WO2007020022A1

WO2007020022A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln einer vielzahl synthetischer fäden

Info

Publication number: WO2007020022A1
Application number: PCT/EP2006/007971
Authority: WO
Inventors: Ulrich Enders
Original assignee: Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2007-02-22
Also published as: JP2009504536A; EP1924726A1; CN101243214A

Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Vielzahl von synthetischen Fäden beschrieben, bei welchen die Fäden in mehreren Fadengruppen gesponnen und zu Spulen aufgewickelt werden. Hierzu werden die Fäden einer der Fadengruppe an einer angetriebenen Spulspindel zu Spulen gewickelt und vor Ablage auf den Spulen mit einer Changierfrequenz hin- und hergeführt. Zur Optimierung der Steuerung beim Aufwickeln der Fadengruppen wird erfindungsgemäß die Changierfrequenz einer ersten Fadengruppe beim Wickeln an einer ersten Spulspindel und zumindest eine Changierfrequenz einer benachbarten Fadengruppe beim Wickeln an einer anderen Spulspindel einer anderen Aufwickeleinheit gemeinsam gesteuert, so dass alle Fäden der Fadengruppen mit identischer Changierfrequenz hin- und hergeführt werden. Zur Durchführung sind die Changierantriebe (17.1-17.4) der benachbarten Aufwickeleinheiten (3.1-3.4) als eine Antriebsgruppe einem Steuergerät (20) zugeordnet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln einer Vielzahl synthetischer Fäden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Vielzahl synthetischer Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der DE 100 45 473 Al bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren werden in mehreren nebeneinander angeordneten Spinnstellen eine Vielzahl von Fäden aus einer Kunststoffschmelze extrudiert. Jede der Spinnstellen enthält hierzu mehrere vorzugsweise in einer Reihenanord- nung nebeneinander angeordnete Spinndüsen, die auf einer Unterseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen aufweisen. Die Spinndüsen sind mit einer Schmelzequelle verbunden, wobei die Polymerschmelze gleichzeitig durch die Düsenbohrungen der Spinndüsen extrudiert werden. Die pro Spinndüse extrudierten FiIa- mentstränge werden nach einer Abkühlung zu einem Faden zusammengeführt, so dass innerhalb einer Spinnstelle mehrere Fäden als eine Fadengruppe gleichzeitig gesponnen werden. Die Fäden der Fadengruppe werden nach der Abkühlung und eventueller Zwischenbehandlung zu Spulen gewickelt. Hierzu ist jeder der Spinnstelle eine Aufwickeleinheit zugeordnet. Die Aufwickeleinheit besitzt eine angetriebene Spulspindel, an welcher die Spulen der Fäden einer Spinnstelle als Fa- dengruppe gleichzeitig gewickelt werden. Zum Verlegen der Fäden während des Aufwickeins ist jeder Spule ein Changierfadenführer zugeordnet, der innerhalb eines Changierhubes den Faden hin- und herführt. Die Changierfadenführer, die die Fäden einer Fadengruppe hin- und herführen, werden gemeinsam als eine Gruppenchangierung mit einer Changierfrequenz angetrieben. Die Aufwickeleinheit bildet somit eine Einheit zum gleichzeitigen Aufwickeln der Fäden einer Fadengruppe. Hierbei kann die Anzahl der Fäden innerhalb der Spinnstelle acht, zehn, zwölf, sechzehn oder noch mehr Fäden betragen.

In der Praxis werden zur Herstellung synthetischer Fäden eine Mehrzahl von Spinnstellen zu einer Gesamtanlage kombiniert, so dass eine Mehrzahl von Aufwickeleinheiten nebeneinander angeordnet sind und jeweils eine Fadengrappe zu Spulen wickelt. Jede Aufwickeleinheit wird separat gesteuert, um innerhalb der Spinnstelle die Fäden der Fadengrappe kontinuierlich aufspulen zu können. In Abhängigkeit von der Anzahl der Spinnstellen innerhalb der Vorrichtung stellt sich somit ein hoher Steuer- und Überwachungsaufwand ein.

