EP0055849B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Garnspulen - Google Patents

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EP0055849B1
EP0055849B1 EP81110769A EP81110769A EP0055849B1 EP 0055849 B1 EP0055849 B1 EP 0055849B1 EP 81110769 A EP81110769 A EP 81110769A EP 81110769 A EP81110769 A EP 81110769A EP 0055849 B1 EP0055849 B1 EP 0055849B1
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EP
European Patent Office
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speed
winding
drive
ratio
package
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EP81110769A
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EP0055849A2 (de
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Fritjof Dr.-Ing. Maag
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Publication date
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Publication of EP0055849A2 publication Critical patent/EP0055849A2/de
Publication of EP0055849A3 publication Critical patent/EP0055849A3/de
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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 winding yarns or tapes continuously fed at a constant speed to a winding device in a gradual precision winding, and to a winding device for carrying out the method.
  • 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 such as a spindle with ring and ring traveler or flyer, in which the winding also involves a rotation, but also pure winding systems that wind up without rotation. With the 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 in parallel winding in which the traversing thread guide shifts by the thread size by one turn of the bobbin, or bobbins with more or less strongly crossed layers of yarn can be produced.
  • the yarn can be tailored according to individual requirements, e.g. Layer to layer wound, but you can also distribute the reversal points on the end faces of the coil as evenly as possible over the coil 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 lead to great difficulties when processing the bobbin due to excessive thread tensile forces, falling or shooting layers, loop formation, etc., which in the end results in unnecessarily high thread break counts.
  • 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.
  • the drive speed of the bobbin e.g. regulated depending on the coil diameter. Given the constant speed at which the yarn is delivered to the winding unit, this relatively simple type of control is 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 coil is driven on its circumference.
  • 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 include take into account the mathematical relationships between winding speed, peripheral speed of the bobbin or drive roller and thread laying speed, regulated in such a way that the difference between thread speed and winding speed can be specified.
  • the production of precision bobbins with constant feed speed and constant thread tension during winding is possible.
  • preprogrammed jumps in the winding ratio can be carried out on the computer in order to avoid awkward areas of the crossing angles when the bobbin is full and empty.
  • the technical effort for these computer-controlled speeds of the drive roller and the reverse thread shaft is correspondingly high. An economically sensible application 5 of the device described is thus significantly burdened.
  • a method and a winding device are known from Japanese laid-open specification 65 628.
  • the circumference of the bobbin is driven by a drive roller.
  • a detector is connected to the drive roller drive motor, which detects the loading torque of the drive motor and controls the coil drive motor via a control unit.
  • Another detector records the speed of the traversing thread guide and feeds a corresponding output signal to a control circuit, which also records the output signal of the bobbin detector, which is dependent on the speed of the bobbin.
  • the control circuit is programmed in the sense of a step-by-step precision winding and gives a control signal to the drive motor for the traversing thread guide when the winding ratio changes.
  • the limits for the change in the winding ratio are determined such that a maximum oscillation frequency predetermined by the mechanical load-bearing capacity of the oscillation drive is not exceeded and the minimum oscillation frequency determined by the minimum crossing angle required for sufficient coil cohesion is not undershot.
  • the thread tension is continuously measured and the switchover time from a bobbin ratio to the next fixed bobbin ratio selected so that the bobbin tension ranges from 0.05 to 0.5 g / who doesn't leave.
  • the necessary continuous measurement of the thread tension affects the yarn quality particularly at high winding speeds.
  • considerable technical effort is required for the exact determination of the very low thread tension, which is customary when switching.
  • the measures described here can only have an insignificant influence on the maximally occurring thread tensile forces and thus also their adverse influence on the quality of the yarn and the bobbin.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for winding yarns or tapes supplied at a constant speed in a gradual precision winding, which has the disadvantages of the known methods, but in particular too large differences in the winding speed and their adverse effects on the quality of the yarns and of the coil structure, on simple Way avoids.
