EP0055849A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Garnspulen - Google Patents

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EP0055849A2
EP0055849A2 EP81110769A EP81110769A EP0055849A2 EP 0055849 A2 EP0055849 A2 EP 0055849A2 EP 81110769 A EP81110769 A EP 81110769A EP 81110769 A EP81110769 A EP 81110769A EP 0055849 A2 EP0055849 A2 EP 0055849A2
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EP
European Patent Office
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winding
speed
bobbin
constant
ratio
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EP81110769A
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EP0055849A3 (en
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Fritjof Dr.-Ing. Maag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/06—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers for making cross-wound packages
    • B65H54/08—Precision winding arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/38—Arrangements for preventing ribbon winding ; Arrangements for preventing irregular edge forming, e.g. edge raising or yarn falling from the edge
    • B65H54/381—Preventing ribbon winding in a precision winding apparatus, i.e. with a constant ratio between the rotational speed of the bobbin spindle and the rotational speed of the traversing device driving shaft
    • B65H54/383—Preventing ribbon winding in a precision winding apparatus, i.e. with a constant ratio between the rotational speed of the bobbin spindle and the rotational speed of the traversing device driving shaft in a stepped precision winding apparatus, i.e. with a constant wind ratio in each step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of yarn bobbins in gradual precision winding with constant yarn feed speed and constant bobbin circumferential speed by changing the bobbin ratio in stages, and to a device for the production of yarn bobbins in gradual precision winding with constant yarn feed speed by driving the bobbin on its periphery by means of a drive roller, the peripheral speed thereof is constant for the entire bobbin structure, and the thread is laid using a traversing thread guide, the drive of which is regulated depending on the bobbin speed so that the bobbin ratio is constant over a build-up phase, but this is changed several times over the entire bobbin structure.
  • Rovings, spun yarns and filament yarns are usually produced at a constant delivery speed; this means that the yarns must also be wound at a constant speed.
  • There are systems for this e.g. a spindle with ring and ring traveler or flyer, in which the winding is also associated with a rotation, but also pure winding systems that wind without rotation.
  • pure winding systems two fundamentally different methods of coil construction are used, namely the precision winding and the wild winding.
  • the bobbin speed and the number of double strokes of the traversing thread guide form a fixed ratio, the so-called bobbin ratio.
  • bobbins can be produced in parallel winding, in which the traversing thread guide shifts by the thread size with one turn of the bobbin, or bobbins with more or less strongly crossed layers of yarn.
  • the thread can be wound according to the individual requirements, e.g. position, but you can also distribute the reversal points on the end faces of the bobbin as evenly as possible over the bobbin circumference. Precision-wound coils can therefore be optimally adapted to the special requirements of the material to be wound or its use.
  • the circumference of the coil is driven by a drive roller at a constant circumferential speed.
  • the traversing movement is coupled with the rotation of the drive roller and takes place at a constant frequency. This gives a thread crossing that is dependent only on the ratio of these two sizes and is therefore constant over the entire package build.
  • the wild winding is ideal for winding yarns that are supplied at a constant speed.
  • the winding ratio is constantly changing. In the case of integer values for the bobbin ratio - this is usually the case several times over the bobbin build-up - the yarn is laid on top of one another in several layers in the same turn. This process is also called image or mirror winding. Windings deposited in this way are relatively loose and, particularly with smooth filament yarns, tend to form an unstable bobbin. This can be very difficult when working through the coil due to excessive thread tension, falling or shooting layers, loop formation, etc., which ultimately results in unnecessarily high thread breakages.
  • DE-OS 21 65 045 e.g. describes a winding process and a cross winding machine for wild winding, in which the winding ratio is controlled within non-integer ratios. You can avoid the occurrence of image windings, but you cannot achieve the many possibilities of precision winding.
  • DE-OS 29 14 924 describes a winding device for wild winding, in which the slip of the asynchronous motor driving the traversing device is changed in the vicinity of integral winding ratios in order to avoid image winding. Even with this device, the advantages of precision winding cannot be achieved.
  • a disadvantage of the precision winding is that the winding speed is dependent on the respective winding diameter at a constant spool speed. To even out the bobbin speed, the drive speed of the bobbin is therefore often regulated, for example, as a function of the bobbin diameter. If the yarn is fed at a constant rate to the winding unit, this is a relatively simple type of control too imprecise. It is therefore customary to continuously record the thread tension before winding and thus regulate the bobbin speed.