Aus der EP 0 644 282 B 1 ist ein weiteres Verfahren zum Aufwickeln einer Vielzahl von synthetischen Fäden bekannt, bei welchen die einzelne Ansteuerung der Aufwickeleinheiten nach Vorgaben einer Referenzstelle erfolgt. In der Referenzstelle wird ein Prozessparameter gemessen und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Aus der Abweichung wird eine Stellgröße generiert, die dann zur Ansteuerung sämtlicher Aufwickeleinheiten genutzt wird. Damit lässt sich bei individueller Steuerung der Aufwickeleinheiten nur der zugeordnete Mess- und Aus- wertungsaufwand reduzieren.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Aufwickeln einer Vielzahl von synthetischen Fäden der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei welchen bzw. bei welcher die Vielzahl von Fäden mit möglichst geringem Steuerungsaufwand zu Spulen gewickelt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Steuerungskonzept zum Wickeln einer Vielzahl von synthetischen Fäden in mehreren Aufwickeleinheiten bereitzustellen, das möglichst effizient und kostengünstig ausgeführt ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung löst sich von dem Vorbehalt, dass die zum Aufspulen einer Fadengruppe maßgebliche Parameter wie die Spindeldrehzahl der Spulspindel und die Changierfrequenz zur Führung der Fäden als eine Einheit zu behandeln und zu beeinflussen sind. Die Erfindung verläßt dieses Prinzip und kombiniert das Aufwickeln mehrerer Fadengruppen steuerungsmäßig miteinander. Hierzu wird die Changierfrequenz einer ersten Fadengruppe beim Wickeln an einer ersten Spulspindel und zumindest eine Changierfrequenz einer benachbarten Fadengruppe beim Wickeln an einer anderen Spulspindel einer anderen Aufwickeleinheit gemeinsam gesteuert. Hierzu sind die Antriebe der Gruppenchangierungen von mehreren benachbarten Aufspuleinheiten elektrisch zu einer Arbeitsgruppe verbunden und über ein gemeinsames Steuergerät ansteuerbar. Dadurch lassen sich die Fäden mehrerer Fadengruppen benachbarter Spinnstellen gleichzeitig zu Spulen aufwi- ekeln, die innerhalb der Arbeitsgruppe dem Steuergerät zugeordneten Antriebe der Gruppenchangierungen werden mit gleicher Frequenz gesteuert, so dass alle Fäden benachbarter Aufwickeleinheiten mit gleichen Changierfrequenzen betrieben werden.

Um einen gleichmäßigen Abzug der Fäden aus den Spinnstellen zu ermöglichen, werden die Fäden einer Fadengruppe an einer Spulspindel mit konstanter Aufwickelgeschwindigkeit und somit einer konstanten Umfangsgeschwindigkeit der Spule aufgewickelt. Mit dem Zuwachs der Spule ist es daher erforderlich, dass die Drehzahl der Spulspindel kontinuierlich dem Spulendurchmesser der gewickelten Spulen angepasst wird. Dabei stellen sich während des Aufwickeins sogenannte kritische Spulverhältnisse ein, die bei Ablage der Fäden auf der Spule zu soge- nannten Bildwicklungen fuhren. Derartige Bildwicklungen werden erreicht, wenn das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Spulspindel und der Changierfrequenz bestimmte Werte annimmt, die auch als sogenannte kritische Spulverhältnisse bezeichnet werden. Zur Vermeidung derartiger kritischer Spulverhältnisse lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Weiterbildungen nach Anspruch 2 und 3 verbessern. Dabei wird zumindest die Drehzahl der Spulspindeln für jede der Fadengruppen separat überwacht und mit der jeweiligen Changierfrequenz der Fadengruppe abgeglichen. Um das Eintreten von kritischen Spulverhältnissen an einer der Spulspindeln zu vermeiden, wird vor Erreichen eines kritischen Spul- Verhältnisses die Changierfrequenz aller Fadengruppen kollektiv verändert. Damit wird das Aufwickeln der Fäden aller Fadengruppen mit einer geänderten Changierfrequenz fortgeführt, so daß das kritische Spulverhältnis umgangen werden kann.

Hierbei lässt sich die Verfahrensvariante noch dadurch verbessern, dass alle in einer Kontrollelektronik hinterlegten kritischen Spulenverhältnisse nach ihrer Gefährlichkeit klassifiziert sind, so dass bei einem Abgleich mit einem Ist-Wert eines Spulverhältnisses in jedem Fall an der Aufwickeleinheit eine Änderung bewirkt wird, bei welcher der gefährlichste "Spiegel" bevorsteht.

Alternativ ist jedoch auch möglich, vor Erreichen eines kritischen Spulverhältnisses an einer der Spulspindeln die Changierfrequenz der betreffenden Fadengruppe unabhängig von der Changierfrequenz der benachbarten Fadengruppen zu verändern. Insbesondere können damit Spulenwechsel an einer Aufwickeleinheit vor Erreichen eines kritischen Zustandes eingeleitet werden, der beispielsweise durch kollektive Änderung der Changierfrequenz an allen Aufwickeleinheiten nicht umgangen werden kann, da die Kollektivänderung bei einer anderen Aufwickeleinheit ebenfalls zu einem kritischen Spulverhältnis geführt hätte.

Zur Vermeidung gegenseitiger unzulässiger Beeinflussungen beim Wickeln der Fadengruppen ist die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens beson- ders vorteilhaft, bei welcher zu jeder Fadengruppe aus den jeweiligen Drehzahlen der Spulspindel und der Changierfrequenz die momentanen Spulverhältnisse ermittelt werden. Nach Abgleich der momentanen Spulverhältnisse mit hinterlegten kritischen Spulverhältnissen lassen sich aus dem jeweiligen Differenzen die kriti- sehen Grenzbereiche herausfiltern, die durch eine kollektive Ansteuerung noch beherrschbar sind oder die einen Eingriff in die einzelne Fadengruppe erfordert.

Die Verfahrensvariante, bei welcher die Größe der Änderung der Changierfrequenz vor Ausführung in Abhängigkeit aller Spulverhältnisse der Fadengruppen- Wicklungen bestimmt wird, ist besonders vorteilhaft, um in keiner der Aufspuleinheiten einen Sprung in einen kritischen Bereich zu erhalten. Die Changierfrequenzänderungen können dabei durch minimale oder maximale Ablegewinkel begrenzt sein, wobei die Änderung der Changierfrequenz sowohl negativ als auch positiv ausgewählt werden können.

