EP0194524A2 - Aufwickelverfahren - Google Patents

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EP0194524A2
EP0194524A2 EP86102619A EP86102619A EP0194524A2 EP 0194524 A2 EP0194524 A2 EP 0194524A2 EP 86102619 A EP86102619 A EP 86102619A EP 86102619 A EP86102619 A EP 86102619A EP 0194524 A2 EP0194524 A2 EP 0194524A2
Authority
EP
European Patent Office
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winding
speed
modulation
traversing
ratio
Prior art date
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EP86102619A
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English (en)
French (fr)
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EP0194524A3 (en
EP0194524B1 (de
Inventor
Siegmar Dipl.-Ing. Gerhartz
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Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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Publication date
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Publication of EP0194524A2 publication Critical patent/EP0194524A2/de
Publication of EP0194524A3 publication Critical patent/EP0194524A3/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
    • B65H54/38—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
    • 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
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/42—Arrangements for rotating packages in which the package, core, or former is rotated by frictional contact of its periphery with a driving surface
    • 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 winding process for threads, in particular chemical threads in spinning and stretching machines.
  • Chemical threads are threads made of thermoplastic materials.
  • the industry uses in particular polyester (polyethylene terephthalate) and polyamide (nylon 6, nylon 6.6).
  • Chemical threads consist of a large number of individual capillaries and are therefore referred to as multifilaments
  • Such multifilament chemical threads offer the problem of mirror formation when spooling if they are spooled in a wild winding.
  • the formation of the bobbins takes place at a constant circumferential bobbin speed and at a constant traversing speed.
  • the bobbin ratio - that is the ratio of the speed of the bobbin spindle to the double stroke rate of the traversing - (ns / DH) - decreases steadily over the course of the winding cycle , since the speed of the winding spindle also decreases with increasing bobbin diameter.
  • Mirrors are created when the winding ratio becomes an integer or assumes values that differ by a large fraction from the next integer winding ratio.
  • a "large fraction” is a fraction whose denominator is a small integer - (integer), e.g. 1/2, 1/3, 1/4.
  • the bobbin build-up takes place at a traversing speed that is directly proportional to the speed of the winding spindle.
  • the winding ratio - that is the ratio of the speed of the winding spindle to the double stroke rate of the traversing speed - is fixed and constant during the winding cycle remains while the traversing speed decreases proportionally to the spindle speed with the winding ratio as a proportionality factor.
  • a coil built in precision winding can have advantages over a coil built in wild winding. In particular, mirror formation can be avoided in the case of a precision winding by specifying the winding ratio.
  • the so-called graduated precision winding differs from the precision winding in that the winding ratio only remains constant during predetermined phases of the winding cycle. From phase to phase, the winding ratio in steps is reduced by a sudden increase in the traversing speed
  • an upper limit value and a lower limit value are specified for the traversing speed, and only changes in the traversing speed between these limit values are permitted.
  • the range between these limit values is so narrow that the change in the traversing speed does not lead to impermissible thread tension changes. Nevertheless, it must be avoided that winding conditions with mirror symptoms are set.
  • the precalculation of the winding ratios to be set one after the other must therefore be carried out with great care and accuracy and, in cases of doubt, tests should also be carried out as to whether a predicted winding ratio actually does not lead to mirror symptoms in practice.
  • the object of the invention is to make the step precision winding method a suitable method for producing high-quality coils with a large diameter, even if the technical accuracy of the electronic, electrical and mechanical devices does not allow the winding ratios to be maintained exactly as before have been determined and programmed as optimal.
  • the solution according to the invention is characterized in that an inaccuracy of the winding ratio is deliberately brought about.
  • the invention makes use of the knowledge that the unintentional inaccuracy is constant and always has the same phase direction to the exact value, so that the defects in the thread deposit caused by the inaccuracy of the winding ratio are constant in terms of size and phase direction.
  • the drive of the traversing device is e.g. - run faster than specified by the program. However, it will not fluctuate at times faster and at times slower than specified by the program.
  • the inaccuracy, which is intended according to the invention but fluctuates deliberately causes defects in the thread deposit, which however also fluctuate in size and phase direction. This not only eliminates the consequences of these defects, but also completely eliminates the defects in the thread deposit
  • the modulation of the winding ratio proposed according to the invention has a modulation width A which is so small that the traversing speed does not change by more than ⁇ 0.5% of the calculated and programmed value of the traversing speed. that the modulation width of the winding ratio is generally less than 0.1%, but preferably less than 1 per mille and is usually less than 0.5 per thousand. It has been found that the modulation width, based on the winding ratio, is substantially equal to the modulation width, based on the traversing speed.
  • Modulation widths of more than 0.5% must be avoided in any case, since otherwise it is no longer guaranteed that critical winding conditions will not be run through.
  • Critical winding ratios are those in which the mirror symptoms described above occur.
  • the modulation is preferably carried out periodically - fluctuating.
