DE2054627A1 - Verfahren und "Vorrichtung zum Uberkopfwickeln von Garnkorpern - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREtSLER DR.-INO. SCHDNWALD DR. ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH KDLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 5. November 1970 Ke/Ax/Re

FIBER INDUSTRIES, INC. Charlotte, North Carollna_f (U.S.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum überkopfwickeln von Garnkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickeln von Garnkörpern, insbesondere aus synthetischen polymeren Fäden oder Garnen, insbesondere das Wickeln solcher Fäden in Form von Garripaokungen auf Bobinen, die auf rotierende Spindeln aufgesetzt sind, in üblichen Streckvorrichtungen oder anderen Überkopfspulmaschinen des Typs, bei dem die Fäden den Spindeln Über rotierende Verarbeitungsrollen zugeführt und die fertigen Garnkörper vor der Abnahme zum Stillstand gebracht und die leeren Spulen vom Stillstand zu einer ersten geeigneten Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht werden, nachde» die Fäden an den Spulen befestigt worden sind, um sich mit ihnen zu drehen.

Der Ausdruck "Vorrichtung der beschriebenen Art" wird nachstehend zur Bezeichnung solcher Vorrichtungen verwen-r det.

Überkopfspulmaschinen können beispielsweise eine Ringläufer-Garnführung um Jede Spindel aufweisen oder a]s Glockenspinnmaschine ausgebildet sein, aber zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung wird angenommen, daß die Vorrichtung eine Ringlaufer-Garnführunc hat, obwohl die Erfindung natürlich auch auf andere Formen von überkopfspul-

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maschinen anwendbar 1st, Der mit diesen Maschinen gebildete Garnkörper ist gewöhnlich kegelförmig auslaufend.

Ferner werden der Einfachheit halber die Rolle oder die zusammenwirkenden Rollen, die den laufenden Faden unmittel bar vor der Aufnahme auf dem Garnkörper ergreifen, nachstehend als "Streckrollen" bezeichnet, obwohl, wie bereits erwähnt, die Erfindung auf die verschiedensten Vorrichtungen rieben Streckvorrichtungen anwendbar ist. Unter "Strecken" oder "Verstrecken" 1st zu verstehen, daß ein . Faden aus synthetischem Polymermaterial verstreckt wird, um eine Orientierung der Moleküle längs der Padenachse au bewirken und auf diese Weise die Bruchfestigkeit des Fadens zu steigern.

Der Faden kann zwisehen dem Spalt von zwei zusammenwirkenden "Streckrollen" durchlaufen oder um eine einzelne Rolle oder um ein Paar zusammenwirkender Rollen gewickelt werden, das aus einer rotierenden Rolle und einer Trennrolle (separator roll) besteht, wobei die letztere rotierend oder feststehend sein kann.

Die Spulmaschine kann Programraiervorriehtungen aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie die Drehgeschwindigkeit der Spindel während des größeren Teils des Bewickeln Jedes Garnkörpers für einen bestimmten Zweck variieren. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich auf solche Überkopfspulmaschinen gerichtet, bei denen es möglich ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel nach einem gewünschten Programm zu verändern.

Bei Uberkopfspulmaschinen kann gezeigt werden, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel der Laufergeschwindigkeit plus Spulgeschwindigkeit des Fadens entspricht, wobei das letztgenannte Glied der Bruchteil der Umdrehungs"-geschwindigkeit der Spindel* ist, der dem Aufspulen der:.' Kadens entspricht und dor Umdrohungsgeachwindi^keiit dor Spindel eri!..sprj oht, wenn der Läufer feststehend ir.t.

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Rs ist somit möglich, durch Anwendung eines geeigneten jpindeldrchzahlprogramms irgendein Merkmal des Spulvorgangs, das zur Aufwickelgesehwindigkeit und zur Läufergeschwindigkeit während des gesamten Bewickeins eines Garnkörper s in Beziehung steht, zu steuern, um einen gewünschten Zweck zu erreichen.

Bei einem solchen Spindeldrehzahlprogramm darf man die Läufergeschwindigkeit untor bekannten Bedingungen nicht, ausgenommen vorübergehend, etwa 8OOO UpK überschreiten lassen, da andernfalls die Garnführung übermäßigen Beanspruchungen unterworfen wird und unannehmbarer Verschleiß und Bruch die Folge sind.

Es ist ferner erwünscht, daß ein stabiler Garnkörper gebildet wird, so daß es wesentlich ist, daß der Faden bis zu einem solchen Grade oberhalb eines bestimmten Mini estwertes gespannt wird, daß ein stabiler Fadenballon aufrechterhalten wird und die Art der Legung des Fadens auf den Garnkörper "vorausgesagt" werden kann und die Fäden zuverlässig auf den Garnkörper abgelegt v/erden und nicht das Bestreben haben, vom Garnkörper abzurutschen.

Der rotierende Läufer wird somit verwendet, um den laufenden Faden unter der erforderlichen Spannung zu halten, damit während des gesamten Spulvorganges ein stabiler Ballon erhalten wird, der im Falle ejnes Polyamidfadens unter einer Spannung von wenigstens 0,1 g/den gehalten wird. Die Spindeldrehzahl wird so programmiert, daß die Läuferdrehzahl innerhalb eines vorbestimmten engen Bereichs von Werten gehalten wird.

Es ist besonders erwünscht, daß dieser Zustand während der Anlauf- und der Abbremszeit bei der Bildung jeden Garnkörpers aufrechterhalten wird, weil aus den oben genannter! Gründen ein solcher Zustand'die Neigung den Fadens, während dieser Zeiten zu brechen, verringert (Fadenbrüche treten in diesen Perioden dex" Bewickelung des Garnkcrpers

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-limit größerer Wahrscheinlichkeit als zwischen diesen beiden Perioden auf).

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen solchen Aufwickelzustand während der Abbremsung der Spulmaschine durch Anordnung einer Zwangsprogrammiervorrichtung einzustellen, die so ausgebildet ist, daß sie die Spindeldrehzahl während dieser Periode steuert. Während dieser Periode bilden sich ferner gewöhnlich Schlingen auf dem Garnkörρor, wenn Padenbrüche vermieden werden. Das Spindeldrehzahlprogramm wahrend dieser Periode ist daher so aufgestellt, W daß beide Arten von Unregelmäßigkeiten beim Spulvorsang verringert werden.