Um möglichst große Drehzahlbereiche während des Aufwickeins der Fadengruppen zu durchlaufen, ist die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt verwendet, bei welchem die Changierfrequenz der Fadengruppen während des Wickeins überlagert durch ein oder mehrere Steuerprogramme nach vor- gegebenen Steuerzyklen verändert wird. Derartige Steuerprogramme ermöglichen eine überlagerte Änderung der Changierfrequenz nach bestimmten Steuerzyklen. Dabei wird die Changierfrequenz innerhalb eines Grenzbereiches stetig erhöht und abgesenkt, was in der Fachwelt auch als "wobbeln" bezeichnet wird. Dabei lassen sich die Änderungsamplitude und die Änderungsfrequenz der Changierfre- quenzänderungen individuell vorgeben, um bestimmte Spulzustände zu erhalten.

Die Änderung eines Steuerzyklus mit vorbestimmter Änderungsamplitude und Änderungsfrequenz wird bevorzugt vor Erreichen eines kritischen Spulverhältnisses oder bei Erreichen eines kritischen Grenzbereiches beim Wickeln einer der Fadengruppen vorgenommen. Eine weitere Verbesserung lässt sich dadurch erreichen, dass zu jeder Fadengruppe während des Wickeins zu Spulen mehrere Wickelparameter erfasst und separat überwacht werden. Aus den momentanen Wickelparametern wird dann der Steuerzyklus zur überlagerten Änderung der Changierfrequenz festgelegt. Als Wickel- parameter können hierbei Fadentiter eines Fadens, die Filamentanzahl eines Fadens, der Filamentquerschnitt, die Fadenbeschaffenheit, die Ablegewinkel oder eine Fadenspannung berücksichtigt werden.

Zur Durchführung des erfmdungsgemäßen Verfahrens weist die erfindungsgemä- ße Vorrichtung ein Steuergerät auf, welches zur kollektiven Steuerung der Antriebe der Gruppenchangierungen mit mehreren Antrieben mehrerer benachbarter Aufspuleinheiten gekoppelt ist. Hierbei bilden die Antriebe der Changierungen mehrerer benachbarter Aufspuleinheiten eine Antriebsgruppe.

Um alle der Antriebsgruppe betreffenden Steuerungsaufgaben zentral ausführen zu können, wird des weiteren vorgeschlagen, dem Steuergerät eine Gruppensteuereinrichtung zuzuordnen, welche mit mehreren den Aufspuleinheiten zugeordneten Sensoreinrichtungen verbunden ist. Damit lassen sich beim Erkennen kritischer Spulverhältnisse in einer der Aufwickeleinheiten die Information innerhalb der Grüppensteuereinrichtung unmittelbar in ein Steuersignal zur Veränderung der Changierfrequenz umwandeln.

Die Sensoreinrichtung weist zumindest pro Aufspuleinheit eine den Spulspindeln zugeordneten Drehzahlsensor auf, durch welchen die Drehzahlen der Spulspindel der Gruppensteuereinrichtung zuführbar sind.

Um möglichst innerhalb der Arbeitsgruppe einen Abgleich aller Spulverhältnisse beim Wickeln der Fadengruppen zu erhalten, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher die Gruppensteuer- einrichtung eine Kontrollelektronik enthält, durch welche zu jeder der Spulspindeln ein Spulenverhältnis aus der momentanen Spindeldrehzahl und eine den Spindeldrehzahlen zugeordneten Changierfrequenz bestimmbar ist. Durch Vergleiche mit hinterlegten kritischen Spulverhältnissen lassen sich somit unmittelbar aus dem Vergleich Steuerbefehle generieren.

Um unabhängig von der Überwachung der Spulverhältnisse eine möglichst ungestörte Aufwicklung der Fäden zu ermöglichen, enthält die Gruppensteuereinrichtung eine Steuerelektronik, durch welche hinterlegte Steuerprogramme zur Veränderung der Changier der Antriebsgruppe ausfuhrbar sind. Damit lassen sich herkömmliche Spiegelstörverfahren in einfacher Art und Weise kollektiv den Aufwi- ckeleinheiten aufgeben.

Da bei dem Aufwickeln von einer Vielzahl von Fäden in mehreren Aufwickeleinheiten einzelne Fadenbrüche innerhalb einzelner Spinnstellen nicht gänzlich auszuschließen sind, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung be- sonders vorteilhaft, bei welcher innerhalb der Arbeitsgruppe zwischen den Changierantrieben und dem Steuergerät jeweils ein Schaltgerät zur Unterbrechung der Verbindung vorgesehen ist und daß die den Changierantrieben zugeordneten Schaltgeräte mittels der Gruppensteuereinrichtung steuerbar sind. Damit können einzelne Antriebe einzelner Aufwickeleinheiten unabhängig von den benachbarten Aufwickeleinheiten aus dem Antriebsstrang getrennt werden, um beispielsweise einen Spulwechsel aufgrund eines Fadenbruchs an der betreffenden Aufwickeleinheit ausführen zu können. Diese Ausbildung der Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft, um kritische Spulverhältnisse ohne eine kollektive Änderung der Changierfrequenz zu vermeiden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht des Ausfuhrungsbeispiels der erfindungs- gemäßen Vorrichtung Fig. 2 schematisch eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 ohne vorgelagerter Spinnstellen

Fig. 3 Diagrammdarstellung über den Verlauf der Changierfrequenz in Abhängigkeit vom Spulendruchmesser

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch gezeigt. In Fig. 1 ist die Vorrichtung komplett in einer Seitenansicht dargestellt. Demgegenüber zeigt Fig. 2 eine Seitenansicht der unterhalb der Spinnstellen angeordneten Aufwickeleinrichtungen. Die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Figuren inso- weit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Fig. gemacht ist.

