DE2732420C2

DE2732420C2 -

Info

Publication number: DE2732420C2
Application number: DE2732420A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr. 8765 Erlenbach De Ostertag
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1988-05-05
Also published as: GB2002927A; GB2002927B; JPS5423748A; ES471790A1; ES473442A1; DE2732420A1; IT7850313A0; FR2398011A1; IT1107238B; FR2398011B1; JPS6114061B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln frisch ersponnener und/oder verstreckter Fäden mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, wobei die momentane Spulendrehzahl und der momentane Spulendurchmesser gleichzeitig abgegriffen und nach Umwandlung in analoge elektrische Signale der für beide Größen gleichen Art miteinander zur momentanen Aufwickelgeschwindigkeit multipliziert werden, worauf die Abweichung des entstandenen Produktes von der Sollgröße in eine Regelschaltung zur Beeinflussung der Spulendrehzahl eingespeist wird.

Aus der US-PS 38 62 723 ist ein Verfahren dieser Art für die Aufwicklung für Drähte bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Drähte über einen Direktantrieb (Servomotor) aufgewickelt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Spulenoberfläche konstant gehalten wird. Dies geschieht über eine pendelnd gelagerte Rolle, die in Abhängigkeit des Spulendurchmessers einen Potentiometer verstellt. Durch die Verstellung wird die Drehzahl des Servomotors derart verstellt, daß eine konstante Aufwickelgeschwindigkeit erreicht wird. Aufgrund der mechanischen Verstellung und dem Erfordernis der Rolle ist dieses Verfahren bei höheren Aufwickelgeschwindigkeiten, wie beim Schmelzspinnen, nicht mehr anwendbar.

Bei aus einer Schmelze frisch ersponnenen Fäden ist in hohem Maße erwünscht, diese mit sehr hoher Geschwindigkeit von der Spinndüse abzuziehen und aufzuwickeln. Da der beim Schmelzspinnen erreichbare Orientierungsgrad der Fäden mit höher werdender Abzugs- bzw. Aufwickelgeschwindigkeit anwächst, wobei sich gegebenenfalls für eine vollständige Verstreckung, die eine Nachverstreckung unnötig macht, Abzugsgeschwindigkeiten bis in den Bereich von ca. 10 000 m/min ergeben können, wird eine sicher beherrschbare möglichst hohe Spinngeschwindigkeit allgemein angestrebt. Zwar gestatten die auf dem Markt befindlichen Aufwickelvorrichtungen mit Direktantrieb Abzugsgeschwindigkeiten von ca. 4-5000 m/min, die sich bei den bekannten Bauformen durch Vervollkommnung der mechanischen Mittel an sich wohl auch noch erhöhen lassen. Bei den hohen Abzugsgeschwindigkeiten und der dadurch erreichten hohen Vororientierung der Fäden ergeben sich aber beträchtliche Schwierigkeiten bezüglich der Gleichmäßigkeit des Fadenmaterials über die Aufwickeldauer. Sie haben folgende Ursache:

Aus bekannten Gründen erscheint es unerläßlich, den frisch ersponenen Faden in sogenannter Präzisionswicklung aufzuwickeln. Eine solche Präzisionswicklung führt aber mit wachsendem Spulendurchmesser zu einem wesentlichen Rückgang der Fadenspannung. Durch Wicklerbildung auf der vorgeschalteten Galette wegen der abgesunkenen Fadenspannung bricht dann der Faden. Dies ist ein wesentlicher Grund dafür, daß bis jetzt allen Nachteilen des Reibwalzenantriebs insbesondere bei sehr hohen Aufwickelgeschwindigkeiten zum trotz dieser praktisch ausschließlich das Feld beherrscht.

Die Begrenzung der Spulendicke wegen drohenden Fadenbruchs ist jedoch nicht das einzige Problem. Die Fadenspannung spielt auch eine erhebliche Rolle in Bezug auf die Vororientierung des Fadens. Bei konventionellen Aufspulgeschwindigkeiten von beispielsweise 1000 m/min ist der Faden nur wenig vororientiert und erhält seine Orientierung erst durch das nachfolgende Verstrecken. Das Streckverhältnis beträgt in diesem Falle für Polyester mit 20% Enddehnung etwa 4 : 1. Die unterschiedlichen Aufwickelspannungen werden dabei weitestgehend kompensiert.

Mit wachsender Aufwickelgeschwindigkeit steigt die Orientierung des Fadens und kann bei genügend hoher Abzugsgeschwindigkeit den gewünschten Endwert erreichen, so daß ein nachfolgender Streckvorgang entfällt. So kann beispielsweise bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 5000 m/min die erforderliche Nachverstreckung nur noch 1.24 : 1 betragen, um Fäden von ca. 20% Enddehnung (Bruchdehnung) zu erhalten. Es ist einleuchtend, daß die erwähnten starken Fadenspannungsänderungen während der Spulreise in diesem Fall nicht auftreten dürfen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, durch das die Möglichkeit zur Aufrechterhaltung einer konstanten Fadenspannung im auflaufenden Faden bei gleichzeitiger Beibehaltung einer möglichst konstanten Aufwickelgeschwindigkeit möglich wird, wobei dieses Verfahren bis zu Aufwickelgeschwindigkeiten, die eine Nachverstreckung des ersponnenenden Fadens erübrigen, beispielsweise bis ca. 10 000 m/min, ohne unzulässige Fadenspannungs- und Geschwindigkeitsabweichungen angewendet werden soll.

