DE4430566A1

DE4430566A1 - Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens einer geradzylindrischen Kreuzspule

Info

Publication number: DE4430566A1
Application number: DE4430566A
Authority: DE
Inventors: Joerg Spahlinger
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1995-07-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens als geradzylindrische Kreuzspule gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Je nach Art und Weise der weiteren Be- und Verarbeitung des Fadens, kann es beim Aufwickeln des Fadens zu einer Spule von Bedeutung sein, den Faden sehr gleichmäßig auf einer Spulen hülse aufzuwickeln, damit der Faden später ohne Schwierigkei ten von dieser Spule wieder abgewickelt werden kann. So kann es wünschenswert sein, daß die Spule eine vorbestimmte Außenkontur erhält, insbesondere angenähert die Form eines idealen Zylinders. Um dies zu erreichen wird mittels einer Changiereinrichtung der Faden beim Aufwickeln zu einer Spule hin und her bewegt, wobei diese Hin- und Herbewegung nach vorgegebenen Changiergesetzen erfolgt, die auf Berechnungen oder Erfahrungswerten beruhen können.

Trotz sehr sorgfältiger Festlegung von Changiergesetzen, die in den unterschiedlichen Stadien des Aufwickelns einer Spule zur Anwendung kommen, gibt es doch eine Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Fadenspannung, d. h. der Zugspannung unter der der Faden steht, und der sich daraus ergebenden Breite der obersten Wickellage der Spule. Auch die sogenannte Changierfrequenz, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der Faden beim Aufwickeln hin und her bewegt wird, beeinflußt in Abhängigkeit von der verwendeten Fadenchangiervorrichtung unter Umständen die Breite der einzelnen Wickellagen. Dazu kommt noch, daß eine zunächst zylindrisch gewickelte Spule durch eine Erhöhung der Fadenspannung radial zusammengedrückt werden kann, so daß sich eine stirnseitige Ausbauchung ergeben kann. Insgesamt gibt es mehrere Einflüsse, die dazu führen, daß eine Spule nicht die gewünschte stirnseitige Kontur erhält, sondern gegenüber dieser Idealkontur Aus bauchungen oder Einschnürungen aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver fahren zum Aufwickeln eines Fadens als geradzylindrische Kreuzspule anzugeben, welches Abweichungen von der gewünsch ten stirnseitigen Kontur weitestgehend verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dabei werden mindestens eine der stirnseitigen Konturen der Spule erfaßt und Abweichungen von der geraden Zylinderform durch Steuerung eines Aufwickelparameters kompensiert, wobei unter dem Begriff "Aufwickelparameter" alle Parameter des Aufwickelverfahrens (z. B. Changier- und Liefergeschwindig keit) und alle Parameter des aufzuwickelnden Fadens (z. B. Fadenspannung) zu verstehen sind.

Die Erfindung eignet sich zum Aufwickeln von allen Arten von fadenförmigen Gebilden, also z. B. von Monofilen, die nur aus einem Filament bestehen, von multifilen Fäden, die aus einer Vielzahl von Filamenten bestehen, sowie auch von Bändchen, die die Form einer flachen oder zusammengedrehten Folie haben. Der Einfachheit halber wird in dieser Anmeldung jedoch immer nur der Begriff "Faden" verwendet.