  • the frequency of the fluctuations must be greater than 5 per minute, preferably greater than 10 per minute.
  • Experience has shown that at frequencies of the fluctuation of more than 30 per minute, all winding errors which have been described above can be eliminated.
  • the modulation can be limited to those sections of the winding cycle in which experience has shown that problems with winding, in particular bead formation, occur. However, the modulation can also take place as a function of disturbances which appear on the take-up device. It should be pointed out here that bead formation leads to vibrations of the winding device and also to noise. As soon as such disturbances occur on the winding device, these disturbances can be detected by sensors and the output signal of the sensors can be used to switch on the modulation. In a further embodiment of the invention it is provided that a constant scanning, preferably optical or pneumatic scanning of the coil surface takes place and that the modulation is switched on when bulges appear on the coil surface.
  • the winding machine is first described with reference to FIG. 3.
  • the thread 1 runs at a constant speed v through the traversing thread guide 3, which is made to reciprocate by the reversing thread shaft 2 transversely to the direction of the thread.
  • the traversing device includes the grooved roller 4, in the endless, back and forth groove of which the thread is guided with partial wrap. 7 with the coil and 6 with the freely rotatable winding spindle (spindle) is designated.
  • the driving roller and traversing on the one hand and the winding spindle and the spool on the other hand are radially movable relative to one another, so that the center distance between the spindle 6 and the driving roller 8 can be changed as the diameter of the spool increases.
  • the reversing thread roller 2 and the grooved roller 4 are driven by a three-phase motor , e.g. Asynchronous motor 9, driven.
  • the reverse thread roller 2 and the grooved roller 4 are geared, e.g. connected by drive belts 10.
  • the drive roller 8 is driven by a synchronous motor 11 at a constant peripheral speed.
  • a motor can also be used to drive the bobbin, which drives the bobbin spindle 6 directly and whose speed is controlled so that the peripheral speed of the bobbin remains constant even with increasing bobbin diameter.
  • the three-phase motors 9 and 11 receive their energy from frequency converters 12 and 13.
  • the synchronous motor 11, which serves as a coil drive, is connected to the frequency converter 12, which supplies the adjustable frequency f2.
  • the asynchronous motor 9 is operated by frequency converter 12, which is connected to a computer 15.
  • the output signal 20 of the computer 15 depends on the input.
  • the current traversing speed or double stroke number is also advantageously sensed by sensor 17 and input to the computer by sensor 17.
  • the computer 15 carries out a target / actual value comparison and regulates the traversing speed of the traversing devices driven by the asynchronous motor 9 to the target value.
  • the setpoint value of the traversing speed is the value which results from the rotational speed of the winding spindle 6, currently measured by measuring sensor 18, divided by the winding ratio, which is pre-calculated for the respective winding phase and entered into the computer 15 by the program unit 19.
  • the main task of the computer 15 is to carry out this setpoint determination of the traversing speed.
  • the computer first receives from the program memory or program generator 19 the pre-calculated winding conditions which are ideal and stored in the sense of the invention. From each of these ideal winding conditions and from the initial value e.g. The computer calculates the "ideal" spindle speed based on the upper limit value (OGC) of the traversing speed. However, the programmer can also be entered the spindle speeds previously calculated from the "ideal" winding conditions, taking into account the initial value of the traversing speed, so that this computing operation does not have to be carried out by the computer. In any case, the values of the "ideal" spindle speeds are compared with the current spindle speeds determined by the sensor 18.
  • GOC upper limit value
  • the computer determines the identity of the spindle speeds, it outputs the output value 20 of the traversing speed, which is also predetermined by the programmer 19, as the setpoint to the frequency converter 13.
  • the computer reduces this setpoint of the traversing speed in proportion to the constantly measured spindle speed, which decreases hyperbolically with increasing coil diameter at constant coil circumferential speed.
  • the predetermined "ideal" winding ratio therefore remains constant during this stage of the precision winding If the measured spindle speed approximates the "ideal" spindle speed determined by the next winding ratio specified as "ideal”, the output value of the traversing speed is again specified as the setpoint as output signal 20.
  • a new level of precision winding follows.
  • a constant winding ratio K during a winding phase P means that the traversing speed decreases proportionally to the spindle speed.This decrease in traversing speed can only be allowed until the lower limit value UGC of the traversing speed is at least approximately reached. That means in the diagram according to Fig. 1 and Fig. 1A that the upper limit value OGK of the winding ratio has been reached. The traversing speed must now be increased suddenly to its upper limit value OGC. This abrupt increase in the traversing speed in FIG. 1, FIG. 1A means an abrupt decrease in the winding ratio K to its lower limit value UGK.
  • the upper limit of the traversing speed is a constant variable which is continuously reset in the course of the winding cycle. It is always set when this variable assumes a precalculated, ideal value in relation to the current spindle speed.