Die Vorrichtung weist zum Schmelzspinnen und Aufwickeln einer Vielzahl von Fäden mehrere nebeneinander angeordnete Spinnstellen auf, die zu einer Maschinenlängsseite nebeneinander angeordnet sind. Die Zeichnungsebene der in Fig. 1 dargestellten Seitenansicht läuft dabei quer zu der Maschinenlängsseite und die Zeichenebene der Fig. 2 verläuft parallel zur Maschinenlängsseite. In Fig. 2 sind insgesamt vier Aufwickeleinheiten dargestellt, die den Spinnstellen nachgeordnet sind. Die Anzahl der Spinnstellen ist beispielhaft. Üblicherweise weisen derartige Spinnvorrichtungen eine größere Anzahl von Spinnstellen auf. Es ist jedoch auch möglich, bei sogenannten Kleinanlagen nur wenige Spinnstellen zur Herstellung von synthetischen Fäden zu verwenden.

Zur Erläuterung einer Spinnstelle und der Spinnstelle zugeordneten Aufwickeleinheit wird zunächst Bezug zu der Fig. 1 genommen. Hierbei ist die Spinnstelle mit dem Bezugszeichen 1.1 und die der Spinnstelle 1.1 zugeordnete Aufwickeleinheit mit dem Bezugszeichen 3.1 gekennzeichnet. Die Spinnstelle 1.1 weist einen Spinnbalken 5 auf, an dessen Unterseite mehrere Spinndüsen 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 gehalten sind. Innerhalb des Spinnbalkens 5 sind weitere hier nicht näher dargestellte Schmelzezuführungseinrichtungen vorgese- hen, wobei der Spinnbalken 5 beheizbar ausgebildet ist. Der Spinnbalken 5 ist mit einer Schmelzezuführung 4 verbunden, durch welche eine Polymerschmelze von einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle zugeführt und auf die Spinndüsen 6.1 bis 6.4 verteilt wird. Jede der Spinndüsen 6.1 bis 6.4 enthält an einer Unterseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen, durch welche die zugeführte Polymer- schmelze extrudiert wird. Jede der Düsenbohrungen der Spinndüsen 6.1 bis 6.4 führt zu einem Filamentstrang, so dass pro Spinndüse 6.1 bis 6.4 jeweils eine Fi- lamentschar 7.1 bis 7.4 extrudiert wird.

Als Schmelzequelle könnte beispielsweise der Spinnstelle ein Extruder oder un- mittelbar eine Polymerisationsanlage vorgeschaltet sein, wobei alle Spinnstellen innerhalb der Anlage oder eine Gruppe von Spinnstellen an einer Schmelzequelle angeschlossen sind.

Die durch die Spinndüsen 6.2 bis 6.4 extrudierten Filamentscharen 7.1 bis 7.4 werden in einer unterhalb des Spinnbalkens 5 angeordneten Kühleinrichtung 9 abgekühlt und über einen Fadenführer 10 jeweils zu einem Faden zusammengeführt. Der Fadenführer 10 ist vorzugsweise mit einer Präparationseinrichtung gekoppelt, um einen Zusammenhalt der Filamente innerhalb des Fadens zu gewährleisten. In de Spinnstelle 1.1 werden somit insgesamt die vier Fäden 8.1 bis 8.4 als eine Fadengruppe 2.1 gleichzeitig hergestellt. Die Anzahl der pro Spinnstelle als eine Fadengruppe hergestellten Fäden ist ebenfalls beispielhaft. Grundsätzlich können auch eine größere Anzahl von Fäden in einer Spinnstelle erzeugt werden. So lassen sich vorzugsweise zehn, zwölf oder sechzehn Fäden in einer Spinnstelle gleichzeitig herstellen. Zum Aufwickeln der kontinuierlich gesponnenen Fäden 8.1 bis 8.4 wird die Fadengruppe 2.1 der Aufwi ekel einheit 3.1 zugeführt. Die Aufwickel einheit 3.1 weist hierzu eine Gruppenchangierung 13.1, eine Andrückwalze 14 sowie eine Spulspindel 15.1 auf. An der Spulspindel 15.1 werden die Fäden 8.1 bis 8.4 parallel gleichzeitig zu den Spulen 25.1 bis 25.4 gewickelt. Dabei wird die Spulspindel 15.1 durch einen Spindelantrieb 19.1 derart angetrieben, dass die Fäden 8.1 bis 8.4 mit jeweils im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit der Spulen 25.1 bis 25.4 aufgewickelt werden.