In erster Näherung wird davon ausgegangen, daß die Spule sich symmetrisch, d. h. an beiden Stirnseiten gleichartig verformt. In diesem Falle ist nur ein Sensor erforderlich, welcher die Kontur einer Stirnseite erfaßt. Wie anhand der Zeichnungen noch näher erläutert wird, können mittels eines solchen Sensors Ausbauchungen und/oder Einschnürungen relativ früh zeitig erkannt und die Steuerdaten der Changierung oder einer vorgeschalteten Textilmaschine so korrigiert werden, daß sich wieder die gewünschte Kontur ergibt. Insbesondere kann beim Auftreten einer Einschnürung die Fadenspannung erhöht bzw. beim Auftreten einer Ausbauchung die Fadenspannung verringert werden. Auch eine Änderung der Changierfrequenz kann ein geeignetes Mittel sein, um die obersten Wickellagen breiter oder schmaler zu machen. Auch Kombinationen beider Möglich keiten können genutzt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die stirnseitige Kontur der Spule optisch, z. B. mittels eines Laserstrahles, abzutasten. Dabei hängt es von der Art und Anordnung der Spule ab, ob die Abtastung in der Ebene der gewünschten stirnseitigen Kontur oder beispielsweise mittels eines Reflektionsverfahrens mit einem Winkel zur stirnseitigen Kontur erfolgt. Lichtquelle und/oder Sensor sollten beweglich angeordnet sein, so daß eine Abtastung der gesamten Spulenkontur möglich ist.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die stirnseitige Kontur der Spule mittels eines Luftstrahles abzutasten. Auch andere mechanische Abtastvorrichtungen sind möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zur Gewin nung von Erfahrungswerten im Labor, die in Steuerdaten für nachfolgende Aufwickelvorgänge umgesetzt werden, als auch für einen Einsatz on-line zur Regelung einer laufenden Changier einrichtung zur Annäherung an die ideale Zylinderform. Ins besondere die letztere Möglichkeit ist von Bedeutung, um bestimmte beim Aufwickeln eines Fadens auftretende Fehler sicher zu vermeiden und Spulen gleichmäßiger Form und Quali tät in großen Stückzahlen herzustellen.

Bei der on-line Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, eine kontinuierliche Abtastung der stirnseitigen Kontur vorzunehmen, um auf Abweichungen von der Idealform schnell reagieren zu können. Auf diese Weise kann der Aufwickelvorgang genau auf die gewünschte Kontur eingere gelt werden.

Grundsätzlich kann die Abtastung aber auch diskontinuierlich, insbesondere periodisch vorgenommen werden, da sich die Spulenkontur im allgemeinen nicht kurzzeitig ändert, so daß eine Korrektur der Steuerdaten in gewissen Zeitabständen ausreicht.

Da es vorkommen kann, daß eine Spule zunächst in der Ideal form aufgewickelt wird, sich diese Idealform aber durch eine falsche Fadenspannung später verformt, ist es günstig, bei der Abtastung nicht nur jeweils die obersten Wickellagen zu erfassen, sondern die gesamte stirnseitige Kontur. Die bei jeder Messung ermittelte Kontur kann dann mit früher er mittelten Konturen oder den Konturen einer früher hergestell ten Spule verglichen werden, so daß bei Abweichungen eine Korrektur der Steuerdaten erfolgen kann.

Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Spule sich symme trisch verformt. Sofern auch unsymmetrische Verformungen der Spule möglich sind, ist es von Vorteil, die Konturen auf beiden Stirnseiten der Spule zu erfassen. Solange die Ver formungen auf beiden Seiten gleich sind, gilt das bisher Gesagte. Treten jedoch unsymmetrische Verformungen auf, so ist möglicherweise eine Nachjustierung der Aufwickelvor richtung oder eine Verschiebung des der Aufwickelvorrichtung unmittelbar vorgeschalteten Fadenführers erforderlich, was dann mittels der erfindungsgemäß erfaßten Daten möglich ist.

Die vorliegende Erfindung kann allein oder als Teil eines größeren Überwachungs- und Regelungssystems dazu beitragen, Spulen mit einer nur geringen Abweichung von der gewünschten Idealform herzustellen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der lediglich Anwendungsbei spiele zeigenden Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Erfassung einer stirnseitigen Kontur mittels eines Lichtstrahles;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Erfassung einer stirnseitigen Kontur mittels eines Laserstrahles;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Erfassung einer stirnseitigen Kontur mittels eines Luftstrahles;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Erfassung der stirnseitigen Konturen durch laufende Messung des Durchmesserzuwachses;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Erfassung der stirnseitigen Konturen durch laufende Messung der Änderung der Spulendreh zahl;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ver fahrens mit Verminderung der Schrumpfneigung durch Erhöhung der Fadentemperatur.