  • the lower limit of the traversing speed is only a calculated value, which indicates the greatest permissible drop in the traversing speed, which in reality is rarely or never achieved and only plays a role in the calculation of the upper limit value. It should be noted that the method can also be controlled in reverse.
  • the lower limit value of the traversing speed can be specified as a real limit value that is repeatedly approached.
  • the upper limit indicates the largest permissible jump in the traversing speed upwards. However, in reality it is only approached in exceptional situations if this upper limit value happens to have an ideally calculated value in relation to the current spindle speed
  • the thread tension may only fluctuate within certain limits, so that the range between the limit values of the traversing speed OGC and UGC is very narrow.
  • This also means that two winding ratios K1 and K2 of the two successive winding phases P1 and P2 must be relatively close together. Nevertheless, the successive winding ratios must be selected so that there is no risk of mirror formation. This limits the number of favorable winding ratios available for selection and it cannot be avoided that a favorable winding ratio for K1 is very close to another unfavorable winding ratio leading to bulge formation It was, for example.
  • the first-mentioned winding ratio 4.08631 was again set without increasing the accuracy requirements for the measurement data acquisition and the adjustment and control of the traversing speed, and this sol value was also modulated in a theoretical sine line.
  • the associated setpoint of the traversing speed was changed sinusoidally by ⁇ 0.005% at a modulation frequency of 20 per minute
  • 1A shows the sinusoidal modulation of the winding ratio with the modulation amplitude (modulation width) A and a certain modulation frequency.
  • a program for sinusoidal modulation of the traversing speed is also entered into the program unit 19.
  • This program can be a constant or variable, e.g. Provide increasing modulation amplitude (modulation width) during the winding cycle.
  • the modulation range according to this invention is in any case less than 0.5%, preferably less than 0.1%. It should be emphasized that the modulation amplitude should be chosen as narrow as possible, since this has improved the quality of the coil. It must be taken into account how close the bobbin conditions must be to each other in order to avoid impermissible changes in thread tension, but still maintain a good bobbin build. The smaller the difference between the winding ratios, the smaller the modulation width is chosen. In general, the modulation width with which the traversing speed is changed is less than 1 per mille.

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)

Abstract

0 Zum Aufwickeln von Fäden, insbesondere Chemiefäden, zu Kreuzspulen wird eine Stufenpräzisionswicklung angewandt. Dabei wird die Changiergeschwindigkeit zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert zunächst mit der Spindeldrehzahl hyperbolisch abgesenkt und sodann sprunghaft erhöht. Hierdurch ergibt sich von Stufe zu Stufe ein konstantes Spulverhältnis. Zur Verbesserung des Wickelaufbaus wird das in jeder Stufe konstante Spulverhältnis mit einer Modulationsbreite von weniger als 0,1% und einer Frequenz von mehr als 10 pro Minute durch entsprechende Änderung der Changiergeschwindigkeit ständig moduliert und hierdurch dem Changiersystem eine Ungenauigkeit aufgezwungen. Durch diese bewußt herbeigeführte Ungenauigkeit können die Folgen systemimmanenter Ungenauigkeiten eliminiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Aufwickelverfahren für Fäden, insbesondere Chemiefäden in Spinn-und Streckmaschinen. Chemiefäden sind Fäden aus thermoplastischen Materialien. Die Industrie benutzt insbesondere Polyester (Polyäthylenterephthalat) und Polyamide (Nylon 6, Nylon 6.6). Chemiefäden bestehen aus einer Vielzahl von Einzelkapillaren und werden daher als multifil bezeichnet
  • Derartige multifile Chemiefäden bieten beim Aufspulen das Problem der Spiegelbildung, wenn sie in wilder Wicklung aufgespult werden.
  • Bei der wilden Wicklung erfolgt die Bildung der Spulen bei konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit und bei konstanter Changiergeschwindigkeit Daraus ergibt sich, daß das Spulverhältnis -das ist das Verhältnis der Drehzahl der Spulspindel zu der Doppelhubzahl der Changierung - (ns/DH) -im Verlauf der Spulreise stetig abnimmt, da auch die Drehzahl der Spulspindel mit wachsendem Spulendurchmesser abnimmt Dabei entstehen Spiegel, wenn das Spulverhältnis ganzzahlig wird oder Werte annimmt die sich um einen großen Bruch vom nächsten ganzzahligen Spulverhältnis unterscheiden. Als "großer Bruch" wird dabei ein Bruch bezeichnet dessen Nenner eine kleine ganze Zahl - (Integer) ist, also z.B. 1/2, 1/3, 1/4.