Fadenbrüche beim Abbremsen treten auf, wenn die Spindeldrehzahl schneller gesenkt wird, als dies im Verhältnis zu einer gegebenen Geschwindigkeitsabnahme der. Streckrolle erwünscht ist. Dies hat eine Voreilung des Fadens von den Streckrollen zur Spindel und damit die Bildung eines unkontrollierbaren Ballons zur Folge. Der Faden kann hierbei schließlich zu den Streckrollen zurückschlacen oder sich entweder mit sich selbst verwickeln oder verwirren oder sich um Teile der Spulmaschine wickeln und auf diese Weise brechen.

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Wenn man jedoch die Spindeln zu schnell /laufen läßt oder die Streckrollen zu schnell bremst, nimmt die Drallerteilungsgeschwindigkeit im Ballon zu, und dieser Drall läuft zu den Streckrollen zurück, wobei eine sogenannte "Rückdrallschleife" gebildet wird. Der Anstieg der Drallerteilungsgeschwindigkeit findet statt, weil im dynamischen Zustand die Form des Ballons im wesentlichen konstant bleibt. Wenn also die Fadenliefergeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit der Streckrolle, scharf vermindert wird, muß die Bewicklungsgeschwindigkeit im Verhältnis vermindert , v/erden. Wenn Jedoch die Spindel drehzahl ur* erändert bleibt, muß der. Lauf er beschleunigt v/erden, um d Verringerung

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der Bewickelungsgeschwindigkeit auszugleichen, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem kein Faden mehr geliefert wird, kein Faden auf den Garnkörper gewickelt und der Ballon beschleunigt wird, bis er die gleiche Drehgeschwindigkeit hat wie die Spindel. Diese Erhöhung der Läufergeschwindigkeit und die verringerte Bewickelungsgeschwindigkeit erklärt den Anstieg der Drallerteilungsgeschwindigkeit. Der erhöhte Drall läuft den Faden aufwärts zurück und kann eine Windung des Fadens veranlassen, von den Streckrollen abzugleiten, wenn diese aus einer Streckrolle und einer damit zusammenwirkenden Trennrolle bestehen. Die plötzliche gleichzeitige Zunahme der Fadenmenge im Ballon hat zur Folge, daß eine vollständige Garnschlinge auf den Garnkörper gewickelt wh>,,

Natürlich ist es wichtig für eine solche Schlingenbildung, ob dem Faden ein S- oder Z-Drall erteilt wird," weil bei einer gegebenen Spulanordnung die Erteilung des Dralls in einer bestimmten Richtung die Schlingen auf den Streckrollen hält, während bei Erteilung des Dralls in der anderen Richtung die Windungen von den Streckrollen abgleiten.

Einzelne Fadenschlingen können jedoch im Fadenlauf auch dann auftraten, wenn keine vollständigen Garnschlingen gebildet werden, und diese einzelnen Fadenschlingen sind j ebenso nachteilig für den Gebra\ieh des Garns,

Das Auftreten von Fadenbrüchen und Fadenachlingen während des Abbremsens hat die Folge, daß die verkauften Garnkörper etwfcs unter dem Standardgewicht liegen (weil ein Teil des Fadens mit Schlingen während der überprüfung vom Garnkörper abgestreift werden muß), wenn, wie es üblich ist, der während der Geschwindigkeitsverringerung der Spulmaschine verarbeitete Teil des Fadens einen Teil des Garn- . körpers' bilden soll. Wenn Brüche und Schlingenbildung während der Verminderung der Drehzahl verhindert werden können, so wird hierdurch ,die Notwendigkeit einer oberfläch-

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lichen überprüfung der Garnkörper ausgeschaltet und eine Senkung der Betriebskosten erzielt.

I. Was die Herstellung von verarbeiteten Garnkörpern mit ■ , \ Standardgewicht anbelangt, dürften Spulmaschinen mit programmiertem WiekelVorgang, insbesondere mit programmiertem Abbremsvorgang weniger den Schwankungen im Bewickelungsvorgang zwischen dem HUlsenwechsel unterliegen. Die Wahrscheinlichkeit, daß unkontrollierbare Schwankungen im Gewicht der Garnkörper auftreten, ist somit im Vergleich zu Spulmaschinen, die nicht in dieser Weise zwangsgesteuert fe werden, geringer.

Es ist wichtig, daß keine Garnkörper, deren Gewicht unter dem Standardgewicht liegt, dadurch gebildet werden, daß unbeabsichtigte Fadenbrüche oder Schiingenbildungen auftreten, weil diese Garnkörper für die anschließenden Verarbeitungsverfahren möglicherweise ungeeignet sind. Ferner ergibt sich ein hoher Ausschuß, wenn der auf den Garnkörper gewickelte Faden in bestimmten Möngen verwendet werden soll, well die auf der Vorlagespule bleibende Menge des Fadens erheblich größer ist, als dies beabsichtigt war, nachdem beispielsweise verarbeitete Garnkörper mit bestimmtem Gewicht davpn abgewickelt worden sind. :

Dieser Ausschuß an Fadenmaterial ist besonders groß, wenn

auf der Maschine Garne mit hohem Titer verarbeitet werden,

für dl« gewöhnlich ein möglichst hoher Durchsatz und eine

relativ kuriere Spulenwickelzeit gewünscht wird. ( · ί _

Die Anwesenheit von Schlingen im Garnkörper verursacht

außerdem Instabilität des Oarnkörpers an der Stelle, an der die Schlingen auftreten. Hierdurch wird eine vorüber- ! » gehende, verhältnismäßig starke Abnahme der Abzugsspannung des Fadens an dieser Stelle verursacht, wenn der Faden vorn Garnkörper abgewickelt wird*. Der Garnkörper eignet sich daher nicht für die Verwendung auf einem Aufsteckrahmen, bei dem der Faden eines Oarnkörpers mit dem Faden eines 109825/1811

benachbarten Garnkörpers verbunden wird.