Diese Aufgabe wird bei dem bekannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Wickeldrehzahl derart modifiziert wird, daß die tatsächliche momentane Wickeldrehzahl größer ist als der sich aus dem Sollwert der Aufwickelgeschwindigkeit und dem momentanen Durchmesser berechnende Wert, wobei der Unterschied, mit Null beginnend, von Beginn bis Ende des Aufwickelvorgangs ständig ansteigt.

In Ausgestaltung der Erfindung wird die korrigierte momentane Spulendrehzahl gleich einem Wert gewählt, der sich ergibt zu

mit

und

worin:
n- richtige momentane Spulendrehzahl, (min^-1) n _A- Spulendrehzahl bei Beginn des Aufwickelvorganges, (min^-1) D _A- Hülsendurchmesser der Spulen, (m) D- momentaner Durchmesser, (m) H- Changierhub, (m) x- Kreuzungsverhältnis, (-) v _a- vorgegebene Spinngeschwindigkeit, (m · min^-1) Δ n _k- momentaner Wert der Drehzahlkorrektur, (min^-1)

An sich läge es nahe, zu vermuten, daß die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe, konstante Aufwickelspannung einzuhalten, nur möglich ist, wenn auch diese abgegriffen und als Regelgröße in die Regelschaltung eingespeist wird. Tatsächlich bietet eine solche Anordnung die größtmögliche Gewähr dafür, daß das der Erfindung zu Grunde liegende Ziel wirklich erreicht wird. In einer besonderen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fadenspannung nahe dem Fadenauflauf abgegriffen und mit der Sollfadenspannung verglichen, wonach die Abweichungen in an sich bekannter Weise in elektrische Signale umgewandelt und zusätzlich der Regelschaltung zugeleitet werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Veränderung des Vorlaufs der Aufwickelgechwindigkeit im durch die gegebene Formel ermittelten Ausmaß in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser dadurch, daß entweder die Charakteristik des induktiven Weggebers ensprechend gewählt oder, indem eine entsprechend abgestimmte Brückenschaltung benutzt wird, in der Regel den zu stellenden Anforderungen völlig gerecht wird. In der überwiegenden Mehrzahl der Fälle liegt der Fehler des errechneten Wertes für Δ n zum exakt erforderlichen erheblich unter 1% des für die Drehzahldifferenz nach der erfindungsgemäßen Formel errechneten Wertes.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Regelschema für eine Spindel,

Fig. 2 einen Stromlaufplan einer beispielsweisen Ausführung der Regelschaltung,

Fig. 3 die beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Frontansicht),

Fig. 4 die Vorrichtung in Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt ein Regelschema für eine erfindungsgemäß betriebene Aufwickelspindel. Der von der Spinndüse ggf. direkt zulaufende Faden 46 läuft auf die durch einen Motor 36 direkt angetriebene Spule 45 auf. Eine leicht drehbare und leichtgängig gegenüber der Drehachse der Spule 45 verschiebbare Weichspulenrolle 47 sitzt auf der Spule 45 auf. Sie ist über eine Verbindung 48 mit einem induktiven Weggeber 37 verbunden. Im dargestellten Schema liefert der induktive Weggeber 37 eine Signal, das den erfindungsgemäßen Korrekturfaktor bereits enthält.

Die Drehzahl des Motors 36, im vorliegenden Fall ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor, wird durch einen Tachogenerator 13 abgegriffen. Das Signal des induktiven Weggebers 37 wird über die Leitung 38, dasjenige des Tachogenerators 13 über die Leitung 39 einer Multiplizierstufe 27 zugeführt, in welcher die beiden Signale zur bereits im Sinne der Erfindung modifizierten Ist-Drehzahl multipliziert werden. Der Wert wird an der Schnittstelle 25 mit dem vom Sollwertgeber 16 erzeugten Signal überlagert. Im vorliegenden Fall besteht der Sollwertgeber 16 im wesentlichen aus einer Konstant-Stromquelle 19 und einem Potentiometer 22. Das entstehende Vergleichssignal steuert nun den Verstärker 29, das entstehende Ausgangssignal wird an der weiteren Schnittstelle 33 mit dem ein Kriterium für das Drehmoment darstellenden Motorstrom verglichen.

Diese beiden Größen zusammen bilden nun das endgültige Signal, welches durch den Leistungsverstärker 41 verstärkt und an den Stellverstärker 42 weitergegeben wird, von wo aus das Stellglied 43, beispielsweise eine Leistungsthyristor-Anordnung, in Form des vom Stellglied gesteuerten Motorstroms an den Antriebsmotor 36 (mit Feldwicklung 44) weitergegeben wird.