  • Bei einer Präzisionswicklung erfolgt der Spulenaufbau mit einer Changiergeschwindigkeit die der Drehzahl der Spulspindel direkt proportional ist Das bedeutet, daß bei einer Präzisionswicklung das Spulverhältnis -das ist das Verhältnis der Drehzahl der Spulspindel zu der Doppelhubzahl der Changiergeschwindigkeit -fest vorgegeben wird und im Laufe der Spulreise konstant bleibt während die Changiergeschwindigkeit proportional zur Spindeldrehzahl mit dem Spulverhältnis als Proportionalitätsfaktor abnimmt Eine in Präzisionswicklung aufgebaute Spule kann gegenüber einer in wilder Wicklung aufgebauten Spule Vorteile haben. Insbesondere läßt sich bei einer Präzisionswicklung durch Vorgabe des Spulverhältnisses die Spiegelbildung vermeiden.
  • Die sog. gestufte Präzisionswicklung unterscheidet sich von der Präzisionswicklung dadurch, daß das Spulverhältnis nur während vorgegebener Phasen der Spulreise konstant bleibt Von Phase zu Phase wird das Spulverhältnis in Sprüngen durch sprunghafte Erhöhung der Changiergeschwindigkeit vermindert
  • Das bedeutet daß bei der gestuften Präzisionswicklung innerhalb jeder Phase bzw. Stufe eine Präzisionswicklung erfolgt, bei der die Changiergeschwindigkeit proportional mit der Spindeldrehzahl abnimmt Nach jeder Phase wird die Changiergeschwindigkeit wieder sprunghaft erhöht so daß sich ein emiedrigtes Spulverhältnis ergibt Dabei müssen die Spulverhältnisse, die während der einzelnen Phasen eingehalten werden sollen, vorausberechnet und einprogrammiert werden.
  • Bei dem durch die DE-AS 26 49 780 bekannten Spulverfahren mit Stufenpräzisionswicklung werden innerhalb einer Spulreise nur wenige Spulverhältnisse als ganzzahlige Verhältnisse vorgegeben und durch Eingabe des Fadenabstandes von einem Rechner eingestellt Das ist nur möglich, weil gleichzeitig eine Regelung der Fadenzugkraft erfolgt Wo das nicht der Fall ist, dürfen die Änderungen der Changiergeschwindigkeit jedoch nur so klein gewählt werden, daß die Fadenzugkraft innerhalb bestimmter Grenzen bleibt
  • Deshalb wird für die Changiergeschwindigkeit ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert vorgegeben, und es werden nur Änderungen der Changiergeschwindigkeit zwischen diesen Grenzwerten zugelassen. Dabei ist der Bereich zwischen diesen Grenzwerten so eng gewählt daß die Änderung der Changiergeschwindigkeit nicht zu unzulässigen Fadenspännungsänderungen führt Gleichwohl muß vermieden werden, daß Spulverhältnisse mit Spiegelsymptomen eingestellt werden. Die Vorausberechnung der nacheinander einzustellenden Spulverhältnisse hat daher mit großer Sorgfalt und Genauigkeit zu erfolgen und es sind in Zweifelsfällen auch Versuche darüber durchzuführen, ob ein vorausberechnetes Spulverhältnis in der Praxis tatsächlich nicht zu Spiegeisymptomen führt.
  • Es hat sich nun herausgestellt, daß zwar die Spulverhältnisse, die nacheinander eingestellt werden sollen, mit großer Genauigkeit so berechnet werden können, daß eine gute Präzisionswicklung theoretisch entstehen sollte, daß jedoch trotzdem von Zeit zu Zeit dicke Wülste in rautenförmiger Anordnung auf der Spulenoberfiäche entstanden. Es war nicht möglich, diese Erscheinung durch noch genauere Vorausberechnung der Spulverhältnisse zu vermeiden.
  • Es wurde nun gefunden, daß zur Erzielung einer optimalen Fadenablage die Spulverhältnisse nicht nur mit großer Genauigkeit vorberechnet sondern auch genau eingehalten werden müssen, und daß hier die elektrische und elektronische Meß-und Regelungsiechnik, die für die Messung der Drehzahlen und für die Einhaltung der Proportionalität zwischen Spindelgeschwindigkeit und Changiergeschwindigkeit verantwortlich ist, zumindest-auf ihre wirtschaftlichen Grenzen stößt
  • Erforderlich zur Erzielung der ausreichenden Genauigkeit wäre insbesondere der Einsatz eines Synchronmotors zum Antrieb der Changiereinrichtung.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der Stufenpräzisionswicklung zu einem geeigneten Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Spulen mit großem Durchmesser zu machen, auch wenn die technisch bedingte Genauigkeit der elektronischen, elektrischen und mechanischen Einrichtungen nicht gestattet, die Spulverhältnisse genau einzuhalten, die zuvor als optimal ermittelt und einprogrammiert wurden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Ungenauigkeit des Spulverhältnisses bewußt herbeigeführt wird. Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß die unbeabsichtigte Ungenauigkeit konstant und stets dieselbe Phasenrichtung zu dem genauen Wert hat so daß auch die durch die Ungenauigkeit des Spulverhältnisses hervorgerufenen Mängel der Fadenablage nach Größe und Phasenrichtung konstant sind. Der Antrieb der Changiereinrichtung wird z.B. - schneller laufen als durch das Programm vorgegeben ist. Er wird jedoch nicht schwankend zeitweise schneller und zeitweise langsamer laufen als durch das Programm vorgegeben ist Durch die erfindungsgemäß beabsichtigte, jedoch - schwankende Ungenauigkeit werden bewußt Mängel in der Fadenablage herbeigeführt, die jedoch nach Größe und Phasenrichtung ebenfalls schwanken. Hierdurch werden nicht nur die Folgen dieser Mängel eliminiert sondem die Mängel der Fadenablage werden gänzlich beseitigt
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Modulation des Spulverhältnisses hat eine Modulationsbreite A, die so klein ist, daß sich die Changiergeschwindigkeit um nicht mehr als ± 0,5% des berechneten und einprogrammierten Wertes der Changiergeschwindigkeit ändert Das bedeutet; daß die Modulationsbreite des Spulverhältnisses grundsätzlich kleiner als 0,1%, vorzugsweise aber kleiner als 1 Promille und in aller Regel auch kleiner als 0,5 Promille ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Modulationsbreite, bezogen auf das Spulverhältnis im wesentlichen gleich der Modulationsbreite, bezogen auf die Changiergeschwindigkeit ist.