Es ist somit wichtig, daß man den Abbremsvorgang für die Spulmaschine genau voraussagen kann, und das Spindeldrehzahlprogramm sollte so ausgebildet sein, daß sowohl Padenbrüche beim Abbremsen durch eine zu schnelle Verringerung der Spindeldrehzahl als auch Schlingenbildung bei der Abbremsung durch stärkeres Auflaufen auf die Spule als vorgesehen war, vermieden wird. Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Bewickelungsbedingungen während des Abbremsens so einzustellen, daß diese beiden Störungen ausgeschaltet werden können. In jedem Pail ist aber eine solche Kompromißlösung möglich, daß optimale Bewickclungsbedingungen mit minimaler Fadenbruchzahl und minimaler Schlingenbildung während des Abbremsvorganges eingestellt werden.

Wenn der Versuch gemacht wird, solche optimalen Bedingungen bei Spulmaschinen anzuwenden, die nicht mit einer Zwangsprogrammierung ausgestattet sind, so zeigt sich, daß die Betriebsweise der Maschine eine konstante Beobachtung erfordert, damit die kritischen Bedingungen aufrechterhalten werden, und daß die Steuerelemente der Maschine eine konstante Korrektur erfordern, um die gewünschte Betriebsweise beizubehalten, besonders wenn mit dem Verlangsamungsvorgang begonnen wird, wenn die Drehzahl des Garnkörpers verhältnismäßig hoch und der gewickelte Garnkörper verhältnismäßig groß ist.
Um'die vorstehend dargelegten Probleme in Verbindung mit dem Brems- oder AuslaufVorgang bei einem Überkopfgarnwickelverfahren zu verringern oder auszuschalten, wurde vorgeschlagen, die Auslaufperiode der Verstreckungs- und Spulmaschine so zu programmieren, daß die Spindeldrehzahl in einer vorbestimmten Beziehung zur Drehzahl der Streckrollen gesteuert wird, biß die Streckrollen stillstehen, und dann die Spindel gleichzeitig mit dem Stillstand der Streckrollen voll zu bremsen, um die Spindel im Rahmen der Fähigkeit ■ der Maschine möglichst schnell zum Stillstand zu bringen.

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Die vorstehend beschriebene Art des Bremsvorgcmgcc sowie ähnliche Methoden erwiesen sich aus einer Anzahl von Gründen als unbefriedigend. Der Hauptgrund 1st der hohe Grad von Zuverlässigkeit, der vom Spindelbremsmechaniarnus während der Stillsetzung verlangt wird. Sobald die Streckrollen den Stillstand erreicht haben, muß natürlich auch die Spindel sofort stillstehen, um Garnbrüche zu vermeiden und die gewünschte Einfädelung oder den Einzug des Garns über die verschiedenen Rollen und Führungen für den Anlauf aufrechtzuerhalten. Die einzige Regelung, die für den Bedienungsmann bei einem solchen System zulässig ist, ist die Einstellung der Spindelbremskraft, die eine ständige Beobachtung der Maschine erfordert. Während die Spindelbremsen verschleißen, d.h. auf Grund des wiederholten Ge-Ir brauchs weniger wirksam werden, läuft die Spindel zu stark weiter und verursacht eine "Bremsschlinge" im dynamischen Zustand und eine schlechte Regelung der Ballonspannung bis zum vollständigen Stillstand der Maschine. Anstatt das Garn nur durch den Läufer im Anfahrzustand der Maschine zu ziehen, muß es von der Vorlagespule vollständig erneut durch die verschiedenen Führungen und über die verschiedenen Rollen zur Spindel eingezogen werden. Hierdurch wird offensichtlich die lineare Länge an Garnausschuß wesentlich erhöht.

Gegenstand der Erfindung ist ein verbesserter Abbremsvor- ^ gang für Uberkopf-Garnwickelmaschinen, die mit Streckroilen und einer Spindel versehen sind, wobei ein Programmiermechanismus, der Änderungen der Wirksamkeit der Spindelbremsen ausgleicht, zur Durchführung der Abbremsvorgänge vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Uberkopfspulmaschine und ein Überkopf-Garnwiekelverfahren, wobei die Fadenbruch* zahl und Schlingenbildung während des Abbremsens verringert wird und gleichbleibend und zuverlässig befriedigende, nach oben und unten kegelförmig auslaufende Garnkörper mit· Standardgewicht gebildet werden, die den Teil des Fadens enthalten, der während der Bremsung der Maschine verarbeitet wird.

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Gemäß der Erfindung wurde nun gefunden, daß der Bremsvorgang des vollständigen Bewickelungsvorgangs eines Garnkörpers bei einer Überkopf-Spulmaschine so gesteuert werden kann, daß Fadenbrüche und Schlingenbildung während der Bremsung verringert werden, während das Garn ordnungsgemäß für den Anlauf der Maschine eingezogen bleibt. Dies wird erreicht durch ein Verfahren, bei dem man das Garn mit Hilfe von Streckrollen zx^angsläufig einer rotierenden Spindel zuführt, auf die es in Form eines Garnkörpers gewickelt wird, die Brernsperiode des vollständigen Bewickelungsvorgangs des Garnkörpers so programmiert, daß die Spindeldrehzahl zwangsläufig in einer vorbestimmten Beziehung zur Drehzahl der Streckrollen während des ersten Teils der Periode gesteuert wird, bis die Streckrollen eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit erreichen, und anschließend die Zei , in der maximale Bremsung der Spindel erfolgt, so reguliert, daß die Spindel nach den Streckrollen zum Stillstand kommt, während das Garn unter einer vorbestimmten Spannung gehalten wird.