  • GB-P 999.185 also describes an arrangement in which the peripheral speed of the coil is detected and kept constant by regulating the coil drive.
  • DE-AS 19 13 451 describes a precision cross winder in which the bobbin is circumferential is driven.
  • the spool speed which changes depending on the spool diameter, is recorded and used to control the traversing drive. A predetermined, constant winding ratio is maintained.
  • DE-AS 26 49 780 describes a winding machine for textile yarns in which the bobbin is driven on its circumference by means of a speed-controlled drive roller and the reverse thread shaft in which the traversing thread guide is moved is also speed-controlled. Both speeds are controlled by electronic control circuits and computers, which take into account, among other things, the mathematical relationships between winding speed, peripheral speed of the bobbin or drive roller and thread laying speed, so that the difference between thread speed and winding speed can be specified. With this device, the production of precision bobbins with constant feed speed and constant thread tension when winding is possible. In this case, preprogrammed jumps in the winding ratio can be carried out on the computer in order to avoid unfavorable areas of the cross Avoid angle with full and empty spool.
  • the object of the present invention is to provide an economically working method and a device for producing coils which avoids the known disadvantages.
  • This solution combines the advantage of the wild winding with regard to the technically very simple winding by driving the coil on its circumference at a constant circumferential speed with the possible variations of the precision winding for an optimal coil construction in an economical manner.
  • the circumference of the bobbin (2) is driven by a drive roller (3) at a constant peripheral speed.
  • the speed of the coil changes depending on the coil diameter reached.
  • the drive of the traversing thread guide can e.g. by means of an eccentric, cam, reversing thread shaft, grooved drum or a threaded spindle that changes the direction of rotation.
  • the movement of the traversing thread guide must be controlled so that a complete back and forth movement always corresponds to a constant number of revolutions of the bobbin.
  • the coil speed decreases in accordance with the growing coil diameter. Therefore, the drive of the traversing thread guide must be coupled with the rotation of the bobbin. This is expediently done using an electrical or electronic control system. There are many options available for this today.
  • Fig.2 The basic structure of such a control system is shown in Fig.2.
  • the speed of the coil (2) is recorded analogously by means of a tachometer (5) and entered as a setpoint in the controller (7).
  • the speed of the drive motor (10) is recorded analogously by means of a tachometer (6) and entered as an actual value in the controller (7).
  • the setpoint and actual value are compared with one another in the controller and used to regulate the supply of the traversing thread guide drive (10).
  • a DC motor can be used to drive the traversing thread guide, the controller changing the motor speed in the desired manner via the supply voltage.
  • a synchronous or asynchronous motor with regulation of the frequency of the supply voltage can also be used.
  • the crossing can be kept within limits that are favorable for the coil build-up.
  • This change in the winding ratio must take place in such a way that integral winding conditions are run through faster than a winding game lasts.
  • the cross becomes angle increased.
  • the wind-up speed also increases as a result.
  • the still portable change in the wind-up speed depends to a large extent on the application in question. For example, when winding the yarn on a twisting machine, increasing the winding speed from one winding phase to the next has no influence on the bobbin build-up, since the thread tension practically does not change. The higher wind speed will only reduce the yarn twist. Here would be a change in the wind speed of less than 3% without any adverse effects on the quality. In contrast, an increase in the winding speed will influence the thread tension on a spinning draw frame for high-strength, low-stretch yarns. If this becomes too high, this can be noticeable as a fluctuation in the elongation in the yarn, as well as adversely affecting the uniform package build-up. However, if the change in the wind-up speed is less than 0.3%, this is in the range of other, unavoidable influences and experience has shown that it is of no importance.
  • the amount of the integer part of the winding ratio influences the crossing angle in connection with the coil diameter.
  • the fractional part of the winding ratio is mainly influenced by the displacement of the stroke reversal points on the circumference of the spool.
  • their order should also be as symmetrical as possible in order to avoid a temporal focus.
  • the fractional part of the winding ratio e.g. is 2/5 or 3/5 or 2/7, 3/7, 4 / 7.or 5/7, since then the subsequent reversal point acc. Fig.4 lies approximately on the opposite side.
  • the reversal point moves along the circumference, but is also evenly distributed.
  • the 6th or 8th reversal point must be prevented from falling on the first reversal point. This is achieved by the fact that the set winding ratio in the fractional part deviates slightly from the values mentioned above.