Sofern nicht anders gesagt, wurden in den Figuren gleich wirkende Teile immer mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Fig. 1 bis 6 wird ein Faden 1 mittels einer Chan giereinrichtung 2 gleichmäßig zu einer geradzylindrischen Kreuzspule 3 aufgewickelt.

Dabei werden unter dem Begriff "Changiereinrichtung" alle Arten von Changiereinrichtungen zum Herstellen von zylin drischen Kreuzspulen verstanden, insbesondere solche, bei denen ein Changierfadenführer in einer Kehrgewindewalze hin- und herläuft, und solche, bei denen die Changierung mittels einer sogenannten "Flügelchangierung" vorgenommen wird. Darunter ist eine Changiereinrichtung zu verstehen, bei welcher ein Faden abwechselnd von an exzentrisch versetzten, gegenläufig rotierenden Scheiben angebrachten Flügeln mit genommen wird.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Aufspulmaschine 4 zum Aufspulen eines durch einen stationären Fadenführer 5 zuge führten Fadens 1 gezeigt. Dabei kommt der Faden 1 z. B. aus einer hier nicht dargestellten, vorgeschalteten Textilmaschi ne. Es sei betont, daß die Erfindung problemlos bei einer mehrstelligen Textilmaschine eingesetzt werden kann, von der gleichzeitig eine Vielzahl von Fäden hergestellt oder be arbeitet werden. Der Faden 1 wird auf eine drehbar angetrie bene Spulenhülse 6 mittels eines Changierfadenführers 7 aufgespult. Der Changierfadenführer 7 ragt aus einem Chan giergehäuse 8 in die Fadenlaufebene hinein und bewegt sich in dem Gehäuse 8 hin- und her. Dazu ist in dem Gehäuse 8 ein nicht dargestellter Antrieb für den Changierfadenführer 7 vorgesehen, wobei dieser Antrieb auf verschiedene Weisen realisiert werden kann. So kann es sich z. B. um eine Kehr gewindewalze handeln, in der der Changierfadenführer hin- und herläuft. Eine andere Möglichkeit ist z. B. ein Riemenantrieb für den Changierfadenführer 7. Die Spulenhülse 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer Spulspindel 9 aufge steckt, wobei die Spulspindel 9 auskragend an einem Auf spulgehäuse 10 gelagert ist. In dem Aufspulgehäuse 10 befin det sich ein Antrieb für die Spulspindel 9, und die Spul spindel 9 besitzt ein Spannfutter für die Spulenhülse 6. Es sind aber auch andere Antriebe für die Spulenhülse 6 denkbar. So kann die Spulenhülse 6 z. B. durch eine Reibwalze ange trieben werden (vgl. Fig. 5). Eine seitliche Kontur der Spule 3 wird dabei von einem Lichtstrahl 11 abgetastet. Dazu erzeugt die verschwenkbar gelagerte Lichtquelle 12 den Lichtstrahl 11, der an der Stirnfläche der Spule 3 reflek tiert wird. Ein Teil der diffus reflektierten Lichtstrahlen wird von einem Sensor 13 aufgefangen. Eine hier nicht darge stellte Auswert-Elektronik ermittelt aus den vom Sensor empfangenen Abtastsignalen die tatsächliche stirnseitige Kontur der Spule 3 und gibt bei Abweichungen von der Ideal form ein Signal an die Steuerung der Changiereinrichtung. Dies wird auch in Fig. 2 gezeigt:
In der Fig. 2 läuft der Faden 1, der z. B. aus einer Textilma schine 14 kommt, über einen stationären Fadenführer 15 einer Changiereinrichtung 2 zu. Die Changiereinrichtung 2 weist einen hin- und herbewegbaren Changierfadenführer 16 auf, der den Faden 1 hin- und herbewegt, so daß sich auf der drehbar gelagerten Spulenhülse 6 die Kreuzspule 3 bildet. Die Spule 3 hat eine zylindrische Idealform der Breite b. Punktiert und stark übertrieben dargestellt sind mögliche Abweichungen der seitlichen Kontur der Spule 3 von der Idealform, nämlich eine Ausbauchung 17 oder eine Einschnürung 18. In dem hier gezeig ten Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Erfassung solcher Abweichungen von der Idealform die Stirnseite der Spule 3 mittels eines Laserstrahles 19, der von einem Laser 20 ausgesandt wird, abgetastet. Die reflek tierten Strahlen werden von einem Sensor 21 aufgezeichnet. Eine Auswert-Elektronik 22 ermittelt aus dem vom Sensor 21 empfangenen Abtastsignalen die tatsächliche stirnseitige Kontur der Spule 3 und gibt bei Abweichungen von der Ideal form ein Signal über die Signalleitung 23 an die Steuerung 24 der Changiereinrichtung. Gegebenenfalls kann auch ein Signal an die vorgeschaltete Textilmaschine 14 zur Veränderung der Fadenspannung gegeben werden.