Es wurde ferner gefunden, daß das Verfahren gemäß der Erfindung mit einer Überkopf-Spulmaschine des Typs durchgeführt werden kann, bei dem das Garn einer rotierenden Spindel von Verarbeitungsrollen zugeliefert wird, und die ; gekennzeichnet ist durch

a) einen Spindelantriebsmotor,

b) einen zweiten Motor, der die Streckrollen unabhängig von der Spindel antreibt,

c) einen Programmiermechanismus für die Steuerung des Bewickelungsvorgangs der Maschine in zwangsläufiger V/eise wenigstens während der Abbremsperiode des vollständigen Bewickelung3vorgangs des Garnkörper«, wobei dieser Mechanismus aus einer Servovorrichtung für die Steuerung des Spindelantriebsmotors, einem ersten Tachogenerator für die Spindel und einem zweiten Tachogenerator für die Streckrollen sowie einer Bezugsfehlereinheit besteht, die elektrische Signale, die von den Tachogeneratoren während der* Abbremsperlode er-

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zeugt werden, vergleicht und ein hieraus entstehendes elektrisches Signal in die Servovorrichtung einspeist, und

d) einen Mechanismus zur Abtastung einer niedrigen Geschwindigkeit, der elektrische Signale vom zweiten Tachogenerator erhält und die Servovorrichtung aktiviert, die den Spindelantrieb zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach der Abtastung einer vorbestimmten niedrigen Geschwindigkeit vom zweiten Tachogenerator stillsetzt.

Die Erfindung wird nachstehend in Vorbindung mit den Abbildungen beschrieben.

Pig. 1 zeigt die verschiedenen Teile einer üblichen Streckzwirnvorrichtung.

Flg. 2 zeigt grafisch ein erwünschtes Bremsungsprogramn] gemäß der Erfindung,

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Programmierung des Hauptteils des Bewickelunf-c;-vorgangs der in Pig. I dargestellten Maschine.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Programmiervorrichtung, die so modifiziert ist, daß sie den Brerr,-sungsteil des Bewickelungsvorganges gemäß der Erfindung programmiert.

Zu üblichen Streckzwirnmaschinen für Fäden aus synthetischen Polymeren wie Polyamiden, Polyestern, Celluloseestern, Polyacrylnitril oder Polyolefinen gehören zwei oder mehr Paare oder Gruppen von zusammenwirkenden Rollen, wobei jedes Rollenpaar so angeordnet ist, daß es dem Faden eine andere Geschwindigkeit verleiht, wodurch der Faden zwischen zwei benachbarten Rollenpaaren vorstreckt (und wahlweise zwischen zwei anderen benachbarten Rollenpaaren entspannt) wird.

Bremsvorrichtungen, die eine wesentliche Bremswirkung auf den laufenden Faden ausüben', können in die Maschine so einbezogon werden, daß eine Verstreckungszone oder mehrere. Verstrcckungssonen und' möglicherweise auch Bereiche aus··

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gebildet werden, in denen das Garn entspannt oder einer anderen Behandlung unterworfen wird. Das erste Rollenpaar, das das Garn ergreift, besteht aus Lieferrollen für die Maschine, und zwischen diesen und dem letzten Paar von Rollen, die unmittelbar vor der Spulmaschine angeordnet sjnd und nachstehend als "Streckrollen" oder "Streekgaletten" bezeichnet werden, wird der Faden auf ein vielfaches seiner ursprünglichen Länge verstreckt.

So wird bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ein Polyamidfaden 1 von einer Kreuzspule 3> die auf einen Behälter 5 gesteckt ist, abgezogen und durch Garnführungen 7, 9* 11 und 13 zu zwei zusammenwirkenden Klemmrollen 15, l^lj geführt. Von diesen Klemmrollen, die als Zwangslieferwalzen dienen, wird der Faden um ein geneigtes Bremsstäbchen 17 gewickelt, das eine erhebliche Bremswirkung auf den Faden ausübt, wodurch eine sogenannte Punktverstrekkimg erfolgt, durch die der Faden beispielsweise auf das Fünffache seiner ursprünglichen Länge verstreckt wird. Der Faden läuft dann um die Streckrolle 19 mit ihrer geneigten Trennrolle 21. Diese Rollen führen den Faden zu einer BaI-lonführung 23 und von dort zur Spulmaschine.

Die Wickelvorrichtung weist eine senkrecht verlaufende Spindel 25 auf, auf die eine Hülse 27 für den Garnkörper 29 drehbar aufgesetzt ist, und um die eine Garnführung angeordnet ist, die die Ablage des Fadens auf den Garnkörper verursacht. Die Garnführung hat die Form eines üblichen Rings 31 und Läufers 33. Der Ringläufer ist an einer Ringbank 35 befestigt, die längs der Spindelachse durch einen Aufbaumechanismus bekannter Bauart hin- und herbewegt wird. Zu diesem Mechanismus gehört eine "Strieker¹-Platte 37, die an der Ringbank befestigt ist und mit dieser die Hubbewegung ausführt. An jedem Ende jedes Hubes betatigt die Platte einen (nicht dargestellten) Mikroschalter und verursacht auf diese Weise die Umkehr der Hubbewegung der Ringbank. Die Stellungen der Mikroschal ter v/erden je-

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weils durch zwei Nocken gesteuert, die drehbar auf einer Welle befestigt sind, die mit konstanter Drehzahl angetrieben wird.

Der Hauptantrieb für die Streckzwlrnmaschine ist ein Wechsel strom-Induktionsmotor, der sowohl an die Lieferrollen als auch an die Streckrollen der Maschine, aber nicht an die Spindeln, auf denen die Garnkörper gebildet werden, gekoppelt ist. Die Spindeln werden durch einen gesonderten Gleichstrommotor angetrieben.

α Der Antrieb der Streckzwirnmaschine ist somit zweiteilig, so daß es möglich ist, die Spindeln und die Streckrollen unabhängig voneinander während der Anlauf- und Bremsperioden jedes Garnkörper-Wiekelzyklus zu beschleunigen und zu bremsen.

Um Padenbrüche während der Anlaufperiode jedes Bewickelungszyklus zu vermeiden, ist eine elektrische Zeitschaltvorrichtung in die Wickelmaschine einbezocen. Diese Zeitschal tvorrichtung ist so ausgebildet, daß die Streckrollen (und die Lieferrollen) erst dann kraftschlüssig mit .dem Wechselstrommotor verbunden werden, nachdem die Spindeln kraftschlüssig mit dem Gleichstrommotor verbunden φ worden sind. Die Einstellung der Zeitschaltvorrichtung ist von Hand regelbar.