  • the controlled parallel winding with the winding of the yarn layer by layer can be regarded as a special case of the crossed precision winding with the crossing angle 0. A change in the winding ratio is then no longer necessary, since the winding speed and peripheral speed of the coil are identical.
  • a stable coil flank cannot be achieved with a parallel winding. For this reason, the spool assembly must either be between discs or with a shorter stroke. A mechanism that does not change the winding ratio must be used to shorten the stroke.
  • a stepper motor e.g. the reversal of which the direction of rotation is controlled by the coil diameter.
  • a spinning machine for synthetic filament yarns spins at a speed of 3,300 m / min and is wound onto a cross-wound bobbin driven at a constant speed by means of a drive roller.
  • the sleeve diameter of the coil was 85 mm, the diameter of the fully wound coil was 450 mm.
  • the winding stroke was 250 mm.
  • the speed of the coil holder is determined by a tachometer.
  • the traversing movement of the thread guide is generated by a reversing thread which is driven by a direct current motor, the speed of which is also determined by a tachometer. 7 revolutions of the reverse thread shaft generate a double stroke of the traversing thread guide.
  • the crossing angle must not be less than 7 ° and the coil must be built up in a stepwise parallel winding.
  • the analog values of the two speeds are fed to a controller, which regulates the motor supply voltage.
  • the analog value of the motor speed is converted in stages to change the winding ratio.
  • the switchover signal occurs at an engine speed of 5630 rpm, which corresponds to 804 double strokes / min.
  • the jumps in the winding ratio were chosen so that the deviation in the wind-up speed due to the change in the crossing angle is less than 0.3%.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Bei diesem Verfahren wird bei konstanter Zuführgeschwindigkeit eine Garnspule in stufenweiser Präzisionswicklung hergestellt. Die Schaltung des Spulverhältnisses für die einzelnen Bewicklungsphasen wird beim Erreichen einer einstellbaren Mindestdrehzahl des Changierfadenführerantriebs bewirkt. Die Sprünge in den Spulverhältnissen werden so eingestellt, daß die dadurch bedingte Änderung in der Aufwindegeschwindigkeit geringer als 3%, vorzugsweise geringer als 0,3% bezogen auf die Garnzuführgeschwindigkeit ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Garnspulen in stufenweiser Präzisionswicklung bei konstanter Garnzuführgeschwindigkeit und konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit durch stufenweise Änderung des Spulverhältnisses, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Garnspulen in stufenweiser Präzisionswicklung bei konstanter Garnzuführgeschwindigkeit durch Antrieb der Spule an ihrem Umfang mittels einer Treibwalze, deren Umfangsgeschwindigkeit für den gesamten Spulenaufbau konstant ist, sowie Verlegung des Fadens mittels eines Changierfadenführers, dessen Antrieb in Abhängigkeit von der Spulendrehzahl so geregelt wird, daß das Spulverhältnis über eine Aufbauphase hinweg konstant ist, dieses jedoch über den gesamten Spulenaufbau mehrmals in Sprüngen geändert wird.
  • Die Herstellung von Vorgarnen, Spinnfasergarnen und Filamentgarnen erfolgt üblicherweise mit konstanter Abliefergeschwindigkeit; das bedingt, daß die Garne auch mit konstanter Geschwindigkeit aufgewunden werden müssen. Es gibt dafür Systeme, wie z.B. eine Spindel mit Ring und Ringläufer oder auch Flyer, bei denen mit der Aufwindung gleichzeitig auch eine Drehungserteilung verbunden ist, aber 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 Präzisionswicklung bildet die Spulendrehzahl und die Anzahl der Doppelhübe des Changierfadenführers ein festes Verhältnis, das sog. Spulverhältnis. Je nach Höhe dieses 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 stark verkreuzten Garnlagen herstellen. Dabei kann das Garn ganz nach den individuellen Erfordernissen z.B.- Lage gewunden werden, man kann aber auch die Umkehrstellen an den Stirnflächen der Spule möglichst gleichmäßig über den Spulenumfang verteilen. Präzisionsgewickelte Spulen können deshalb optimal an die speziellen Anforderungen des Spulgutes bzw. dessen Verwendung angepaßt werden.
  • Bei der wilden Wicklung wird die Spule an ihrem Umfang mittels einer Treibwalze mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Changierbewegung ist mit der Drehung der Treibwalze gekoppelt und erfolgt mit konstanter Frequenz. Man erhält damit eine nur vom Verhältnis dieser beiden Größen abhängige und deshalb über den gesamten Spulenaufbau konstante Fadenverkreuzung.