Fig. 2 gibt die beispielsweise Ausführung eines Stromlaufplanes wieder, der unter Verwendung handelsüblicher Elemente in an sich im Prinzip bekannter Weise aufgebaut ist. Wesentliches Bauelement der Schaltung ist eine im Handel unter der Bezeichnung "Simoreg" erhältliche universell verwendbare Reglerschaltung 5. Die an den Klemmstellen verwendeten Buchstaben und Zahlen entsprechen denjenigen auf dem handelsüblichen Baustein.

Über die drei Schütze 2, 3 und 4 ist der Regelbaustein 5 mit seinen Klemmen U V W; 26, 28, 30 und 31, 32 mit dem Stromnetz 1 verbunden. Der induktive Weggeber 37 ist über zwei aus einer Gleichspannungsstromquelle 6 gespeiste Signalverstärker 8 und 9 mit Abgleichmöglichkeit 11, mit denen er über die Zuleitung 7 verbunden ist, an die Klemmen 12 und 24 des Verstärkerbausteins 5 angeschlossen. Der Sollwertgeber 16 seinerseits ist mit dem Verstärkerbaustein 5 über die Klemmen 12, 18 und 20 verbunden. Der Tachogenerator 13 wird in der dargestellten Weise an die Klemmen 15 und 17 und zusätzlich an Klemme 12 angeschlossen. Die Anschlüsse 14 führen ausgehend von den Klemmen P, N, 34 und 35 zum Antriebsmotor 36.

Die Fig. 3 und 4 zeigen nun eine Ausführungsform der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzten Vorrichtung. Der zulaufende Faden 46 läuft durch den Changierfadenführer 56′ um eine Fadenumlenkrolle 54 herum zur Spule 45. Der jeweilige Auflaufpunkt liegt im Bereich der Berührungslinie der Weichspulenrolle 47 mit der Oberfläche der Spule 45.

Die durch den Motor 36 direkt angetriebene Spule 45 ist im mit dem Maschinengestell fest verbundenen Gehäuse 49 ortsfest gelagert. Ebenfalls mit dem Maschinengestell über die Befestigung 53 fest verbunden ist der induktive Wegaufnehmer 50. Die übrigen Teile der Aufwickelvorrichtung, das heißt, Weichspulenrolle 47 mit Halterung, Fadenumlenkrolle 54, Changierung 56 mit Halterung 55 für die vom Gehäuse abgelegenen Enden von Changierung und Fadenumlenkrolle sind auf einem gemeinsamen Schlitten 57, welcher sich mit Anwachsen der Wicklung nach aufwärts bewegt, verbunden. Der in dem am Gehäuse fest montierten induktiven Wegaufnehmer 50 beweglich angeordnete Meßfühler (Meßstange) 52 tastet die Aufwärtsbewegung der Weichspulenrolle ab. Die in entsprechende elektrische Signale umgewandelte Bewegung der Weichspulenrolle wird, durch gemäß den Lehren der Erfindung ermittelte Korrekturwerte überlagert, über die Leitungen 51 zur Verstärkerschaltung weitergegeben.

Ein am Gehäuse außerdem angebrachter Tachogenerator 13 greift die Momentandrehzahl der Spule ab und wandelt sie in entsprechende Signale um, die über die Leitung 39 in die Verstärkerschaltung geleitet werden.

Claims

1. Verfahren zum Aufwickeln frisch ersponnener und/oder verstreckter Fäden mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, wobei die momentane Spulendrehzahl und der momentane Spulendurchmesser gleichzeitig abgegriffen und nach Umwandlung in analoge elektrische Signale der für beide Größen gleichen Art miteinander zur momentanen Aufwickelgeschwindigkeit multipliziert werden, worauf die Abweichung des entstandenen Produktes von der Sollgröße in eine Regelschaltung zur Beeinflussung der Spulendrehzahl eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulendrehzahl derart modifiziert wird, daß die tatsächliche momentane Spulendrehzahl größer ist als der sich aus dem Sollwert der Aufwickelgeschwindgikeit und dem momentanen Durchmesser berechnende Wert, wobei der Unterschied, mit Null beginnend, von Beginn bis Ende des Aufwickelvorganges ständig ansteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die korrigierte momentane Spulendrehzahl ergibt zu n- richtige momentane Spulendrehzahl, (min^-1)n _A- Spulendrehzahl bei Beginn des Aufwickelvorganges, (min^-1)D _A- Hülsendurchmesser, (m)D- momentaner Durchmesser der Spule, (m)H- Changierhub, (m)x- Kreuzungsverhältnis, (-)v _s- vorgegebene Spinngeschwindigkeit, (m · min^-1)Δ n _K- momentaner Wert der Drehzahlkorrektur, (min^-1)

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung nahe dem Fadenauflauf abgegriffen, mit der Sollfadenspannung verglichen wird und die Abweichungen in an sich bekannter Weise in elektrische Signale umgewandelt und zusätzlich der Regelschaltung zugeleitet werden.