Die Kriterien, nach denen der optimale Wert für die Verzugsperiode beim Anlaufen des Wechselstrommotors nach dem Gleichstrommotor bestimmt wird, sind nachstehend dargelegt.

Es ist wesentlich, daß ein stabiler Ballon aufrechterhalten wird, sobald die Streckrollen mit ihrer Drehung begonnen haben und der Faden auf den Garnkörper gewickelt wird.· Demzufolge ist es wichtig, daß die !,Uuferdrehzahl während dieses letzteren Teils der Anlaufperiode, in der die Streckrollen sich drehen, innerhalb eines bestimmten Be-

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reiche gehalten wird.

Die Drehzahl des Läufers der Garnführung darf zwar zu keinem Zeitpunkt während dieser Periode die höchste Drehzahl des Bereichs überschreiten, jedoch muß der Läufer mit dieser Drehzahl beginnen, wenn die Drehung der Streckrollen begonnen hat, oder bald nach Beginn der Drehung der Streckrollen auf diese Drehzahl kommen. Als Folge fällt dann die Drehzahl des Läufern auf einen Wert in der Nähe ihrer kleinsten annehmbaren Drehzahl, wenn die Streckrollen ihre maximale Drehzahl erreicht haben.

Auf diese V/eise erhält die Ballonnpannung von Anfang an ihren größtmöglichen Wert, wodurch eine Verringerung der Fadenbruchzahlen erzielt worden ist. Die Spindeln sind so geschaltet, daß sie ihre maximale Drehzahl, d.h. ihre erforderliche Drehzahl nach dem Wickelprogramm am Ende der Anlaufperiode, entweder zur gleichen Zeit, zu der die Streckrollen ihre entsprechende maximale Drehzahl erreicht haben, oder vorher erreichen.

Während der Anlaufperiode jedes Bewickelungszyklus eines Garnkörpers ist es üblich, einen "Anläufer", der verworfen' wird, zu wickeln, da insbesondere der Faden zu diesem Zeitpunkt ungenügend verstreckt oder in anderer Weise unbefriedigend verarbeitet sein kann.

Die Zeit, die die Streckrollen benötigen, um auf Geschwindigkeit gebracht zu werden, muß aus Produktivitätsgründen so kurz wie möglich sein, so daß der während dieser Zeit gewickelte AnlUufer nicht zu groß ist.

Während des größeren Teils des Bewickelungsvorgangs, während die Wickelmaschine in normaler Weise arbeitet, treibt der Wechselstrommotor die Streckrollen mit konstanter Drehzahl an, die zur gewünschten Verarbeitungsgeschwindigkeit der Maschine in Beziehung steht.

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Der Gleichstrommotor treibt die Spindeln während dieser Periode nach einem vorbestimmten Bewickelungsprogrnmm an, um ein gewünschtes Ziel bezüglich des Bewiokelungsvorgangs zu erreichen. Beispielsweise kann die Spindeldrehzahl während der gesamten Bewickelung eines Garnkörpers gemäß dem Profil eines Nockens variiert werden, der dem gewünschten Spindeldrehzahlprogramm entsprechend ausgebildet ist.

Der die Spinde)η antreibende Gleichstrommotor wird von einer Servoeinrichtung gesteuert, die ihrerseits durch den Nocken gesteuert wird, der drehbar auf der Welle des Antriebs für die Hubbewegung der Ringbank und des Nockens befestigt ist und hierdurch mit konstanter Drehzahl gedreht wird.

Die Servosteuervorrichtung für den Gleichstrommotor besteht aus einem dreiphasigen magnetischen Verstärker*, dessen Eingang durch einen Vorverstärker gesteuert wii-d. Die Ankerspannung des Motors besteht aus dem Ausgang des magnetischen Verstärkers, und der Strom von einem Gleichrichter, der in eine Phase der Stromversorgung der Vorrichtung geschaltet ist, stellt den Nebenschlu3feldstr*ora für den Motor dar.

Der Programmiernocken dient zur Erzeugung eines Bezugs·* signals, das gemäß dem BeWiekelprogramm variiert. Die Spindeldrehzahl wird kontinuierlich mit Hilfe des ersten Tachogenerators Überwacht, der kraftschlüssig an die Ausgangswelle ($es Gleichstrommotors gekoppelt ist. Die Bezugsfehlerelnheit vergleicht das Signal vom ersten Tachogenerator mit dem Bezugssignal.

Das Fehler- oder Korrektursignal, das durch diesen Vergleich erhalten wird, dient dann zur Veränderung den Ausgangs des Gleichstrommotors, indem es in den Vorverstärker der Servosteuervorrichtung eingespeist wird und auf diete Weise die Größe des Strome verändert, der dem Anker den , zuge,fäU|irt wird.'Der Nookenubtaster besteht auti dem

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Schieber eines linearen Potentiometers, und der Ausgang dieses Potentiometers ist das Bezugssignal.

Abgleichdrehpotentiometer sind an jedem Ende des linearen Potentiometers der Programmiervorriehtung angeordnet« Jedes dieser Drehpotentiometer hat einen Bereich von ungefähr 20 $ des Bereichs des linearen Potentiometers und dient zur Steuerung des effektiven Bereichs des linearen Pot e η t i orn e t e r r>.

Es 1st wesentlich, daß die Spannung des Ballonr= während der Abbremsperiode ebenfalls innerhalb eines gleichen engen Bereichs von Werten gehalten wird, damit Fadenbrüche während dieser Periode verringert oder vermieden werden»

Beispielsweise müssen durch die Spulmaschine beim Wickeln eines Garns aus Polyhexamethylenadipinsäurearnid von 40 den solche optimalen Abbremsbedingungen reproduziert werden, daß die Läuferdrehsahl nicht unter 2500 U/Min, fällt, während die Streckrollen rotieren und der Faden aufgewickelt wird, damit ein stabiler Ballon aufrechterhalten wird, und daß die Spindeln zum Stillstand gebracht v/erden, sobald dies nach den Streckrollen möglich ist, wodurch sich eine Verringerung der Fadenbruchzahl und gebildeten Schlingen ergibt.