  • Infolge des mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit erfolgenden Spulenantriebes, ist die wilde Wicklung ideal zum Aufwinden von Garnen, die mit konstanter Geschwindigkeit zugeliefert werden. Es ändert sich dabei allerdings laufend das Spulverhältnis. Bei ganzzahligen Werten für das Spulverhältnis - dies ist in der Regel über den Spulenaufbau mehrmals der Fall - wird das Garn in mehreren Lagen in derselben Windung übereinander abgelegt. Dieser Vorgang wird auch als Bild oder Spiegelwicklung bezeichnet. Derart abgelegte Windungen sind verhältnismäßig locker und neigen, besonders bei glatten Filamentgarnen, zu instabilem Spulenaufbau. Dies kann beim Abarbeiten der Spule zu großen Schwierigkeiten wegen zu hoher Fadenzugkräfte, abfallenden oder hochschießenden Lagen, Schlingenbildung usw. führen, was dann letztendlich unnötig hohe Fadenbruchzahlen gibt.
  • Man hat versucht, durch eine Störung der Gleichförmigkeit des Spulenantriebs, z.B. durch gesteuerte, kurzzeitige Veränderung des Schlupfes zwischen Treibwalze und Spule, oder auch durch eine Störung der Frequenz der Changierbewegung derartige Bildwicklungen zu vermeiden. Besonders bei hohen Spulgeschwindigkeiten ist der technische Aufwand dafür recht beträchtlich und der Erfolg solcher Maßnahmen ist nicht immer voll gewährleistet.
  • In der DE-OS 21 65 045 ist z.B. ein Spulverfahren und eine Kreuzspulmaschine für 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 DE-OS 29 14 924 ist eine Aufspuleinrichtung für wilde Wicklung beschrieben, bei der in der Nähe von ganzzahligen Spulverhältnissen der Schlupf des die Changiereinrichtung antreibenden Asynchronmotors verändert wird, um eine Bildwicklung zu vermeiden. Auch mit dieser Einrichtung können die Vorteile der Präzisionswicklung nicht erreicht werden.
  • Ein Nachteil der Präzisionswicklung ist darin zu sehen, daß die Aufwindegeschwindigkeit bei konstanter Spulendrehzahl vom jeweiligen Bewicklungsdurchmesser abhängig ist. Zur Vergleichmäßigung der Spulgenchwindigkeit wird deshalb häufig die Antriebsdrehzahl der Spule z.B. in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser geregelt. Bei konstanter Zuliefergeschwindigkeit 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. In GB-P 999.185 ist auch eine Anordnung beschrieben, bei der die Umfangsgeschwindigkeit der Spule erfaßt und über eine Regelung des Spulenantriebs konstant gehalten wird.
  • Der technische Aufwand für diese Regelsysteme ist beachtlich. Bei den hohen Aufwindegeschwindigkeiten und Spulengewichten wie sie heute z.B. in der Chemiefaserherstellung üblich sind, ist die Trägheit dieser Regelsysteme zu hoch, um die notwendige Gleichmäßigkeit der Fadenzugkräfte zu gewährleisten. Auch ist die Beanspruchung des Garnes durch die kontinuierliche Erfassung der Fadenzugkräfte für manche Anwendungsgebiete nicht mehr tragbar.
  • Ein weiterer 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 voller 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 Präzisionswicklung erfolgt, das Spulverhältnis jedoch bei vorbestimmbaren Spulendurchmessern durch eine sprunghafte 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.
  • In der DE-AS 19 13 451 ist eine Präzisionskreuzspulmaschine beschrieben, bei der die Spule an ihrem Umfang angetrieben wird. Die Spulendrehzahl, die sich in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser ändert,wird erfaßt und zur Regelung des Changierantriebs verwendet. Dabei wird ein vorbestimmtes, konstantes Spulverhältnis eingehalten.
  • Eine ähnliche Anordnung wird auch in der DE-OS 20 61 594 beschrieben. Dabei sind die Nachteile des sich ändernden Verkreuzungswinkels bezüglich der vollen und leeren Spule nicht beseitigt. Hinzu kommt, daß sich mit dem Verkreuzungswinkel bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit der Spule auch die Aufwindegeschwindigkeit selbst ändert. Dies führt zwangsläufig zu niedrigeren Fadenzugkräften bei voller werdender Spule; das heißt, daß die Fadenverdehnung am Anfang der Bewicklung sehr hoch gewählt werden muß. Bei den heute üblichen Durchmesserverhältnissen von--voller und leerer Spule von etwa 5:1 ist dies praktisch nur noch bei Elastomergarnen möglich.