  • 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 bobbin (2) is driven at its circumference by means of a drive roller (3) at constant circumferential speed in order to wind up yarn (1) fed at a constant 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 pulse (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 via the supply voltage in the desired sense.
  • 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 be such that integer winding ratios are run through faster than a winding game lasts.
  • the crossing angle is 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. In this case, a change in the wind speed of less than 3% would still have no adverse effects on the quality. In contrast, in a spinning draw frame for high-strength, low-stretch yarns, increasing the wind speed will affect the thread tension. If this is too high, this can be noticeable both as a fluctuation in the elongation in the yarn and as an unfavorable influence on the even package build. 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 at the beginning of the spool. For a good spool build-up, it is essential that the sum of these stroke reversal points is distributed as evenly as possible at the start of the spool. At the same time, however, their order should also be as symmetrical as possible and avoid a temporal focus.
  • 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 is built up in gradual precision 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 signal for switching occurs at a 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%.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit einer Spuleinrichtung zugeführten Garnen oder Bändchen in stufenweiser Präzisionswicklung, sowie eine Spuleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • 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 an 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 Veränderüng 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 Spulgeschwindigkeit 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. Ublich 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 ungühstige 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 5 der beschriebenen Einrichtung erheblich belastet.
  • Aus der japanischen Offenlegungsschrift 65 628 sind ein Verfahren und eine Spuleinrichtung gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1 bzw. 5 bekannt. Bei der Aufspuleinrichtung wird die Spule mittels einer Treibwalze an ihrem Umfang angetrieben. An dem Treibwalzen-Antriebsmotor ist ein Detektor angeschlossen, der das Belastungsdrehmoment des Antriebsmotors abfühlt und über ein Steuergerät den Spulenantriebsmotor steuert. Ein weiterer Detektor nimmt die Drehzahl des Changierfadenführers auf und führt ein entsprechendes Ausgangssignal einem Steuerkreis zu, der außerdem das von der Drehzahl der Spule abhängige Ausgangssignal des Spulendetektors aufnimmt. Der Steuerstromkreis ist im Sinne einer stufenweisen Präzisionswicklung programmiert und gibt bei notwendig werdender Änderung des Spulverhältnisses ein Steuersignal an den Antriebsmotor für den Changierfadenführer.
  • Die Grenzen für die Änderung des Spulverhältnisses sind dabei so festgelegt, daß eine von der mechanischen Belastbarkeit des Changierantriebs vorgegebene maximale Changierfrequenz nicht überschritten und eine durch den für einen ausreichenden Spulenzusammenhalt notwendigen geringsten Kreuzungswinkel bestimmte minimale Changierfrequenz nicht unterschritten wird.
  • Bei der Ausführung mit konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit, also ohne Regelung der Spulendrehzahl in Abhängigkeit von der Fadenzugkraft beim Aufspulen, wird die Fadenzugkraft laufend gemessen und der Umschaltzeitpunkt von einem Spulverhältnis zum nächstfolgenden, fest vorgegebenen Spulverhältnis so gewählt, daß die Aufspulspannung den Bereich von 0.05 bis 0.5 g/den nicht verläßt. Die hierzu notwendige laufende Messung der Fadenzugkraft beeinflußt besonders bei hohen Spulgeschwindigkeiten die Garnqualität nachteilig. Außerdem ist für die exakte Ermittlung der beim Umschalten üblichen sehr niedrigen Fadenzugkraft ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich. Trotzdem können bei positiver, mit konstanter Geschwindigkeit erfolgender Fadenzulieferung mit den hier beschriebenen Maßnahmen die maximal auftretenden Fadenzugkräfte und damit auch deren nachteiliger Einfluß auf die Qualität des Garnes und der Spule nur unwesentlich beeinflußt werden.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufspulen von mit konstanter Geschwindigkeit zugelieferten Garnen oder Bändchen in stufenweiser Präzisionswicklung anzugeben, das die Nachteile der bekannten Verfahren, insbesondere aber zu große Unterschiede in der Aufwindegeschwindigkeit und deren nachteilige Auswirkungen auf die Qualität der Garne und des Spulenaufbaues, auf einfache Weise vermeidet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1, zu dessen Durchführung eine Spuleinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5 geeignet ist.