Eine ähnliche Anwendung des Verfahrens wie Fig. 2 zeigt die Fig. 3: Dabei werden die stirnseitige Kontur der Spule 3 und eventuelle Abweichungen 17, 18 der Kontur von der Idealform mittels eines Luftstrahls 25 ermittelt. Der Luftstrahl 25 wird von einer Druckluftquelle 26 auf eine Stirnseite der Spule 3 geleitet. Der reflektierte Luftstrom wird von einem Sensor 27 gemessen. Eine Auswert-Elektronik 22 ermittelt die tatsächliche stirnseitige Kontur der Spule 3 und gibt bei Abweichungen von der Idealform über die Signalleitung 23 ein Signal an die Steuerung 24, die dann die Changiereinrichtung 2 und/oder die Textilmaschine 14 entsprechend regelt.

Die Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit zur laufenden Messung des Durchmesserzuwachses der Spule 3, wobei aus dem Vergleich des tatsächlichen Durchmesserzuwachses mit dem theoretischen Durchmesserzuwachs Abweichungen der Spule von der idealen Zylinderform ermittelt werden. Dabei wird der momentane Durchmesser der Spule mittels eines Laserstrahls 28, der von einem verfahrbaren Laser 29 erzeugt wird, und einem verfahr baren lichtempfindlichen Sensor 30 gemessen. Aus der bekann ten Fadenzulaufgeschwindigkeit und der gewünschten Breite b der Spule 3 ergibt sich für jeden Zeitpunkt ein bestimmter theoretischer Durchmesser, den die Spule 3 haben müßte, wenn sie die gewünschte gradzylindrische Form tatsächlich hätte. Die von dem Sensor 30 gemessenen tatsächlichen Durchmesser werte der Spule 3 werden von einer Auswert-Elektronik 31 ausgewertet. Bei Abweichungen von der gewünschten Form wird von der Auswert-Elektronik 31 über die Signalleitung 32 ein Signal an die Steuerung 33 geleitet, welche dann die Chan giereinrichtung 2 und/oder die Textilmaschine 14 regelt.

In der Fig. 5 wird die Spule 3 von einer Reibwalze 34 ange trieben. Wenn die Spule 3 die gewünschte ideale Zylinderform hat, so ergibt sich aus der bekannten Fadenzulaufgeschwindig keit und der bekannten Drehzahl der Reibwalze 34 zu jedem Zeitpunkt eine theoretische Drehzahl der wachsenden Zylinder spule 3, die direkt dem Radius der Spule proportional ist. Wenn die Fadenzulaufgeschwindigkeit konstant ist, das Quadrat des Spulenradius aber nicht konstant zunimmt, so muß sich die Breite der Spule 3 verändert haben und somit von der ge wünschten idealen geradzylindrischen Form abgewichen sein. Die Drehzahl der Spule wird von einem Sensor 35 gemessen. Eine Auswert-Elektronik 36 bestimmt eine momentane Soll- Drehzahl der Spule 3 und gibt bei Abweichungen der Soll- Drehzahl von der gemessenen Ist-Drehzahl über die Signallei tung 37 ein Signal an die Steuerung 38, welche dann die Changiereinrichtung 2 und/oder die Textilmaschine 14 ent sprechend nachregelt.