Zur Bildung von Kreuzspulen enthält die Gruppenchangierung 13.1 jeweils pro Faden eine Changiereinheit, durch welchen die Fäden 8.1 bis 8.4 innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt werden. Die Führungsmittel der Gruppenchangierung 13.1 werden mit einem Changierantrieb 17.1 angetrieben, so dass jeder der Fäden 8.1 bis 8.4 mit gleicher Changierfrequenz geführt wird. Zur AbIa- ge werden die Fäden 8.1 bis 8.4 vor Auflauf auf die Spulen 25.1 bis 25.4 am Umfang der Andrückwalze 14 geführt, wobei die Andrückwalze 14 mit Kontakt an den Spulen 25.1 bis 25.4 anliegt. Die Andrückwalze 14 ist der Walzenantrieb 18 zugeordnet, wobei der Walzenantrieb 18 insbesondere in den Spulwechselphasen die Andrückwalze 14 mit im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit antreibt.

Zum kontinuierlichen Aufwickeln der Fadengruppe 2.1 ist an der Aufwickeleinheit 3.1 ein Spulenrevolver 16 vorgesehen, welcher eine zweite Spulspindel 15.2 trägt. Dem Spulenrevolver 16 ist ein Drehantrieb 26 zugeordnet, durch welchen der Spulenrevolver 16 während des Aufwickeins der Fäden 8.1 bis 8.4 oder zum Spulenwechsel angetrieben wird. Der Spulspindel 15.2 ist der Spindelantrieb 19.2 zugeordnet.

Zur Steuerung der Antriebe der Aufwickeleinheit 3.1 sind dem Walzenantrieb 18, den Spindelantrieben 19.1 und 19.2 sowie dem Drehantrieb 26 jeweils Einzelsteuergeräte 23.1 bis 23.4 zugeordnet. Die Einzelsteuergeräte 23.1 bis 23.4 sind mit einer Gruppensteuereinrichtung 22 gekoppelt. Der Changierantrieb 17.1 der Aufwickeleinheit 3.1 ist demgegenüber mit mehreren Changierantrieben benachbarter Aufwickeleinheiten zu einer Antriebsgruppe verbunden und einem Steuergerät 20 zugeordnet. Das Steuergerät 20 wird als Gruppenumrichter somit gleichzeitig zur Ansteuerung mehrerer Changierantriebe. Das Steuergerät 20 ist mit der Gruppensteuereinrichtung 22 verbunden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind mehrere Aufwickeleinheiten an der Maschinenlängsseite nebeneinander angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind insge- samt vier Aufwickeleinheiten gezeigt, die mit dem Bezugszeichen 3.1 bis 3.4 gekennzeichnet sind. Jeder der Aufwickeleinheit 3.1 bis 3.4 ist jeweils eine Spinnstelle vorgeordnet, wobei die Spinnstellen identisch zu der Spinnstelle 1.1 ausgebildet sind. Somit wird jeder Aufwickeleinheit 3.1 bis 3.4 jeweils eine Fadengruppe mit jeweils vier Einzelfäden zugeführt. Die Aufwickeleinheit 2.1 wickelt die Fäden der Fadengruppe 2.1, die Aufwickeleinheit 3.2 die Fadengruppe 2.2, die Aufwickeleinheit 3.3 die Fadengruppe 2.3 und die Aufwickeleinheit 3.4 die Fadengruppe 2.4 zu jeweils vier Spulen auf. Die Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 sind im Aufbau identisch ausgebildet, so daß jede der Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 jeweils eine Gruppenchangierung 13.1 bis 13.4 zur Changierung der Fäden auf- weist. Die Changierantriebe 17.1 bis 17.4 der Gruppenchangierungen 13.1 bis 13.4 sind dabei elektrisch zu einer Antriebsgruppe zusammengefasst und mit dem Steuergerät 20 gekoppelt, so dass jeder der Changierantriebe 17.1 bis 17.4 mit identischer Changierfrequenz betrieben wird. Das Steuergerät 20 wird über die Gruppensteuereinrichtung 22 gesteuert.

Die Gruppensteuereinrichtung 22 ist mit mehreren Sensoreinrichtungen verbunden, die den Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 zugeordnet sind. Die Sensoreinrichtungen weisen dabei einen Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl der im Betrieb befindlichen Spulspindel auf. Somit ist der Aufwickeleinheit 3.1 der Drehzahlsensor 24.1, der Aufwickeleinheit 3.2 der Drehzahlsensor 24.2, der Aufwickeleinheit 3.3 der Drehzahlsensor 24.3 und der Aufwickeleinheit 3.4 der Drehzahlsensor 24.4 zugeordnet. Die Sensorsignale werden der Gruppensteuereinrichtung 22 aufgegeben, die bildliche Darstellung der Drehzahlsensoren 24.1 bis 24.4 in Fig. 2 ist nur schematisch gezeigt. Die Drehzahlsensoren sind üblicherweise in der Nähe der Spulspindel platziert, um die Drehzahlen zu erfassen.