  • Diese Lösung verbindet den Vorteil der wilden Wicklung bezüglich der technisch sehr einfachen Aufwindung durch Antrieb der Spule an ihrem Umfang mit konstanter Umfangsgschwindigkeit mit den Variationsmöglichkeiten der Präzisionswicklung für einen optimalen Spulenaufbau auf wirtschaftliche Weise.
  • Gemäß Figuren 1 und 2 wird zum Aufspulen von mit konstanter Geschwindigkeit zugeführtem Garn (1) 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 Gesetzen 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 Spuls (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, daß ganzzahlige Spulverhältnisse schneller durchlaufen werden, als ein Bewickluhgsspiel 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 noch ohne nachteilige Folgen auf die Qualität. Dagegen wird en einer Spinnstreckanlage für hochfeste, dehnungsarme Garne eine Erhöhung der Aufwindegeschwiridigkeit die Fadenzugkraft beeinflussen. Wird diese zu hoch, so kann sich dies sowohl als Dehnungsschwankung im Garn bemerkbar machen, als such 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 Spulenunfang. Für einen guten Spulenaufbau ist es wesentlich, daß diese Hubumkehrpunkte in ihrer Summe am Spulenunfang möglichst gleichmäßig verteilt sind. Gleichzeitig soll aber auch ihre Reihenfolge möglichst symmetrisch erfolgen, und 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.
  • 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 werden. 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 ermitteltwird. 7 Umdrehungen der Kehrgewindewelle erzeugen einen Doppelhub des Changierfadenführers. Der Verkreuzungswinkel darf 7° nicht unterschreiten und die Spule wird in stufenweiser Präzisionswicklung aufgebaut.
  • 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 Motordrehzahl von 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 (5)

1. Verfahren zum Aufspulen von kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit einer Spuleinrichtung zugeführten Garnen oder Bändchen in stufenweiser Präzisionswicklung, bei der die Spulenumfangsgeschwindigkeit während der gesamten Spulenreise konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Spulverhältnisses von einer Stufe der Präzisionswicklung zur nächsten so gering ist, daß die dadurch bedingte Änderung der Aufwindegeschwindigkeit des Garnes oder Bändchens 3%, vorzugsweise 0.3% der mittleren Aufwindegeschwindigkeit nicht überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Sprüngen im Spulverhältnis so gewählt wird, daß die dadurch bedingte Änderung der Aufwindegeschwindigkeit bei den späteren Stufen der Präzisionswicklung geringer wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrochene Teil des Spulverhältnisses in den einzelnen Stufen der Präzisionswicklung so gewählt wird, daß die Umkehrpunkte des Changierfadenführers am Spulenumfang die Form eines wandernden 5-oder 7-zackigen Sterns haben.
4. Spuleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Treibwalze (3) zum Umfangsantrieb der Spule (2), einem Changierfadenführer (4) mit regelbarem Antrieb zur Verlegung des Fadens auf der Spule in axialer Richtung, einem Tachometer (5) zur Erfassung der Spulendrehzahl, einem weiteren Tachometer (6) zur Erfassung der Antriebsdrehzahl des Changierfadenführers und einer Regeleinrichtung (7) für den Fadenführerantrieb, wobei die Treibwalze (3) während der ganzen Spulreise mit konstanter Drehzahl angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Spuldrehzahl und Antriebsdrehzahl des Changierführers mittels eines Stufenschalters (9) in vorgegebenen Stufen geändert und mittels der Regeleinrichtung (7) die Drehzahl des Changierantriebs mit dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis entsprechend der Spulendrehzahl geregelt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (8) bei einer vorgegebenen minimalen Drehzahl des Changierantriebs (10) den Stufenschalters (9) auf ein nächstes, vorgegebenes Übersetzungsverhältnis umschaltet.
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