  • In der DE-AS 26 49 780 wird eine Wickelmaschine für Textilgarne beschrieben, bei der die Spule mittels einer drehzahlgesteuerten Treibwalze an ihrem Umfang angetrieben wird und die Kehrgewindewelle, in der der Changierfadenführer bewegt wird, ebenfalls drehzahlgesteuert ist. Beide Drehzahlen werden über elektronische Steuerschaltungen und Rechner, die u.a. die mathematischen Zusammenhänge zwischen Aufwindegeschwindigkeit, Umfangsgeschwindigkeit der Spule bzw. Treibwalze und Fadenverlegegeschwindigkeit berücksichtigen, so geregelt, daß die Differenz zwischen Fadengeschwindigkeit und Aufwindegeschwindigkeit vorgegeben werden kann. Mit dieser Einrichtung ist die Herstellung von Präzisionsspulen bei konstanter Zuführgeschwindigkeit und konstanter Fadenzugkraft beim Aufwinden möglich. Dabei können über den Rechner vorprogrammierte Sprünge im Spulverhältnis durchgeführt werden, um ungünstige Bereiche der Verkreuzungswinkel bei voller und leerer Spule zu vermeiden.
  • Der technische Aufwand für diese rechnergesteuerten Drehzahlen von Treibwalze und Kehrgewindewelle ist entsprechend hoch. Damit wird eine wirtschaftlich sinnvolle Anwendung der beschriebenen Einrichtung erheblich belastet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftlich arbeitendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Spulen zur Verfügung zu stellen, das die bekannten Nachteile vermeidet..
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche beschrieben sind.
  • Diese Lösung verbindet den Vorteil der wilden Wicklung bezüglich der technisch sehr einfachen Aufwindung durch Antrieb der Spule an ihrem Umfang mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit mit den Variationsmöglichkeiten der Präzisionswicklung für einen optimalen Spulenaufbau auf wirtschaftliche Weise.
  • Zum Aufspulen von mit konstanter Geschwindigkeit zugeführtem Garn (1) wird die Spule (2) an ihrem Umfang mittels einer Treibwalze (3) mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Drehzahl der Spule ändert sich dabei in Abhängigkeit vom erreichten Spulendurchmesser. Zum Aufbau der Spule wird das aufzuwindende Garn mittels eines Changierfadenführers (4) nach bestimmten Gestzen in axialer Richtung verlegt. Der Antrieb des Changierfadenführers kann dabei z.B. durch Exzenter, Kurvenscheibe, Kehrgewindewelle, Nuttrommel oder auch eine, die Drehrichtung wechselnde, Gewindespindel erfolgen.
  • Für eine Präzisionswicklung muß die Bewegung des Changierfadenführers so gesteuert sein, daß einer vollständigen Hin- und Herbewegung immer eine konstante Anzahl von Umdrehungen der Spule entspricht.
  • Entsprechend dem wachsenden Spulendurchmesser geht die Spulendrehzahl zurück. Deshalb muß der Antrieb des Changierfadenführers mit der Drehung der Spule gekoppelt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise über eine elektrisches bzw. elektronisches Regelsystem. Dafür werden heute viele Möglichkeiten angeboten.
  • Der prinzipielle Aufbau eines derartigen Regelsystems ist in Fig.2 dargestellt. Dabei wird die Drehzahl der Spule (2) mittels eines Tachometers (5) analog erfaßt und als Sollwert in den Regler (7) eingegeben. Ebenso wird die Drehzahl des Antriebsmotors (10) mittels eines Tachometers (6) analog erfaßt und als Istwert in den Regler (7) eingegeben. Im Regler werden Soll- und Istwert miteinander verglichen und zur Regelung der Speisung des Changierfadenführerantriebs (10) verwendet.
  • Für den Antrieb des Changierfadenführers kann beispielsweise ein Gleichstrommotor verwendet werden, wobei der Regler die Motordrehzahl über die Speisespannung im gewünschten Sinne verändert. Ebenso kann aber auch ein Synchron- oder Asynchronmotor mit einer Regelung der Frequenz der Speisespannung zur Anwendung kommen.