Zwischen dem Steuergerät 20 und den Changierantrieben 17.1 bis 17.4 ist jeweils ein Schaltgerät zwischengeschaltet, durch welches jeder der Changierantriebe 17.1 bis 17.4 unabhängig voneinander von dem Antriebsstrang getrennt werden kann. So ist das Schaltgerät 21.1 zwischen dem Changierantrieb 17.1 und dem Steuergerät 20 angeordnet. Dementsprechend ist das Schaltgerät 21.2 dem Changierantrieb 17.2, das Schaltgerät 21.3 dem Changierantrieb 17.3 und das Schaltgerät 21.4 dem Changierantrieb 17.4 zugeordnet. Die Schaltgeräte 21.1 bis 21.4 sind über eine Steuerleitung mit der Gruppensteuereinrichtung 22 verbunden. Die Gruppensteuereinrichtung 22 enthält eine Kontrollelektronik 27 und eine Steuer- elektronik 28, die miteinander gekoppelt sind. Hierbei werden der Kontrollelektronik 27 die Drehzahlsignale der Drehzahlsensoren 24.1 bis 24.4 aufgegeben, um ein montanes Spulen Verhältnis zu den Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 zu bestimmen. Als Spulverhältnis (K- Wert) versteht man das Verhältnis der Drehzahl der Spulspindel zur Changierfrequenz. Bei einer sogenannten wilden Wicklung er- folgt der Spulenaufbau bei konstanter Spulenumfangsgeschwindigkeit und bei konstanter Changiergeschwindigkeit. Daraus folgt, dass das Spulenverhältnis mit zunehmendem Spulendurchmesser und damit abnehmender Drehzahl der Spulspindel stetig abnimmt. Dabei können sogenannte Bildwicklungen (Spiegel) entstehen, wenn das Spulverhältnis ganzzahlig wird oder Werte annimmt, die sich um einen großen Bruch vom nächsten ganzzahligen Spulverhältnis unterscheiden. Bildwicklungen, bei welchem die Fadenlagen unmittelbar aufeinander liegen, führen jedoch zu instabilen Spulaufbauten, so dass derartige Zustände beim Aufwickeln der Fäden vermieden werden.

Anhand der signalisierten Drehzahlen der Spulspindeln der Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 kann aus der kollektiv vorgegebenen Changierfrequenz zu jeder Fa- dengruppe 2.1 bis 2.4 das momentane Spulenverhältnis bestimmt werden. Hierzu sind der Kontrollelektronik 27 beispielsweise Wertetabellen mit den kritischen Spulverhältnissen vorgegeben und hinterlegt.

Für den Fall, dass der Spulvorgang in der Aufwickeleinheit 3.2 beim Aufwickeln der Fäden der Fadengruppe 2.2 sich einem kritischen Spulenverhältnis nähert, wird über die Steuerelektronik 28 innerhalb der Gruppensteuereinrichtung 22 ein Steuersignal generiert und dem Steuergerät 20 aufgegeben. Das Steuergerät 20 führt zu einer Changierfrequenzänderung in den zugeordneten Changierantrieben 17.1 bis 17.4, so dass jede der Gruppenchangierungen 13.1 bis 13.4 in den Aufwickeleinheiten 3.1 bi 3.4 mit geänderter Changierfrequenz betrieben werden.

Für den Fall, dass die Überwachung der Spulverhältnisse beispielsweise in der Aufwickeleinheit 3.3 einen derart kritischen Zustand erwarten lässt, der sich nicht durch eine kollektive Änderung der Changierfrequenz überwinden lässt, wird über die Steuerelektronik 28 das Schaltgerät 21.3 aktiviert, um die Verbindung zwischen dem Changierantrieb 17.3 und dem Steuergerät 20 zu trennen. Damit wird der Changierantrieb 17.3 und damit die Gruppenchangierung 13.3 aus dem Antriebsstrang herausgenommen und an der Aufwickeleinheit 3.3 läßt sich ein Spu- lenwechsel ausführen. Diese Situation wird auch vorteilhaft bei Feststellung eines Fadenbruchs in einer der Aufwickeleinheiten vorgenommen, so dass die Aufwicklung der benachbarten Fadengruppen durch die benachbarten Aufwickeleinheiten ungestört fortgesetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere auch geeignet, um neben der kollektiven Steuerung der Changierantriebe 17.1 bis 17.4 überlagerte Steuerprogramme auszuführen, um sogenannte Spiegelstörverfahren synchron in allen Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 ausfuhren zu können. Hierzu wird über die Steuerelektronik 28 dem Steuergerät 20 entsprechende Steuersignale zugeführt, so dass bestimmte Steuerzyklen zur Veränderung der Changierfrequenz ausführbar sind. In Fig. 3 ist die Abhängigkeit der Changierfrequenz in Abhängigkeit von dem Spulendurchmesser in einem Diagramm aufgetragen. Die Changierfrequenz ist hierbei auf der Ordinate aufgetragen. Die Abszisse kennzeichnet den zunehmenden Spulendurchmesser und somit die sich verändernde Spindeldrehzahl. Zu- nächst wird zur Ansteuerung der Changierantriebe 17.1 bis 17.4 ein Grundwert vorgegeben. Der Grundwert der Changierfrequenz ist mit dem Großbuchstaben Co gekennzeichnet. Überlagert zu dem Grundwert wird mittels eines Steuerzyklus eine Wobbelung der Changierfrequenz mit einer Amplitude A₁ und einer Änderungsfrequenz fi aufgeprägt. Für den Fall, dass sich während des Aufwickeins einer der Fadengruppe ein kritischer Zustand bevorsteht, der in dem Diagramm mit dem Buchstaben K gekennzeichnet ist, erfolgt eine Änderung des Steuerzyklus. Hierzu wird die Änderungsamplitude sowie die Änderungsfrequenz in diesem Ausführungsbeispiel erhöht, so dass eine Wobbelung mit der Amplitude A₂ und der Frequenz f₂ überlagert stattfindet. Nachdem der kritische Zustand durchlaufen ist, wird der ursprüngliche Steuerzyklus zur Veränderung der Changierfrequenz wieder eingenommen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich alternativ der Grundwert der Changierfrequenz zur Überwindung des kritischen Zustandes ab- senken. Hierzu wird der Grundwert Co vor Erreichen des kritischen Spulverhältnisses zum Zeitpunkt Ky auf einen Wert Cs abgesenkt. Nun wird der kritische Zustand mit der abgesenkten Changierfrequenz Cs durchlaufen und nach Überwindung des kritischen Spulverhältnisses zum Zeitpunkt K_N wieder auf den ursprünglichen Grundwert Co angehoben.

