers
wird verändert,
um Bildwicklungen auf der Spule zu vermeiden. Deutlich sichtbar
aus diesem Diagramm ist, dass die Fadenspannungsschwankungen wesentlich
größer sind
als beim erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Auswirkung der sogenannten Kantenverlegung lässt sich hier nicht darstellen.
Sie hat auf die Fadenspannung keinen Einfluss.
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Neben
den in 1 und 2 gezeigten konstanten Werten
von minimaler Frequenz und maximalem Hub ist es gemäß dem vorliegenden
erfindungsgemäßen Verfahren
auch möglich,
diese Werte nicht vollkommen konstant zu halten, sondern leichten
Schwankungen zu unterwerfen bzw. die Über gänge von Minimal- zu Maximalwert
nicht exakt linear auszugestalten. Es ist auch denkbar, die Übergänge zu den
Maximalwerten im übertragenen
Sinn mit einem Übergang
auszugestalten. Bezüglich
der Frequenz der Changierung muss angemerkt werden, dass die Größe ihres
Mittelwertes abhängig
ist von der Liefergeschwindigkeit des Fadens und auch vom Fadenkreuzungswinkel
und sich nicht unterscheidet vom Stand der Technik. Die zeitliche
Dauer eines Zyklus ist abhängig
vom Fadenkreuzungswinkel und der Fadenliefergeschwindigkeit zu wählen. Die
Dauer des Zyklus liegt bei 150 m/min Lieferung und 44° Kreuzungswinkel
bei ca. 13 sec und mit 30° Kreuzungswinkel
bei ca. 19 sec. Generell gilt, je geringer die Fadenliefergeschwindigkeit,
desto länger
die Zykluszeit, die bei 50 m/min Lieferung bis ca. 60 sec betragen
kann.