  • Im Rahmen dieser Anmeldung ist die Modulationsbreite angegeben durch die Formel
    A = (KO -KU) X 2 / KO + KU = 2 (KO -KM) / KM = 2 (KM -KU) / KM wobei
    • K das Spulverhältnis
    • KM das mittlere Spulverhältnis während der Phase einer Präzisionswicklung
    • KO der obere Grenzwert des Spulverhältnisses
    • KU der untere Grenzwert des Spulverhältnisses ist.
  • Modulationsbreiten von mehr als 0,5% müssen jedenfalls vermieden werden, da sonst nicht mehr gewährleistet ist, daß kritische Spulverhältnisse nicht durchlaufen werden. Dabei sind als kritische Spulverhältnisse solche Spulverhältnisse anzusehen, bei denen die zuvor beschriebenen Spiegelsymptome auftreten.
  • Die Modulation erfolgt vorzugsweise periodisch - schwankend. Die Frequenz der Schwankungen muß größer als 5 pro Minute, vorzugsweise größer als 10 pro Minute sein. Bei Frequenzen der Schwankung von mehr als 30 pro Minute können erfahrungsgemäß sämtliche Wickelfehler, die zuvor geschildert wurden, beseitigt werden.
  • Die Modulation kann auf solche Abschnitte der Spulreise beschränkt werden, in denen erfahrungsgemäß Probleme bei der Aufwicklung, insbesondere Wulstbildungen auftreten. Die Modulation kann jedoch auch in Abhängigkeit von Störungen, die an der Aufwickeleinrichtung in Erscheinung treten, erfolgen. Hierzu ist darauf hinzuweisen, daß Wulstbildung zu Schwingungen der Aufwickeleinrichtung sowie auch zu Geräuschen führen. Sobald derartige Störungen an der Aufwickeleinrichtung eintreten, können diese Störungen durch Sensoren erfaßt und das Ausgangssignal der Sensoren zur Einschaltung der Modulation benutzt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine ständige Abtastung, vorzugsweise optische oder pneumatische Abtastung der Spulenoberfläche stattfindet und daß die Modulation eingeschaltet wird, wenn sich auf der Spulenoberfläche Wulstbildungen zeigen.
  • Es hat sich nun durch Versuche herausgestellt, daß es abhängig von den Spinnparametem, insbesondere Titer, Changiergeschwindigkeit, Spulenlänge und gesamte Spulendicke zweckmäßig sein kann, die Moduiationsbreite des Spulverhältnisses im Laufe der Spulreise zu erhöhen. Hierdurch kann die Qualität der Fadenablage weiter verbessert werden.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
    • In Fig. 1 ist der Verlauf des Spulverhältnisses während dieses Spulenaufbaus von 100 bis 450 mm Durchmesser dargestellt.
    • Fig. 1 A stellt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1 dar.
    • Fig. 2 zeigt ein typisches Changierdiagramm für eine Stufenpräzisionswickiung mit dem Spulendurchmesser D als Abszisse und der Changiergeschwindigkeit VC als Koordinate. Gezeigt ist, daß auf einer Hülse von 100 mm Durchmesser eine Spule aus einem Faden aufgewickelt wird mit einem Enddurchmesser von 450 mm.
    • Die Schwankungen, die nach dieser Erfindung der Changiergeschwindigkeit aufgeprägt werden, sind so gering, daß sie in Fig. 2 nicht dargestellt werden können.
    • Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch eine Aufwickelmaschine für Chemiefasem, wobei insbesondere die Steuereinrichtungen gezeigt sind.
  • Die Aufwickelmaschine wird zunächst anhand von Fig. 3 beschrieben.