  • Besonders bei niedrigen Changiergeschwindigkeiten, wie sie z.B. bei der Parallelwicklung zur Anwendung kommen, ist es vorteilhaft, die Drehung der Spule über einen Impulsgeber zu erfassen und damit einen Schrittmotor anzusteuern, der den Fadenführer antreibt.
  • Durch eine sprungweise Änderung des Spulverhältnisses während des Spulenaufbaues in mehreren Phasen kann die Verkreuzung in für den Spulenaufbau günstigen Grenzen gehalten werden. Diese Änderung des Spulverhältnisses muß so erfolgen, daßganzzahlige Spulverhältnisse schneller durchlaufen werden, als ein Bewicklungsspiel dauert. Beim Sprung von einer Bewicklungsphase mit konstantem Spulverhältnis zur nächsten wird der Verkreuzungswinkel vergrößert. Gemäß der in Fig.3 aufgezeigten Zusammenhänge erhöht sich dadurch auch die Aufwindegeschwindigkeit. Durch eine entsprechende Abstufung dieser Sprünge kann man erreichen, daß diese Änderung der Aufwindegeschwindigkeit so gering gehalten wird, daß sie sich weder auf die Garneigenschaften noch auf den Spulenaufbau nachteilig auswirkt. Wie diese Abstufung optimiert wird, ist in den späteren Beispielen angegeben.
  • Die noch tragbare Änderung der Aufwindegeschwindigkeit hängt in hohem Maße von dem betreffenden Anwendungsfall ab. So wird z.B. beim Aufwinden des Garnes an einer Zwirnmaschine die Erhöhung der Aufwindegeschwindigkeit von einer Bewicklungsphase zur nächsten keinerlei Einfluß auf den Spulenaufbau haben, da sich die Fadenzugkraft dabei praktisch nicht verändert. Die höhere Aufwindegeschwindigkeit wird lediglich die Garndrehung reduzieren. Hier wäre eine Änderung der Aufwindegeschwindigkeit von weniger als 3% also nocn ohne nachteiligen Folgen auf die Qualität. Dagegen wird an einer Spinnstreckanlage für hochfeste, dehnungsarme Garne eine Erhöhung der Aufwindegeschwindigkeit die Fadenzugkraft beeinflussen. Wird diese zu hoch, so kann sich dies sowohl als Dehnungsschwankung im Garn bemerkbar machen, als auch den gleichmäßigen Spulenaufbau ungünstig beeinflussen. Ist die Änderung der-Aufwindegeschwindigkeit jedoch geringer als 0,3%, so liegt diese im Bereich anderer, nicht vermeidbarer Einflüsse und ist erfahrungsgemäß ohne Bedeutung.
  • Bei kleinen Bewicklungsdurchmessern beeinflußt eine Änderung der Fadenzugkraft den Spulenaufbau weniger stark als bei der vollen Spule. Deshalb ist es vorteilhaft, die Veränderung der Aufwindegeschwindigkeit bei den letzten Bewicklungsphasen geringer werden zu lassen.
  • Die Höhe des ganzzahligen Anteils des Spulverhältnisses beeinflußt im Zusammenhang mit dem Spulendurchmesser den Verkreuzungswinkel. Der gebrochene Teil des Spulverhältnisses ist hauptsächlich von Einfluß auf die Verschiebung der Hubumkehrpunkte am Spulenumfang. Für einen guten Spulenaufbau ist es wesentlich, daß diese Hubumkehrpunkte in ihrer Summe am Spulenumfang möglichst gleichmäßig verteilt sind. Gleichzeitig soll aber auch ihre Reihenfolge möglichst symmetrisch erfolgen, um eine zeitliche Schwerpunktbildung zu vermeiden.
  • Dies wird besonders gut erreicht, wenn der gebrochene Teil des Spulverhältnisses z.B. bei 2/5 oder 3/5 bzw. 2/7, 3/7, 4/7.oder 5/7 liegt, da dann der nachfolgende Umkehrpunkt gem. Fig.4 etwa auf der gegenüberliegenden Seite liegt. Bei 1/5 und 4/5 bzw. 1/7 und 6/7 wandert der Umkehrpunkt am Umfang entlang, ist aber auch noch gleichmäßig verteilt. Zusätzlich dazu muß verhindert werden, daß der 6. bzw. 8. Umkehrpunkt auf den ersten Umkehrpunkt fällt. Dies wird erreicht, indem das eingestellte Spulverhältnis im gebrochenen Teil geringfügig von den oben genannten Werten abweicht.