Überlagert zu der Changierfrequenzabsenkung kann der Steuerzyklus mit der Amplitude A₁ und der Frequenz f₂ fortgeführt werden. Alternativ lassen sich beide Maßnahmen koppeln, so dass sowohl die Grundfrequenz der Changierung und der Steuerzyklus verändert werden. Da bei einer Mehrzahl von Aufspuleinheiten durchaus mehrere kritische Spulverhältnisse zusammen treffen könnten, wird die Änderung der Changierfrequenz in ihrer Höhe in Abhängigkeit von allen Spulverhältnissen der Wicklungen der Aufspuleinheit vor jeder Umsetzung bestimmt. So lassen sich beispielsweise die Amplitude A₂ und Frequenz f₂ individuell in ihrer Größe dem jeweiligen Gesamtzustand anpassen. Dabei lässt sich gleichzeitig eine Gewichtung der Spulverhältnisse nach ihrer Gefährlichkeit noch berücksichtigen, die der Kontrollelektronik hinterlegt ist.

Die in Fig. 3 dargestellten Änderungen der Changierfrequenz erfolgt hierbei jeweils kollektiv für alle Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4. Insoweit werden die Fäden der Fadengruppen 2.1 bis 2.4 mit im wesentlichen identischen Spulverhältnissen zu Spulen aufgewickelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch noch dadurch verbessern, in dem die mittleren Ablegewinkel zur Bildung einer Spule erfasst werden um daraus die zu vermeidenden kritischen Spulverhältnisse zu ermitteln. Ebenso können mehrere Wickelparameter wie Titer, Filamentzahl, Filamentquerschnitt, Fadenglätte berücksichtigt werden, um daraus die Wobbeiparameter (Höhe, Frequenz ) bzw. Ablegewinkelgrenzen zu berechnen.

Ebenso sind Aktivierungen der Steuerprogramme bzw. Änderungen der Steuerzyklen über Signale einer Durchmesserzuwachskontrolle oder alternativ über eine Fadenspannungsmessung möglich.

Desweiteren lassen sich die zur Vermeidung von Bildwicklungen ausgeführten Steuerprogramme dadurch verbessern, indem eine Veränderung der durch die Andrückwalze erzeugten Anpresskraft mit einbezogen wird. So lässt sich bei- spielsweise durch eine pneumatische Umschaltung der Anpresskraft zwischen zwei Werten gekoppelt oder überlagert mit einem Steuerprogramm ausführen. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zwischen der Spinnstelle 1.1 und der Aufwickeleinheit 3.1 jeweils eine Behandlungseinrichtung 11 angeordnet sein. In Fig. 1 ist die Behand- lungseinrichtung 11 schematisch durch die strichpunktiert dargestellten Galetten 12.1 und 12.2 dargestellt. Die den Aufwickeleinheiten 3.1 bis 3.4 vorgeordneten Behandlungseinrichtungen sind vorzugsweise identisch ausgebildet, wobei der Aufbau der Behandlungseinrichtungen 11 grundsätzlich vom Typ und Art des hergestellten Fadens abhängen. So lässt sich die Behandlungseinrichtung 11 derart ausbilden, dass vororientierte, teilverstreckte oder vollverstreckte Fäden erzeugt werden.