Infolge des verhältnismäßig hohen Beharrungsvermögens der an die Spindeln bzw. die Streckrollen gekoppelten Motoren haben sowohl die Spindeln als auch die Streckrollen das Bestreben, weiterzulaufen, wenn die Motoren stromlos gemacht werden. In jedem Fall laufen sie mit Geschwindigkeiten aus, die unabhängig voneinander sind. Beispielsweise kann der die Streckrollen antreibende Wechselstrommotor zu Beginn der Abbremsperiode ausgeschaltet werden, so daß die Drehzahl der Streckrollen normalerweise gerin-' ger wird. Vorzugsweise wird* eine Bremsvorrichtung für die Streckrollen verwendet.

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Damit eine geregelte vorbestimmte Beziehung zwischen der Spindeldrehzahl und der Streckrollendrehzahl während des ersten Teils der Abbremsperiode vorliegt, ist der zweite Tachogenerator vorgesehen, um die Drehzahl der Streckrollen zu überwachen, und während des ersten Teils der Abbremsperiode wird das Ausgangssignal aus diesem zweiten Tachogenerator in die Bezugsfehlereinheit eingespeist.

Die Verbindung des zweiten Tachogenerators mit dor Bezugsfehlereinheit und die Abschaltung des Programmnockenpotentiometers von dieser Einheit erfolgt durch die Programfiltervorrichtung, sobald die Spulmaschine von ihrer normalen Arbeitsgeschwindigkeit auf den Auslaufbetrieb übergeht (siehe Pigg. 5 und 4).

Die Bezugsfehlereinheit vergleicht dieses Signal mit dem Signal aus dem ersten Tachogenerator, der die Spindeldrehzahl überwacht, und leitet ein Signal zum Gleichstrommotor zurück, um ihn so anzutreiben, daß dio beiden Motoren in einem vorbestimmten Verhältnis auslaufen.

Die Programmiervorrichtung veranlaßt, daß ein anderes Signal mit dem obengenannten Signal gemischt wird. Die Größe dieses zweiten Signals ist so gewählt, daß er. allein den Antrieb der Spindeln mit einer über dem Windestwert von beispielsweise 2500 U/Min, liegenden Drehzahl veranlassen würde. Dieses zweite Signal wird durch ein "Läuferdrehzahl"-Potentiometer erzeugt, an das eine feststehende Spannung gelegt ist. V/enn die Apparatur leer läuft, wird diecec Potentiometer so eingestellt, daß die vorher empirisch bestimmte gewünschte Spannung erhalten .iird, und die Programmiervorrichtung schaltet dieses Potentiometer an den ersten Tachogenerator, der an die Antriebswelle des Gleichstrommotors gekoppelt ist, wenn der , Abbremsvorgang eingeleitet wird. Dieses zweite Signal kann eliminiert werden, indem die Spindelbremse so eingestellt r$, daß eine Mindeotspindeldrehzahl zum Zeitpunkt des

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Stillstandes der Streckrollen durch Vergleich über die Bezugseinheit möglich ist.

Das vorstehend beschriebene Programm für die Verlangsamungsperiode des Garnkörperwickelsyklus ist grafisch in Fig. 2 dargestellt, in der die ausgezogenen Linien die tatsächlichen Drehzahl/Zeit-Programme der Spindel bzw. Streckrollen andeuten.

Um sicherzustellen, daß beim Übergang der Spulmaschine von Normalbetrieb auf Abbremsung kein plötzlicher Sprung in der Drehzahl des Gleichstrommotors oder des Läufers stattfindet und die Spulmaschine glatt auszulaufen beginnt, ist ein "übeic^ßsdrehzahl"-Potentiometer quer zum zweiten Tachogenerator geschaltet, d.h. zum Tachogenerator., der kraftschlüssig mit den Streckrollen verbunden ist. Während der Voreinstellung der Maschine, d.h..während die Vorrichtung läuft und die Spindeldrehzahl auf den Wert eingestellt ist, bei dem der Bremsvorgang auszulösen ist, wird dieses Potentiometer so eingestellt, daß vom zweiten Tachogenerator kein Signal in die Bezugsfehlereinheit eingespeist wird.

Wie bereits erwähnt, ist es zur Aufrechterhaltung einer Zwangssteuerung vorteilhaft, die Spindeln während des ersten teils der Auslaufperiode $esen einen leichten Bremsdruck abzutreiben. Beim übergang.der Spulmaschine von Normall4uf auf den Auglaufvorgang ist der Programmiermechanismus so eingestellt, daß die Spindelbremsen betätigt werden, und während des Beginns der Verlangsamung der Spulmaschine, d.h. während die Vorrichtung läuft und die Bremse in dieser Stellung ist, wird er so eingestellt, daß der Ankerstrom des Gleichstrommotors einen niedrigen endlichen, aber nachweisbaren Wert hat. Der Spindelantrieb, "jagt" somit nicht während des ersten Teils der Auslaufperiode.

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Die mit dem zweiten Tachogenerator gekoppelte Abtastung der niedrigen Drehzahl steuert gleichzeitig die Spindelbremsen. Die Schaltung ist so ausgebildet, daß der Abtastmechanisnius dann, wenn er feststellt, daß der zweite Tachogenerator eine vorbestlmmte niedrige Drehzahl für die Streckrollen registriert, die Betätigung der ßpindelbrerr,-sen mit maximaler Bremsung der Spindeln zu einer vorbestimmten Zeit betätigt, nachdem diese niedrige Drehzahl erreicht ist, um die Spindel zum Stillstand zn bringen, nachdem die Streckrollen mit der richtigen Garnspannung zur Spindel zum Stillstand gekommen sind. Dies ist der Zustand, der erforderlich ist, um das Auftreten von "Broms·· schlingen" am gewickelten Garnkörper zu vermeiden. Auf diese Weise wird die notwendige Flexibilität in den programmierten Auslauf- und Bremsvorgang eingebaut. Durch die Möglichkeit, den Zeitpunkt der maximalen Spindelbremsung in Verbindung mit der Steuerung der Bremskraft einzustellen, werden die obengenannten Nachteile, insbesondere die Schwankung der Ballonspannung und des Varatrekkungsgrades beim Stillstand, wesentlich verringert. Die Erfindung ermöglicht den Stillstand der Maschine, während sich das Garn in der Stellung für den Anlaufvorgang befindet. !Dias erneute Einziehen, das für den größten Teil der mit dem Streckzwirnverfahren verbundenen Lohnkosten verantwortlich ist, beschränkt sich auf das Durohschneiden de« Garns hinter dem Läufer, das Abnehmen des vollen Garnkörpers undjdaß Einsetzen einer neuen Spule auf die Spindel. Ein weiterer Vorteil ergibt eich daraus, daß das Garn bi3 zu|« Läufer vollständig verstreokt ist, wodurch auf Grund der erhöhten Festigkeit dos verstreckten Garns die Garnbruchzahl beim Anlaufen verringert wird.