  • Der Faden 1 läuft mit der konstanten Geschwindigkeit v durch den Changierfadenführer 3, welcher durch die Kehrgewindewelle 2 in eine Hin-und Herbewegung quer zur Laufrichtung des Fadens versetzt wird. Neben dem Fadenführer 3 gehört zur Changiereinrichtung die Nutwalze 4, in deren endloser, hin-und hergehender Nut der Faden mit teilweiser Umschlingung geführt ist. Mit 7 ist die Spule und mit 6 die frei drehbare Spulspindel (Spindel) bezeichnet. Am Umfang der Spule 7 liegt die Treibwalze 8 an, die mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird. Es sei erwähnt, daß Treibwalze und Changierung einerseits und Spulspindel und Spule andererseits relativ zueinander radial beweglich sind, so daß der Achsabstand zwischen der Spindel 6 und der Treibwalze 8 bei steigendem Durchmesser der Spule veränderbar ist Die Kehrgewindewalze 2 und die Nutwalze 4 werden durch einen Drehstrommotor, z.B. Asynchronmotor 9, angetrieben. Die Kehrgewindewalze 2 und die Nutwalze 4 sind getrieblich, z.B. durch Treibriemen 10, miteinander verbunden. Die Treibwalze 8 wird durch einen Synchronmotor 11 mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Es sei erwähnt, daß zum Antrieb der Spule auch ein Motor dienen kann, der die Spulspindel 6 unmittelbar antreibt und dessen Drehzahl so gesteuert wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spule auch bei steigendem Spulendurchmesser konstant bleibt. Die Drehstrommotoren 9 und 11 erhalten ihre Energie durch Frequenzwandler 12 und 13. Der Synchronmotor 11, der als Spulantrieb dient, ist an den Frequenzwandler 12 angeschlossen, der die einstellbare Frequenz f2 liefert. Der Asynchronmotor 9 wird durch Frequenzwandler 12 betrieben, der mit einem Rechner 15 verbunden ist Das Ausgangssignal 20 des Rechners 15 hängt ab von der Eingabe.
  • Eingegeben werden fortlaufend: die Drehzahl der Spulspindel 6, die durch Meßfühler 18 ermittelt wird; das Ausgangssignal der dem Rechner vorgeschalteten Programmeinheit 19, die vorzugsweise frei programmierbar ist und in der die Spulverhältnisse eingegeben worden sind, die im Verlauf der Spulreise in den einzelnen Phasen mit Präzisionswicklung nacheinander gefahren werden sollen.
  • Mit Vorteil wird auch durch Meßfühler 17 die aktuelle Changiergeschwindigkeit bzw. Doppelhubzahl durch Meßfühler 17 abgetastet und dem Rechner eingegeben. Der Rechner 15 führt einen Soll-/Ist-Wert-Vergleich durch und regelt die Changiergeschwindigkeit der durch Asynchronmotor 9 angetriebenen Changiereinrichtungen auf den Soll-Wert. Soll-Wert der Changiergeschwindigkeit ist der Wert, der sich aus der augenblicklich durch Meßfühler 18 gemessenen Drehzahl der Spulspindel 6, dividiert durch das Spulverhältnis, ergibt, das für die jeweilige Aufwickelphase vorberechnet und dem Rechner 15 durch Programmeinheit 19 eingegeben wird.
  • Die Hauptaufgabe des Rechners 15 besteht darin, diese Sollwertermittlung der Changiergeschwindigkeit durchzuführen.
  • Hierzu erhält der Rechner zunächst einmal durch den Programmspeicher bzw. Programmgeber 19 die vorausberechneten, im Sinne der Erfindung idealen und gespeicherten Spulverhältnisse. Aus jedem dieser idealen Spulverhältnisse und aus dem Ausgangswert z.B. dem oberen Grenzwert (OGC) der Changiergeschwindigkeit errechnet der Rechner jeweils eine "ideate" Spindeldrehzahl. Dem Programmgeber können jedoch auch die zuvor aus den "idealen" Spulverhältnissen unter Berücksichtigung des Ausgangswertes der Changiergeschwindigkeit errechneten Spindeldrehzahlen eingegeben werden, so daß diese Rechenoperation nicht vom Rechner vorgenommen werden muß. Jedenfalls werden die Werte der "idealen" Spindeldrehzahlen mit den aktuellen, durch den Meßfühler 18 ermittelten Spindeldrehzahlen verglichen. Wenn der Rechner Identität der Spindeldrehzahlen feststellt, gibt er als Ausgangssignal 20 den ebenfalls durch Programmgeber 19 vorgegebenen Ausgangswert der Changiergeschwindigkeit als Sollwert dem Frequenzwandler 13 vor. Im folgenden Verlauf der Spulreise vermindert der Rechner diesen Sollwert der Changiergeschwindigkeit proportional zur ständig gemessenen Spindeldrehzahl, die mit wachsendem Spulendurchmesser bei konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit hyperbolisch abnimmt Das vorgegebene "ideale" Spulverhältnis bleibt also während dieser Stufe der Präzisionswicklung konstant Sobald der Rechner nunmehr feststellt daß sich die aktuell gemessene Spindeldrehzahl der durch das nächste als "ideal" vorgegebene Spulverhältnis ermittelten "idealen" Spindeldrehzahl annähert, wird als Ausgangssignal 20 wiederum der Ausgangswert der Changiergeschwindigkeit als Sollwert vorgegeben. Es folgt eine neue Stufe der Präzisionswicklung.
