DE3049573A1

DE3049573A1 - Vorrichtung zur herstellung von garnspulen

Info

Publication number: DE3049573A1
Application number: DE19803049573
Authority: DE
Inventors: Fritjof Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 6233 Kelkheim Maag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1980-12-31
Publication date: 1982-07-29
Also published as: EP0055849B1; DE3175006D1; EP0055849A3; EP0055849A2

Description

Dr.-lng. Fritjof Maag

Ingenieurbüro PM 107

lur

Textil-und Fasertechnik

Vorricntung zur Herstellung von Garnspulen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Garn- bzw. Vorgarnspulen in Präzisions wicklung mit konstanter Aufwindegeschwindigkeit.

Die Herstellung von Vorgarnen, Spinnfasergarnen und Filamentgarnen erfolgt in der Hegel mit konstanter Abliefergeschwindigkeit, die Garne müssen deshalb auch mit konstanter Ge-schwindigkeit aufgewunden werden. Es gibt dafür Systeme (z.B. Spindel mit Ring und Ringläufer oder Flyer), bei denen mit der Aufwindung eine Drehungserteilung verbunden ist und auch reine Spulsysteme, die drehungsfrei aufwinden. Bei den reinen Spulsystemen werden zwei grundsätzlich verschiedene Verfahren des Spulenaufbaues angewandt, nämlich die Präzisionswicklung und die wilde Wicklung.

Bei der Präzieionswicklung wird die Spule über deren Achse angetrieben. Die Anzahl der Doppelhübe des Changierfadenführers und die Drehzahl der Spule bilden ein festes Verhältnis, das sog. Spulverhältnis. Je nach Größe des Spulverhältnisses lassen sich Spulen in Parallelwicklung, bei der sich der Changierfadenführer bei einer Umdrehung der Spule etwa um die Garnstärke verschiebt, oder auch Spulen mit mehr oder weniger verkreuzten Garnlagen herstellen. Dabei kann das Garn ganz nach den individuellen Erfordernissen z.B. Lage neben Lage gewunden werden, man kann aber auch die Umkehrsteilen an den Stirnflächen der Spule möglichst gleichmäßig über den Spulenumfang verteilen. Präzisionsgewickelte Spulen können also optimal an die speziellen Anforderungen des Spulgutes bzw. dessen Verwendung angepaßt werden.

Bei der wilden Wicklung wird die Spule an ihrem Umfang durch eine Treibwalze mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Changierbewegung ist mit der Drehung der Treib-

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walze gekoppelt und erfolgt mit konstanter Frequenz. Man erhält damit eine nur vom Verhältnis dieser beiden Größen abhängige und über den Spulenaufbau konstante Fadenverkreuzung.

Infolge des mit konstanter.Umfangsgeschwindigkeit erfolgenden Spulenantriebs, ist die wilde Wicklung ideal zum Aufwinden von Garnen, die mit konstanter Geschwindigkeit zugeliefert werden. Es ändert sich dabei allerdings laufend das Spul verhältnis. Bei ganzzahligen Werten für dieses Spulverhältnis - dies ist in der Regel über eine volle Spule mehrmals der Fall - wird das Garn über mehrere Lagen hinweg in derselben Windung abgelegt, Dieser Yorgang wird auch als BiIdoderr Spiegelwicklung bezeichnet. Derart abgelegte Windungen sind" verhältnismäßig locker und neigen, besonders bei glatten Pilamentgarnen, zu instabilem Spulenaufbau. Dies kann\dann beim Abarbeiten der Spule zu-großen Schwierigkeiten wegen zu hohen Abzugskraften, abfallenden oder hochschießenden Lagen, Schlingenbildung usw. führen,,was dann letztendlich zu hohe Fadenbruchzahlen gibt.

Man hat nun versucht, durch eine Störung in der Gleichförmigkeit des''Spulenantriebs, z.B. durch gesteuerte, kurzzeitige Veränderung des Schlupfes zwischen Treibwalze und Spule, ode^;r auch durch eine Störung in der Frequenz der Changierbewegung derartige Bildwicklungen zu vermeiden. Bei hohen Spmlgeschwindigkeiten wird der technische Aufwand dafür recht beträchtlich und der Erfolg derartiger Maßnahmen ist nicht immer voll gewährleistet.

In der DOS 21 65 045 ist ein Spulverfahren und eine Kreuzspulmaschine Xür wilde Wicklung beschrieben, bei der das Spulverhältnis innerhalb nicht ganzzahliger Verhältnisse gesteuert wird. Man kann damit zwar das Auftreten von Bildwicklungen vermeiden, die vielfältigen Möglichkeiten der Präzisionswicklung aber nicht erreichen.

In der DOS 29 14 924 ist eine Auf {spüleinrichtung für wilde Wicklung beschrieben, bei der in der Nähe von ganzzahligen

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Spulverhältnissen der Schlupf des die Changiereinrichtung antreibenden Asynchronmotors verändert wird, um eine Bildwicklung zu vermeiden. Auch mit dieser Einrichtung können die Vorteile der Präzis ions wicklung nicht erreicht v^erden.