In der Fig. 6 ist in einem Bereich, der vor der Aufwicklung liegt, eine Heizung 39 für den Faden 1 vorgesehen. Ein Sensor 40, bei dem es sich um einen beliebigen der oben beschriebe nen Sensoren handeln kann, mißt die tatsächliche stirnseitige Kontur der Spule 3. Eine Auswert-Elektronik 41 ermittelt Abweichungen von der Idealform der Spule und gibt, wenn sie solche Abweichungen feststellt, über die Signalleitung 42 ein Signal an die Steuerung 43, die dann die Changiereinrichtung 2 und/oder die Heizung 39, welche durch Heizen die Faden spannung verändern kann, und/oder die Textilmaschine 14 nachregelt.

Bezugszeichenliste

1 Faden
2 Changiereinrichtung
3 Kreuzspule
4 Aufspulmaschine
5 stationärer Fadenführer
6 Spulenhülse
7 Changierfadenführer
8 Changiergehäuse
9 Spulspindel
10 Aufspulgehäuse
11 Lichtstrahl
12 Lichtquelle
13 Sensor
14 Textilmaschine
15 stationärer Fadenführer
16 Changierfadenführer
17 Ausbauchung
18 Einschnürung
19 Laserstrahl
20 Laser
21 Sensor
22 Auswert-Elektronik
23 Signalleitung
24 Steuerung
25 Luftstrahl
26 Druckluftquelle
27 Sensor
28 Laserstrahl
29 Laser
30 Sensor
31 Auswert-Elektronik
32 Signalleitung
33 Steuerung
34 Reibwalze
35 Sensor
36 Auswert-Elektronik
37 Signalleitung
38 Steuerung
39 Heizung
40 Sensor
41 Auswert-Elektronik
42 Signalleitung
43 Steuerung
b Breite

Claims

1. Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens als geradzylin drische Kreuzspule, wobei der Faden mit konstantem Chan gierhub hin- und hergeführt (changiert) wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der stirnseitigen Konturen der Spule erfaßt wird und
daß Abweichungen von der geraden Zylinderform durch Steuerung eines Aufwickelparameters kompensiert wer den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Kontur der Spule optisch, insbesondere mittels eines Laserstrahles, abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Kontur der Spule mittels eines Luft strahles abgetastet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Kontur der Spule durch laufende Messung des Durchmesserzuwachses der Spule vom Vergleich des Durchmesserzuwachses mit dem theoretischen Durchmesser zuwachs ermittelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden stirnseitige Kontur der Spule durch laufende Ermittlung des Zuwachses des Durchmesserquadrats der Spule und der Abweichung des Durchmesserquadrats von einer Konstanten ermittelt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausbauchende Abweichungen von der geraden Zylinderform durch Erhöhung der mittleren Changiergeschwindigkeit ausgeglichen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung des der Kreuzspule zulaufenden Fadens durch Verminderung der Geschwindigkeitsdifferenz zwi schen der Zuliefergeschwindigkeit und der Spulenumfangs geschwindigkeit derart abgesenkt wird, daß die durch die Erhöhung der Changiergeschwindigkeit eintretende Faden spannungserhöhung zumindest kompensiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen von der geraden Zylinderform durch Absen kung der Fadenspannung des der Kreuzspule zulaufenden Fadens kompensiert werden, indem die Geschwindigkeits differenz zwischen Zuliefergeschwindigkeit des Fadens und der Spulenumfangsgeschwindigkeit vermindert wird.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen von der geraden Zylinderform durch Ver minderung der Schrumpfneigung des Fadens kompensiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung der Schrumpfneigung dadurch erfolgt, daß die Fadentemperatur in einem Bereich, der vor der Aufwicklung liegt, erhöht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in einem Bereich, der vor der Aufwicklung liegt, beheizt wird, und daß die Verminderung der Schrumpfneigung dadurch erfolgt, daß die Fadenspannung in dem Heizbereich ver mindert wird.