  • Da die Zuliefergeschyrindigkeit des Fadens zu der Spule konstant ist (z.B. Spinnen eines Chemiefadens) und aus diesem Grunde die Oberflächengeschwindigkeit der Spule trotz steigenden Durchmessers konstant bleiben muß, nimmt die Drehzahl der Spulspindel im Verlaufe der Spulreise hyperbolisch ab. Es ist nun weiterhin erforderlich, daß die Fadenspannung des Fadens auf der Spule innerhalb gewisser Grenzen bleibt um einen ordnungsgemäßen Spulenaufbau zu bewirken. Aus diesem Grunde muß die Changiergeschwindigkeit innerhalb vorgegebener, enger Grenzen OGC und UGC bleiben. Dabei wird in jeder Phase P der Spulreise bzw. des Durchmesseraufbaus ein bestimmtes ideales Spulverhältnis K konstant vorgegeben und einprogrammiert. Ein konstantes Spulverhältnis K während einer Aufwickelphase P bedeutet, daß die Changiergeschwindigkeit proportional zur Spindelgeschwindigkeit abnimmt Diese Abnahme der Changiergeschwindigkeit kann nur so lange zugelassen werden, bis der untere Grenzwert UGC der Changiergeschwindigkeit zumindest annähernd erreicht ist Das bedeutet im Diagramm nach Fig. 1 und Fig. 1A, daß der obere Grenzwert OGK des Spulverhältnisses erreicht ist Nunmehr muß die Changiergeschwindigkeit wieder sprunghaft auf ihren oberen Grenzwert OGC erhöht werden. Diese sprunghafte Erhöhung der Changiergeschwindigkeit bedeutet in Fig. 1, Fig. 1A eine sprunghafte Absenkung des Spulverhältnisses K auf seinen unteren Grenzwert UGK.
  • Es ergibt sich hieraus, daß in der geschilderten Ausführunq der obere Grenzwert der Changiergeschwindigkeit eine konstante Größe ist die im Laufe der Spulreise fortlaufend neu eingestellt wird. Sie wird immer dann eingestellt wenn diese Größe in Relation zur aktuellen Spindeldrehzahl einen vorberechneten, idealen Wert annimmt Der untere Grenzwert der Changiergeschwindigkeit ist dagegen lediglich eine rechnerische Größe, die den größten zulässigen Abfall der Changiergeschwindigkeit angibt der in Wirklichkeit jedoch selten oder nie erreicht wird und lediglich bei der Berechnung des oberen Grenzwerts eine Rolle spielt Es sei bemerkt daß das Verfahren auch umgekehrt gesteuert werden kann. Man kann den unteren Grenzwert der Changiergeschwindigkeit als realen, immer wieder angefahrenen Grenzwert vorgeben. Der obere Grenzwert gibt dann den größten zulässigen Sprung der Changiergeschwindigkeit nach oben an. Er wird jedoch in Wirklichkeit nur in Ausnahmesituationen angefahren, wenn dieser obere Grenzwert in Relation zur augenblicklichen Spindeldrehzahl zufällig einen als ideal vorausberechneten Wert hat
  • Wie erwähnt, darf die Fadenspannung nur innerhalb gewisser Grenzen schwanken, so daß der Bereich zwischen den Grenzwerten der Changiergeschwindigkeit OGC und UGC sehr eng ist Das bedeutet weiterhin, daß zwei Spulverhältnisse K1 und K2 der beiden aufeinanderfolgenden Spulphasen P1 und P2 verhältnismäßig dicht beieinander liegen müssen. Trotzdem müssen die aufeinanderfolgenden Spulverhältnisse so ausgewählt werden, daß die Gefahr einer Spiegelbildung nicht besteht Dadurch wird die Zahl der zur Auswahl stehenden günstigen Spulverhältnisse relativ beschränkt und es kann nicht Vermieden werden, daß ein günstiges Spuhrerhältnis für K1 sehr nahe bei einem anderen ungünstigen Spulverhältnis liegt das zu Wulstbildungen führl So war es zB. erforderlich, für K1 ein Spulverhältnis von 4,08631 zu wählen, das bei exakter Einhaltung einen guten Wicklungsaufbau ergibt Dieser gute Wicklungsaufbau wurde bei Nachfahren des Spulverhältnisses im Laborbetrieb auch wirklich erzielt Bei praxisgerechtem Betrieb stellte sich jedoch heraus, daß sich trotz der richtigen Vorausberechnung des Spulverhälftnsses eine sehr starke Wulstbildung zeigte- Messungen aus Spindeldrehzahl und Changiergeschwindigkeit ergaben, daß das Spulverhältnis in Wirklichkeit bei 4,08696 lag. Trotz dieser äußerst geringen Abweichung von nur 0,015% ergab sich mithin ein sehr schlechter Spulenaufbau, hervorgerufen durch die Abweichung des tatsächlich ausgeführten Spulverhältnisses von dem als gut vorausberechneten und eingestellten Spulverhältnis. Erfindungsgemäß wurde nun ohne Erhöhung der Genauigkeitsanforderungen an die Meßdatenerfassung sowie die Einstellung und Regelung der Changiergeschwindigkeit wiederum das erstgenannte Spulverhältnis = 4,08631 eingestellt und außerdem dieser Sol-[wert in einer theoretischen Sinuslinie moduliert. Hierzu wurde der zugehörige Sollwert der Changiergeschwindigkeit bei einer Modulationsfrequenz von 20 pro Minute sinusförmig um ± 0,005% verändert
  • Durch diese elektronisch und elektrisch einfach zu bewirkende Maßnahme konnte die Wulstbildung völlig eliminiert und ein einwandfreier Wicklungsaufbau erzielt werden. Es zeigte sich, daß der Spulenaufbau mit steigender Modulationsfrequenz besser wurde.