Ein Nachteil der Präzisionswicklung ist darin zu sehen, daß die Aufwindegeschwindigkeit bei konstanter Spulendrehzahl vom jeweiligen Bewicklungsdurchmesser abhängig ist. Zur Vergleichmäßigung der Spulgeschwindigkeit wird deshalb häufig die Antriebsdrehzahl der Spule z.B. in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser geregelt. Bei konstanter Zulieferung des Garnes zur Spulstelle, ist diese verhältnismäßig einfache Art der Regelung zu ungenau. Üblich ist es deshalb, die Fadenzugkraft vor der Aufspulung kontinuierlich zu erfassen und damit die Spulendrehzahl zu regeln.

Der technische Aufwand hierfür ist nicht unerheblich. Bei den hohen Aufwindegeschwindigkeiten und Spulengewichten, wie sie heute z.B. bei der Chemiefaserherstellung üblich sind, ist die Trägheit des Regelsystems zu hoch, um die erforderlichen gleichmäßigen Padenzugkräfte zu erhalten. Auch "ist die Beanspruchung des Garnes durch die kontinuierliche Erfassung der Fadenzugkräfte für manche Anwendungsgebiete nicht mehr tragbar.

Ein weiterer möglicher Nachteil der Präzisionswicklung ist es, daß der Verkreuzungswinkel des Garnes mit zunehmendem Spulendurchmesser geringer wird. Bei großem Verhältnis der Durchmesser von voller und leerer Spule kann dies dazu führen, daß die Verkreuzung auf der Spulenhülse zu steil wird und ein ordentlicher Spulenaufbau dadurch nicht mehr möglich ist, während bei der vollen Spule die Verkreuzung so flach wird, daß dadurch Schwierigkeiten beim Abarbeiten entstehen.,

.In Chemiefasern/Textilindustrie vom Juni 1980 wird auf Seite 520 eine Spulmaschine beschrieben, bei der der Spulenaufbau in einer Art Präzisionswicklung erfolgt, die Verkreuzung aber bei vorbestimmbaren Spulendurcnmessern durch Erhöhung der Changierfrequenz verändert wird. Ein Nachteil dieser

Ausführung ist, daß dabei sowohl die Drehzahl der Spule, als auch der Changierantrieb getrennt geregelt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile beider Bewicklungssysteme, die auch in ihren verschiedenen Ausführungsvariationen nicht behoben sind, zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, wie sie im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche beschrieben ist.

Diese Vorrichtung verbindet den Vorteil der wilden Wicklung bezüglich der technisch sehr einfachen Aufwindung mit konstanter Geschwindigkeit mit den Variationsmöglichkeiten der Präzisionswicklung für den optimalen Spulenaufbau für jede Anwendung. ^ .

Zum Aufspulen von mit konstanter Geschwindigkeit zugef-ührtem Garn (1) ist es zweckmäßig, die Spule .-(2) an ihrem Umfang mit einer Treibwalze (3)· anzutreiben. Die Spule erhält dadurch," unabhängig von ihrem Durchmesser, praktisch dieselbe Umfangsgeschwindigkeit wie die'Treibwalze. Die Drehzahl der Spule ändert sich dabei in Abhängigkeit vom erreichten Spulendurchmesser.

Zum Aufbau der Spule wird das aufzuwindende Garn nach bestimmten Gesetzen in axialer Richtung verlegt. Als Führungselement dafür kann man z.B. einen Changierfadenführer (4) verwenden. Der Antrieb des Changierfadenführers kann dabei z.B. durch Exzenter, Kurvenscheibe, Kehrgewindewelle, oder auch durch eine, die Drehrichtung wechselnde Gewindespindel erfolgen.

Für eine Präzisionswicklung muß die Bewegung des Changierfadenführers pro Umdrehung der Spule konstant sein, bzw. für 'eine vollständige Hin- und Herbewegung des Changierfadenführers immer eine konstante Anzahl Umdrehungen der Spule erfolgen. Da sich die Drehzahl der Spule laufend ändert, muß der Antrieb des Changierfadenführers mit der Drehung der Spu-

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le gekoppelt werden. Eine mechanische Kopplung benötigt dafür verhältnismäßig viel leistung, die über den Antrieb'der Spule mittels der Treibwalze aufgebracht werden muß. Dies kann zu einem für empfindliche Garne zu hohen Schlupf zwischen Treibwalze und Spule führen und deshalb Garnbeschädigungen geben.

Vorteilhaft ist deshalb eine elektrische Kopplung zwischen Spule und Changierfadenführer. Dafür werden heute viele Möglichkeiten angeboten. Man kann z.B. die. Drehzahl der Spule über einen Tachometer in eine elektrische Größe umformen und damit z.B. über ein Potentiometer die Drehzahl eines Gleichstrommotors regeln. Dieser treibt dann den Changierfadenfüh·— rer an.

Man kann aber auch über die Spulendrehung elektrische Impulse erzeugen und damit einen Schrittmotpr ansteuern, der seinerseits den Changierfadenführer antreibt.