Der Abtastmechanir.mus ir>t während der Auslaufperiode ausserdem mit der Scrvovorrichfcung des Spindelantriebes ver-' bunden. Bei Betätigung der "Bremse durch die Abtastvorrichtung bewirkt diese gleichzeitig, daß dor die Spindeln antreibende Gleichstrommotor stromlos wird. Es gibt somit

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nichts, was dem Abfallmoment, dac durch die Bremsen auf die Spindeln zur Einwirkung kommt, entgegenwirkt.

Während der Auslaufperiode bei jedem GarnkörperwiekelVorgang ist somit die Betriebsweise des Gleichstrommotors zwangsweise so programmiert, daß das Auftreten sowohl von Fadenbrüchen als auch die Bildung von Schlingen während dieser Periode vermieden wird.

Der Vorrichtung ist eine zweite regelbare Zeitschaltvorrichtung zugeschaltet, die die Bewegung der Ringbank der Spulmaschine während der Auslaufperi ode steuert. Es ist wichtig, daß die Ringbänke nicht zum Stillstand gebracht werden, bevor die Auslaufgarnmenge auf den Garnkörper gewickelt worden ist. Durch Verwendung dieser zweiten Zeitschalt vor richtung wird die Ringbank zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Einleitung des Auslaufprogramme stillgesetzt. Dieser Zeitverzug 1st so eingestellt, daß die Ringbank zum Stillstand kommt, nachdem die Streckrollen stillstehen. Die Spindeln pflegen nach diesem Zeitpunkt selbst bei Anwendung maximaler Bremskraft weiter zu laufen, besonders wenn verhältnismäßig große Garnkörper mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten gewickelt werden.

Gemäß der Erfindung wurden die folgenden Betriebsbedingungen während des Auslaufvorganges bei einer Streckzwirnmaschine angewandt, die 13-fädiges Garn aus Polyhexamethylenadiplnsäureamid von kO den mit einer Geschwindigkeit von 1280 m/Min, verstreckte.

Bei der automatisch mit der jeweils verwendeten Programmiervorrichtung bestimmten Beendigung des vollständigen Garnkörperwickelzyklus wird der AuslaufVorgang ausgelöst. Gleichzeitig (wie in Fig. 2 grafisch dargestellt) wird der Antriebsmotor der Streckrollen stromlos gemacht. Die Streckrollen werden so gebremst, daß sie in einer vorher· eingestellten ungefähren Zeit von beispielsweise 20 Sekun- ~ TÖ98257181T

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aen von einer Anfangsgeschwindigkeit von etwa 4200 U/Min. den Stillstand erreichen, und eine Teilbremsung der mit etwa 8000 U/Min, rotierenden angetriebenen Spindeln wird vorgenommen. Während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Streckrollen geringer wird, werden die Drehzahlen der Streckrollen und der Spindeln kontinuierlich überwacht und in die Bezugsfehlereinheit eingespeist, die die Verlangsamung der Spindeldrehzahl in einer vorher eingestellten Beziehung zur Verlangsamung der Streckroi]en programmiert. Wenn die Strcckrollen ihre Geschwindigkeit bis zu der vorbestimmten niedrigen Drehzahl von beispielweise 1000 U/Min, verringert haben, wird der Spindelmotor stromlos, und zu einem eingestellten Zeitpunkt danach wird die Spindel maximal gebremst, um sie mit ausreichender Garnspanhung und minimalem Weiterlauf nach dem Stillstand der Streckrollen zum Stillstand zu bringen. Beispielsweise wird die Spindelbremse so eingestellt, daß die Spindel sich mit einer vorbestimmten Drehzahl von beispielsweise 5000 bis 5500 U/Min, bewegt, wenn die Streckrollen zum Stillstand gekommen sind.

Die Spindel wird dann 3 bis 5 Sekunden nach dem Stillstand der Streckrollen zum Stillstand gebracht, und der Auslauf-Vorgang ist etwa 2h Sekunden nach seiner Einleitung beendet. In der Praxis senkt ein gesonderter Zeitschalter die Ringbank des Ringläufers etwa 1 bis 2 Sekunden vor dem Stillstand der Streckrollen, so daß eine ausreichende, aber minimale Menge an Ausschußgarn um den Abfallwirtel gewickelt wird.

Abgesehen von der Ausschaltung von Fadenbrüchen während der Auslaufperiode und der Verringerung der Bremsschlingen unter 1 % ist das Garn verstreckt und unter einer !Spannung, die für den Anlauf geeignet ist. ·

Die Genauigkeit, mit der das vorbestimmte Anlauf- und Auslaufprogramm mit der vorstehend beschriebenen Vorrlch-

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tung reproduziert wurde, betrug +.0,5 fj,urrl dies entsprach der Genauigkeit der verwendeten Motoren. Dieser Wert erwies sich als ausreichend. Ferner wurden die Vorteile fest gestellt, die vorstehend durch die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung als erzielbar beschrieben wurden.