  • Fig. 1A zeigt unmaßstäblich die sinusförmige Modulation des Spulverhältnisses mit der Modulationsamplitude (Modulationsbreite) A und einer gewissen Modulationsfrequenz.
  • Im Verlaufe der Spulreise, bei der Spulverhältnisse zwischen 7,1227 und 1,3599 durchfahren wurden, wurde der Wert der Modulationsbreite um 0,1 Promille des jeweiligen Spulverhältnisses gleichmäßig bei jeder Absenkung des Spulverhältnisses angehoben und hierdurch ein guter Spulenaufbau erzielt.
  • Zur Erzielung dieser Modulation der Changiergeschwindigkeit wird der Programmeinheit 19 weiterhin ein Programm zur sinusförmigen Modulation der Changiergeschwindigkeit eingegeben. Dieses Programm kann eine konstante oder variable, z.B. im Laufe der Spulreise zunehmende Modulationsamplitude (Modulationsbreite) vorsehen. Dabei beträgt die Modulationsbreite nach dieser Erfindung jedenfalls weniger als 0,5%, vorzugsweise weniger als 0,1 %. Dabei ist hervorzuheben, daß die Modulationsamplitude möglichst eng gewählt werden sollte, da sich hierdurch die Qualität der Spule verbessert hat. Dabei ist zu berücksichtigen, wie dicht die Spulverhältnisse beieinander liegen müssen, um unzulässige Fadenspannungsänderungen zu vermeiden, trotzdem aber einen guten Spulenaufbau zu erhalten. Je geringer der Unterschied zwischen den Spulverhältnissen ist, desto geringer wird auch die Modulationsbreite gewählt Im allgemeinen beträgt die Modulationsbreite, mit der die Changiergeschwindigkeit verändert wird, weniger als 1 Promille.

Claims (7)

1. Verfahren zum Aufwickeln von Fäden,
insbesondere frisch gesponnenen oder verstreckten Chemiefäden, zu zylindrischen Kreuzspulen in gestufter Präzisionswicklung,
wobei die Changiergeschwindigkeit in jeder Stufe der Präzisionswicklung proportional zur Spindeldrehzahl vermindert und sodann zur Erreichung eines vorgegebenen kleineren Spulverhältnisses (Spindeldrehzahl / Doppelhubzahl) wieder sprunghaft erhöht wird,

dadurch aekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit durch ihren Mittelwert vorgegeben wird und ständig wiederkehrende Abweichungen zugelassen werden, soferm diese Abweichungen A weniger als 0,5% betragen und ständig wiederkehrend mit einer Frequenz von mehr als 5 pro Minute erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Modulationsbreite A des Spulverhältnisses maximal 0,1% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch aekennzeichnet. daß
die Modulationsbreite A des Spulverhältnisses weniger als 0,2 Promille beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3,
dadurch aekennzeichnet. daß
die Modulationsfrequenz größer als 10 pro Minute ist, vorzugsweise größer als 30 pro Minute ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch aekennzeichnet, daß
die Modulation in Abhängigkeit von Störungen, z.B. Schwingungen, Geräuschen erfolgt, die von der Aufwickeleinrichtung ausgehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch aekennzeichnet, daß
die Modulation in Abhängigkeit von dem Aufbau der Spulenoberfläche durch Abtasten der Spulenoberfläche erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch aekennzeichnet, daß
die Modulationsbreite im Verlaufe der Spulreise erhöht wird.
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