Eine absolute Konstanz des Übersetzungsverhältnisses zwischen Spulendrehung und Bewegung des Changierfadenführers ist nicht bei allen diesen Regelsystemen zu erreichen. Die Regelgenauigkeit reicht aber aus, um alle Möglichkeiten einer Präzisionswicklung voll ausschöpfen zu können.

Das Spulverhältnis kann durch entsprechende Änderungen am Regler verhältnismäßig einfach variiert werden. Der Spulenaufbau ist damit dem zu verarbeitenden Garn optimal anzupassen.

Es kann zweckmäßig sein, das Spulverhältnis während der Bewicklung einer Spule zu ändern, sodaß die Verringerung der Verkreuzung bei wachsendem Spulendurchmesser kompensiert wird. Zweckmäßigerweise erfolgt die Änderung des Spulverhältnisses in Stufen, damit ganzzahlige Verhältnisse vermieden werden können. Das Signal für eine Änderung des Spulverhältnisses kann dabei vom Bewicklungscturchmesser oder von der Spulendrehzahl ausgehen. Besonders vorteilhaft ist es, das Spulverhältnis über eine einstellbare minimale. Drehzahl des Changierantriebs auf die nächste Stufe umzusteuern.

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Pur die Herstellung einer Spule in Parallelwindung, bei der also während einer Umdrehung der Spule das Garn etwa um seinen eigenen Durchmesser verlegt wird und wie sie wegen der da mit erreichbaren hohen Packungsdichte z.B. für Vorgarne gerne verwendet wird, ist der Antrieb über eine Gewindespindel, die ihrerseits von einem Schrittmotor angetrieben wird, yon besonderem Vorteil. Am vorgesehenen Hubende kann die Drehrichtung des Schrittmotors umgesteuert werden. Dabei kann der Hub des Changierfadenführers in Abhängigkeit vom Bewicklungsdurchmesser oder auch der Anzahl der aufgewundenen Garnlagen verändert werden. Damit erhält man konische Stirnflächen der Spule, durch die das Abfallen einzelner Lagen verhindert werden.

Durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden:

Beispiel 1

An einer Spinnmaschine für synthetische Filamentgarne wird das Garn mit einer Geschwindigkeit von 4.500 m/min gesponnen und auf eine mittels Treibwalze an ihrem Umfang angetriebene zylindrische Spule aufgewunden. Der Hülsendurchmesser der Spule betrug dabei 85 mm, der Außendurchmesser der vollen Spule war 350 mm. Die Spulenaufnähme ist mit einem Tachometer verbunden, der über ein Potentiometer die Drehzahl eines Gleichstrommotors so regelt, daß dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Spulendrehzahl steht. Der Gleichstrommotor ist seinerseits mit einer Kehrgewindewelle verbunden, in deren Hut der Changierfadenführer läuft. Das Spulverhältnis betrug dabei V5·

Beispiel 2

Nach dem Verfahren gemäß DP 24 47 715 werden Vorgarne der Stärke 700 tex hergestellt. Die Liefergeschwindigkeit beträgt dabei 300 m/min. Das Vorgarn wird auf Spulen aufgewunden, die mittels einer Treibwalze an ihrem Umfang ange-

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trieben werden. Alle Spulen einer Maschine werden gleichzeitig gewechselt, eodaß der jeweilige Windungsdurchmesser etwa gleich ist. Die Drehzahl einer Masterspule wird mi ο einem Impulsgeber erfaßt. Die Impulse steuern einen Schrittmotor, der seinerseits mit einer Gewindespindel verbunden ist und die den Changierfadenführer bewegt. Die Übersetzung ist so gewählt, daß sich der Changierfadenführer bei einer Umdrehung der Spule um 3»5 mm bewegt.

Zur Hubumkehr wird die Drehrichtung des Schrittmotors umgesteuert. Bei jeder Umsteuerung wird der Hub des Changierfadenführers um 2 mm verkürzt.

Claims

Dr.-Ing. Fritjof Maag Ingenieurbüro für Textil- und Fasertechnik Patentansprüche Ingenieurbüro pjj 2.07 für

1. Vorrichtung zur Herstellung von Garnspulen in Präzisionswicklung mit konstanter Aufwindegeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Spule an deren Umfang mittels einer Treibwalze erfolgt und die Drehzahl der Spule in eine Regelgröße umgewandelt wird, mit der über ein Regelglied die Bewegung des Changierfadenführers gesteuert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Spule in eine elektrische Regelgröße umgewandelt wird und mit dieser über ein elektrisches Regelglied die Bewegung des Changierfadenführers gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulverhältnis während der Bewicklung der Spule konstant ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn-■ zeichnet, daß das Spulverhältnis während der Bewicklung der Spule in Stufen geändert werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Spulverhältnisses jeweils beim Erreichen einer einstellbaren Mindestdrehzahl des Changierantriebs geschaltet wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Changierfadenführer während einer Umdrehung der Spule um den Durchmesser des aufzuwindenden Garns weiterbewegt und der Hub des Changierfadenführers sich bei fortschreitender Bewicklung der Spule verkürzt.

ORlGiMAL INSPECTCO