In der Praxis wurde gefunden, daß es einen Bereich von einigen Sekunden, nämlich 3 his 5 Sekunden gibt, in dem die Spindeln bei einer gegebenen Aunlaufperiode der Streckrollen zum Stillstand kommen können, und in dem v;eder Fad enbrUche noch Schlingenbildung durch die AbbremEung auftreten. Bei Drehzahlen oberhalb von 8000 U/Min, unterliegt der Läufer überaß ig hohen Beanspruchungen, so daß diese Drehzahl nie überschritten wurde.

Im praktischen Betrieb wurde festgestellt, daß die Spindelbremse keine Neueinstellung während einer erheblichen Betriebszeit der Maschine erforderte, während bei üblichen Maschinen dieses Typs die Spindelbremse in Abständen von etwa j5 Monaten neu eingestellt werden muß.

Im Vergleich zu den bisherigen Möglichkeiten ist die Güte der Garnkörper, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfin dung hergestellt werden, verbessert und die Gleichmäßigkeit des auf die Garnkörper .gewickelten Garns ohne übermäßig hohen Abfall, der bei jeder Maschine auftritt, grosser. '^:

Außerdem: gestattet die Vorrichtung eine erhebliche Flexibilität in ihrer Anwendungswelsej ohne daß die sich aus der Anwendung der Erfindung ergebenden Vorteile geringer werden. Die Verwendung von zwei Steuermechanismen, die den Zeitpunkt der Anwendung maximaler Splndelbremsung so-" wie die Bremskraftlateuern, ermöglicht diese erhöhte Flexibilität im Vergleich zu der Unbewegliohkeit des Verfahrens, die beim Fehlen der Zeitregelkompone.nte vorliegt, d.h. eine maximale ßpindelbremsung wird immer dann vorgenommen,

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wenn die Streckrollen zum Stillstand kommen.

Natürlich sind zahlreiche Änderungen irn Rahmen der Erfindung möglich. Beispielsweise ist die Erfindung auf alle Arten von Endlosgarnen einschließlich gesponnener Stapelfasergarne, beispielsweise aus Polyamiden, Polyestern, Polyacrylnitril, Polyolefinen, Polyurethanen und Cellulosepolymeren, anwendbar. Außerdem ist eine vollständige Kontrolle der Garnkörperbildung zwischen den Anlauf- und Auslaufperioden möglich, und zwar durch eine vorher eingestellte Nockenanordnung, die die Spindeldrehzahl nach einem vorbestimmten Programm re'gelt im Gegensatz zu der weiteren Überwachung des Rückführungssystems der Verstreckung, und der Betrieb braucht nicht verzögert zu werden, d.h. Endlosfäden könnten unmittelbar von der Spinnmaschine der Streckzwirnmaschine zugeführt werden.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Γΐ) Verfahren zürn Wickeln von Garnkörpern auf Überkopf spulmaschinen in einer solchen Weise, daß Padenbrüche und Schlingenbildung während des Auslaufs verringert werden, während das Garn ordnungsgemäß eingezogen und für den Anlauf der· Maschine verstreckt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß man

   a) das Garn zwangsweise durch Streckrollen einer rotierenden Spindel zuführt, auf die es in Form eines Garnkörpers gewickelt wird,

   b) die Auslauf- oder Bremsperiode des vollständigen Garnkörperwickelzyklus durch zwangsweise Steuerung der Spindeldrehzahl in einer vorbestimmten Beziehung zur Drehzahl der Streckrollen während des ersten Teils dieser Periode programmiert, bis die Streckrollen eine vorbestimmte niedrige Drehzahl erreichen,

   c) anschließend den Zeitpunkt der Anwendung maximaler Spindelbremsung so reguliert, daß die Spindel nach den Streckrollen zum Stillstand kommt, während das Garn unter einer vorbestimmten Spannung gehalten wird, und

   d) die Streckrollen unabhängig von der Spindel zum Stillstand bringt, wenn ein voller Garnkörper gewickelt worden ist, und die Spindel zum Stillstand bringt, nachdem die Streckrollen stillstehen.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Garne aus Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen oder Polyacrylnitril wickelt.
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4. ~ 24 -
5. 5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anlaufperiode des vollständigen Garnkörperwickel--Vorganges ebenfalls in vorbestimmter Weise.programmiert.

   ^l\) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß der Teil des vollständigen Spulvorganges zwischen der Anlaufperiode und der Auslauf periode in vorbestimrnter V'eifse programmiert wird.

   5) Verfahren nach Anspruch 1 bis H, dadurch gekennzeichnet. daß die Streckrollen während des vollständigen Spulvorganges mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden und die Spindel getrennt davon nach einem vorbestimmten Programm angetrieben wird.
6. 6) Uberkopfspulmaschinen, bei denen das Garn einer rotierenden Spindel von Verarbeitungsrolleh zugeführt wird, gekennzeichnet durch

   a) einen Motor für den Antrieb der Spindel,

   b) einen zweiten Motor, der die Streckrollen unabhängig von der Spindel antreibt,

   c) einen Programmiermechanismus, der den Spulvorgang der Spulmaschine zwangsläufig wenigstens während der Auslaufperiode des vollständigen Garnkörperwi ekel vorgänge.¹? steuert^und eine Servovorrichtung für die Steuerung des Spindelantriebsmotors, einen ersten Tachogenerator für die Spindel, einen zweiten Tachogenerator für die Streckrollen und eine Bezugsfehlereinheit aufweist, die eld&rische Signale, die von den Tachogeneratoren während der Auslaufperiode erzeugt werden, vergleicht und ein hierbei gebildetes elektrisches Signal in die Servovorrichtung einspeist, und

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   d) eine Abtastvorrichtung, die eine bestimmte niedrige Geschwindigkeit abtastet, elektrische Signale vom zweiten Tachogenerator erhält und die Servovorrichtung so betätigt, daß sie den Spindelantrieb zu einem vorbestimmten Zeitpunktstillsetzt,nachdem eine vorbestimmte niedrige Drehzahl vom zweiten Tachogenerator abgetastet worden ist.
7. 7) Spulmaschine nach ^.nsprueh 6, dadurch gekennzeichnet, da:? die Servovorrichtung eine Zeitschaltvorrichtung betätigt, die die maximale Bremskraft zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach der Betätigung zur Hinwirkung bringt.

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