  • Im Gegensatz zu einer formschlüssigen Übersetzung arbeitet die elektronische Übersetzung nicht unbedingt mit exakt konstanten Übersetzungsverhältnissen. Die Abweichungen können zwar sehr klein gehalten werden, müssen aber bei den obigen Überlegungen berücksichtigt werden.
  • Wenn z.B. das anfängliche Spulverhältnis bei 10 liegt und die mögliche Abweichung im Übersetzungsverhältnis 0,1% beträgt, so muß mit einer Abweichung des Spulverhältnisses um den absoluten Wert 0,01 gerechnet werden. Dies bedeutet, daß die oben erwähnten gebrochenen Teile des Spulverhältnisses um mehr als 0,01 verändert werden müssen, um mit Sicherheit zu verhindern, daß Umkehrpunkte schon nach wenigen Umläufen wieder an dieselbe Stelle gelangen. Eine weitere Voraussetzung ist natürlich, daß in diesem Bereich auch kein anderer einfacher Teiler liegt.
  • Es ist vorteilhaft, den Signalgeber (8) für die Umschaltung des Spulverhältnisses über die Drehzahl des Antriebes des Changierfadenführers anzusteuern und das Signal jeweils beim Erreichen einer einstellbaren Mindestdrehzahl desselben auszulösen. Das Signal wirkt auf einen Stufenschalter (9) und ändert damit den dem Regler eingegebenen Istwert.
  • Die gesteuerte Parallelwicklung mit der Aufwindung des Garnes Lage neben Lage kann als Sonderfall der verkreuzten Präzisionswicklung mit dem Verkreuzungswinkel 0 betrachtet werden. Eine Änderung des Spulverhältnisses ist dann allerdings nicht meht notwendig, da Aufwindegeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit der Spule identisch sind.
  • Mit einer Parallelwicklung sind keine stabilen Spulenflanken zu erreichen. Deshalb muß der Spulenaufbau entweder zwischen Scheiben oder mit Hubverkürzung erfolgen. Für die Hubverkürzung muß ein Mechanismus verwendet werden, der das Spulverhältnis nicht ändert. Bei Verwendung eines Schrittmotors kann z.B. die Umkehr dessen Drehrichtung vom Spulendurchmesser gesteuert werden.
  • Es gibt eine Reihe von Anwendungsgebieten, bei denen das Verfahren wirtschaftlich sinnvoll an Spulstellen mit Einzelregelung durchzuführen ist. In der Regel wird jedoch der dafür erforderliche Aufwand für Textilmaschinen mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen zu hoch wer= den. Andererseits ist aber gerade hier infolge der teilweise enorm gestiegenen Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Wunsch nach einem optimalen Spulenaufbau besonders groß. Wechselt man die vollen Spulen einer Maschine zur selben Zeit, so haben alle laufenden Spulen etwa denselben Bewicklungsdurchmesser. In diesem Falle ist es möglich, die gesamte Maschine mit nur einer Regeleinrichtung zur Herstellung von Präzisionsspulen zu versehen, die von einer Masterspule gesteuert wird. Um jedoch extreme Unterschiede in der Spulenhärte und damit auch im Spulendurchmesser ausgleichen zu können, ist es besser, die aus mehreren Spulen gemittelte Drehzahl zur Regelung des Changierantriebs zu verwenden. Damit kann auch der Gefahr begegnet werden, daß infolge eines Fadenbruchs an der Masterspule die Regelung ausfällt.
  • Die nachfolgenden Zeichnungen und Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
    • Fig.1 zeigt den Querschnitt durch ein Spulaggregat. Das Garn (1) wird von einer Liefereinrichtung der Spule (2), die mittels der Treibwalze (3) an ihrem Umfang mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, zugeführt und vom Changierfadenführer (4) nach vorgegebenen Gesetzen verlegt.
    • Fig.2 zeigt das Blockschaltbild für die Regelung des Changierantriebs. Der Analogwert der Drehzahl der Spule (2) wird von einem Tachometer (5) ermittelt und als Sollwert dem Regler (7) zugeführt. Die Drehzahl des Antriebsmotors für den Changierfadenführer (10) wird vom Tachometer (6) analog erfaßt und als Istwert dem Regler eingegeben. Beim Erreichen einer vorgegebenen Mindestdrehzahl des Motors (10) schaltet der Signalgeber (8) den Stufenschalter (9) und ändert damit den dem Regler einzugebenden Istwert.