Bezugszeichenliste

1.1 Spinnstelle

2.1 . .. 2.4 Fadengruppe

3.1 . .. 3.4 Aufwickeleinheit

4 S chmelzezuführung

5 Spinnbalken

6.1 . .. 6.4 Spinndüse

7.1 . .. 7.4 Filamentschar

8.1 . .. 8.4 Fäden

9 Kühleinrichtung

10 Fadenfuhrer

11 Behandlungseinrichtung

12.1, 12.2 Galetten

13.1 ... 13.4 Gruppenchangierung

14 Andrückwalze

15.1, 15.2 Spulspindel

16 Spulrevolver

17.1 ... 17.4 Changierantrieb

18 Walzenantrieb

19.1, 19.2 Spindelantrieb

20 Steuergerät

21.1 . ... 21.4 Schaltgerät

22 Gruppensteuereinrichtung

23.1 . .. 23.4 Einzelsteuergerät

24.1 . .. 24.4 Drehzahlsensor

25.1 . .. 25.4 Spulen

26 Drehantrieb

27 Kontrollelektronik

28 Steuerelektronik

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufwickeln einer Vielzahl von synthetischen Fäden, bei welchem die Fäden in mehreren Fadengruppen gesponnen werden, bei welchem die Fäden nach dem Spinnen in mehreren Fadengruppen durch mehrere Aufwickeleinheiten zu Spulen gewickelt werden, wobei die Fäden einer der Fadengruppen in einer der Aufwickeleinheiten gemeinsam an einer angetriebenen Spulspindel zu Spulen gewickelt und vor Ablage auf den Spu- len mit einer Changierfrequenz hin- und hergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierfrequenz einer ersten Fadengruppe beim Wickeln an einer ersten Spulspindeln einer ersten Aufwickeleinheit und zumindest eine Changierfrequenz einer benachbarten Fadengruppe beim Wickeln an einer anderen Spulspindel einer anderen Aufwickeleinheiten gemeinsam gesteuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Drehzahlen der Spulspindeln für jede der Fadengruppen separat überwacht werden und dass vor Erreichen eines kritischen Spulverhältnisses an einer der Spulspindeln die Changierfrequenzen aller Fadengruppen geändert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Drehzahlen der Spulspindeln für jede der Fadengruppen separat überwacht werden und dass vor Erreichen eines kritischen Spulverhältnisses an einer der Spulspindeln die Changierfrequenz der betreffenden Fadengruppe unabhängig von den Changierfrequenzen der weiteren Fadengruppen geändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung der betreffenden Fadengruppe abgebrochen und nach einem Spulenwechsel fortgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Fadengruppe aus den jeweiligen Drehzahlen der Spulspindeln und der Changierfrequenz die momentanen Spulverhältnisse ermittelt werden, dass die momentanen Spulverhältnisse mit hinterlegten kritischen Spulverhältnissen verglichen werden und dass nach Vergleich aller Differenzen bei Erreichen eines kritischen Grenzbereiches eine Änderung der Changierfrequenz einer oder aller Fadengruppen erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Changierfrequenz vor Durchführung in ihrer Größe in Abhängigkeit aller Spulverhältnisse der Wicklungen der Aufspuleinheiten bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierfrequenz der Fadengruppen während des Wickeins überlagert durch ein oder mehrere Steuerprogramme nach vorgegeben Steuerzyklen verändert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen eines kritischen Spulenverhältnisses oder bei Erreichen eines kritischen Grenzbereiches beim Wickeln einer der Fadengruppen der vorbestimmte

Steuerzyklus der Changierfrequenz geändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder der Fadengruppen während des Wickeins zu Spulen mehrere Wickelpara- meter erfasst und separat überwacht werden und dass aus den momentanen Wickelparameter ein die überlagerte Änderung der Changierfrequenz bestimmter Steuerzyklus festgelegt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit mehreren Spinnstellen (1.1) zum Schmelzspinnen der Fäden mehrerer Fadengruppen (2.1 - 2.4) und mit mehreren Aufwickeleinheiten (3.1 - 3.4) zum Aufwickeln der Fäden mehrerer Fadengruppen (2.1 - 2.4), wobei jede der Aufwickel einheit (3.1 - 3.4) eine angetriebene Spulspindel (15.1) und zumindest eine angetriebene Gruppenchangierung (13.1) aufweist, da- durch gekennzeichnet, dass die Antriebe (17.1 - 17.4) der Gruppenchangie- rungen (13.1 - 13.4) von mehreren benachbarten Aufwickeleinheiten (3.1 - 3.4) elektrisch zu einer Antriebsgruppe verbunden sind und dass den Antrieben (17.1 - 17.4) innerhalb der Antriebsgruppe ein Steuergerät (20) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuergerät (20) eine Gruppensteuereinrichtung (22) zugeordnet ist und dass die Gruppensteuereinrichtung (22) mit mehreren den Aufwickeleinheiten (3.1 - 3.4) zugeordnete Sensoreinrichtungen (24.1 - 24.2) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtungen zumindest pro Aufwickeleinheit (3.1 - 3.4) einen den Spulspindeln (15.1) zugeordneten Drehzahlsensor (24.1 - 24.4) aufweisen, durch welchen die Drehzahlen der Spulspindeln (15.1) der Gruppensteuereinrich- tung (22) zuführbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtung (22) eine Kontrollelektronik (27) enthält, durch welche zu jeder der Spulspindeln (15.1) ein Spulenverhältnis aus der momentanen Spindeldrehzahl und eine den Spindeldrehzahlen zugeordneten Changierfrequenz bestimmbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtung (22) eine Steuerelektronik (28) enthält, durch welche hinterlegte Steuerprogramme zu Veränderung der Changier- frequenz der Antriebsgruppe (13.1 - 13.4) ausführbar sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Antriebsgruppe zwischen den Changierantrieben (13.1 - 13.4) und dem Steuergerät (20) jeweils ein Schaltgerät (21.1 - 21.4) zur Un- terbrechung der Verbindung vorgesehen ist und dass die den Changierantrieben (13.1 - 13.4) zugeordneten Schaltgeräte (21.1 - 21.4) mittels der Gruppensteuereinrichtung (22) steuerbar sind.