    • Fig.3 stellt schematisch die Zusammenhänge zwischen Umfangsgeschwindigkeit der Spule, Aufwindegeschwindigkeit des Garns, Changiergeschwindigkeit und Verkreuzungswinkel dar.
    • Fig.4 zeigt Möglichkeiten für die Lage der Umkehrpunkte des Changierfadenführers am Umfang der Spule.
    • Fig.5 zeigt die Abhängigkeiten von Spulendrehzahl, Anzahl der Doppelhübe, Spulverhältnis und Fehler in der Aufwindegeschwindigkeit vom Spulendurchmesser anhand der Werte von Beispiel 1.
    Beispiel 1
  • An einer Spinnmaschine für synthetische Filamentgarne wird mit einer Geschwindigkeit von 3.300 m/min gesponnen und auf eine mittels Treibwalze an ihrem Umfang mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Kreuzspule aufgewunden. Der Hülsendurchmesser der Spule betrug 85 mm, der Durchmesser der voll bewickelten Spule 450 mm. Der Bewicklungshub war 250 mm. Die Drehzahl der Spulenaufnahme wird von einem Tachometer ermittelt. Die Changierbewegung des Fadenführers wird von einer Kehrgewindewelerzeugt, die von einem Gleichstrommotor angetrieben wird, dessen Drehzahl ebenfalls von einem Tachometer ermittelt wird. 7 Umdrehungen der Kehrgewindewelle erzeugen einen Doppelhub des Changierfadenführers. Der Verkreuzungswinkel darf 7° nicht unterschreiten und die Spule in stufenweiser Prallelwicklung aufgebaut sein.
  • Die Analogwerte der beiden Drehzahlen werden einem Regler zugeführt, der damit die Speisespannung des Motors regelt. Der Analogwert der Motordrehzahl wird zur Änderung des Spulverhältnisses in Stufen umgeformt. Das Signal zur Umschaltung erfolgt bei einer Motordrehzahlvon 5630 Umdrehungen/min, was 804 Doppelhüben/min entspricht. Die Sprünge im Spulverhältnis wurden so gewählt, daß die Abweichung in der Aufwindegeschwindigkeit infolge der Änderung des Verkreuzungswinkels weniger als 0,3% beträgt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Garnspulen in stufenweiser Präzisionswicklung bei konstanter Garnzuführgeschwindigkeit und konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit durch stufenweise Änderung des Spulverhältnisses, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Spulverhältnisses von einer Aufbauphase zur nächsten so abgestimmt ist, daß die dadurch bedingte Änderung der Aufwindegeschwindigkeit an den speziellen Anwendungsfall angepaßt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Aufwindegeschwindigkeit infolge des Wechsels des Spulverhältnisses von einer Aufbauphase zur nächsten 3%, vorzugsweise 0,3% nicht überschreitet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprung im Spulverhältnis so gewählt wird, daß die dadurch bedingte Änderung der Aufwindegeschwindigkeit bei den späteren Aufwindephasen geringer wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrochene Teil des Spulverhältnisses in den einzelnen Bewicklungsphasen so gewählt wird, daß die Umkehrpunkte des Changierfadenführers am Spulenumfang die Form eines wandernden 5- oder 7-zackigen Sterns haben.
5. Vorrichtung zur Herstellung von Garnspulen in stufenweiser Präzisionswicklung bei konstanter Garnzuführgeschwindigkeit durch Antrieb der Spule an ihrem Umfang mittels einer Treibwalze, deren Umfangsgeschwindigkeit für den gesamten Spulenaufbau konstant ist, sowie Verlegung des Fadens mittels eines Changierfadenführers, dessen Antrieb in Abhängigkeit von der Spulendrehzahl so geregelt wird, daß das Spulverhältnis über eine Aufbauphase konstant ist, dieses jedoch über den gesamten Spulenaufbau mehrmals in Sprüngen geändert wird,.dadurch gekennzeichnet, daß als Signal für die Umschaltung von einem Spulverhältnis zum nächsten die Unterschreitung einer vorwählbaren Mindestdrehzahl des Antriebs für den Changierfadenführer dient.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Garnspule mit einem elektrischen Impulsgeber verbunden istund der Fadenführerantrieb aus einem Schrittmotor besteht, der durch die Impulse gesteuert wird.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, 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.
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