DE4009370A1 - Verfahren zum herstellen einer kreuzspule und danach hergestellte kreuzspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kreuzspule aus Garn, insbesondere Spinnfasergarn, mit Hilfe eines eine an die Mantelflä­ che der Kreuzspule heranreichende Öse aufweisenden Fadenführers, bei dem für das kreuzweise Ablegen des Garns die Fadenführeröse relativ zur Kreuzspule parallel zur Spulenachse changiert wird. Sie betrifft ferner eine nach dem Verfahren hergestellte Kreuzspule.

Der Aufbau von Kreuzspulen für Verarbeitungsprozesse beim Weben, Stricken, Doppeldraht-Zwirnen, Färben usw. ist auch für den Spinnfaserbereich so weit fortgeschritten, daß für die gängigen Spulen­ längen von bis zu 10 Zoll (25,4 cm) und Spulendurchmessern von bis zu 320 mm grundsätzlich technische Aufbauprobleme zur Zeit größtenteils gelöst sind. Schwierigkeiten können sich jedoch zum einen ergeben, wenn die Spu­ lenkörper vergrößert, insbesondere mit größerer Länge in Richtung der Spulenachse hergestellt werden sollen, um das Handling, vor allem bei automatischen Maschinen, zu verbessern, und zum anderen, wenn der bishe­ rige Spulenaufbau die geschwindigkeitsbedingt gesteigerten Spulenablauf­ bedingungen nicht mehr optimal erfüllen kann, so daß entsprechende Ab­ lauffehler auftreten. Durch den mit der Spulenlänge steigenden Spulenhub wird die Fadenbeanspruchung sowohl beim Spulen, also beim Herstellen der Kreuzspule, als auch beim Fadenabzug von der Kreuzspule in der Weiterver­ arbeitung zunehmend problematisch.

Beim Aufspulen des Garns wird dieses immer über den vollen Hub der Kreuz­ spule geführt, und zwar entweder von einer Nutentrommel oder mit Hilfe eines Fadenführers. Legt man beispielsweise eine Spulgeschwindigkeit von 1800 m/min mit einem Spulenhub von 150 mm zugrunde, dann ist die Chan­ gierhäufigkeit des Garns bei einem üblichen Kreuzungswinkel der Fäden von 28° ca. 50×pro Sekunde, das heißt der Faden wird ca. 25×pro Sekunde hin- und hergeschleudert. Je größer der Hub ist, um so kritischer verhält sich der Faden an den Umlenkstellen, also an den Flanken der Spule, und um so größer ist die Beanspruchung des Fadens. Auch ein sauberes Aufbauen der Kanten bzw. Spulenflanken wird immer schwieriger, je größer die Hub­ strecke ist, über die der Faden von der Mitte nach links und rechts gehen muß. Die Folgen sind Überspringer, rillige Spulen, Spannungswechsel, be­ schädigte Fadenstücke an den Kanten und dergleichen.

Erhebliche Probleme ergeben sich auch bei Fadenabzug. Hierbei wird die von der Spule auf den Faden ausgeübte Flächenreibung mit der in Achsrichtung gemessenen Spule größer. Aus der Praxis ist bekannt, daß es vor allem bei feineren Garnen immer kritischer für den Faden wird, sicher von der Spule abzulaufen, je größer der Hub ist. Es gibt Verhedderungen, Verhakungen, abgezogene Fadenschlingen und Fadenbrüche.

Diese Probleme werden immer drastischer, je länger die Kreuzspule wird, und je schneller der Faden in den nachfolgenden Verarbeitungsprozessen abgezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Kreuzspule, vorzugsweise für den Spinnfaserbereich, zu schaffen, das es ohne Erhöhung der Fadenbeanspruchung sowohl beim Spulen als auch beim Abziehen des Garns erlaubt, die in Achsrichtung gemessene Spulenlän­ ge über die heute üblichen Maße hinaus wesentlich zu vergrößern.

Für das Verfahren eingangs genannter Art, bei dem für das kreuzweise Ab­ legen des Garns eine Fadenführeröse relativ zur Spule parallel zur Spu­ lenachse changiert wird, besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß das Changieren zum kreuzweisen Ablegen des Garns abschnittsweise jeweils nur auf einem Hub erfolgt, der relativ klein gegen die Spulenlänge ist, und daß dieser kurzperiodischen Changierbewegung ein insgesamt relativ langsamer Hin- und Hervorschub der Fadenführeröse in Richtung der Kreuz­ spulenachse überlagert wird.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die für das kreuzweise Ablegen des Garns wesentliche Changierbewegung auf einer gegenüber der Spulenlänge kleinen Amplitude ausgeführt wird und daher eine geringere Belastung auf das Garn ausübt als die beim herkömmlichen Spulen mit Nutentrommel oder Fadenführer jeweils über die ganze Spulenlänge geführte Changierbewegung. Statt eines Hubs von beispielsweise 150 mm bei einer üblichen Kreuzspule hat erfindungsgemäß die Changierbewegung nur noch einen Bruchteil der 150 mm, z. B. 10 bis 40 mm, insbesondere etwa 30 mm. Beim Ablauf des Garns über den relativ kleinen Changierhub entstehen entsprechend verhältnismäßig geringe Fadenspannungssprünge, das heißt, es sind außeror­ dentlich hohe Abzugsgeschwindigkeiten möglich, mit gleichmäßigeren Faden­ zugkräften als beim Ablaufen bisheriger Kreuzspulen, auf denen der Chan­ gierhub jeweils über die ganze Spulenlänge reicht.

Gemäß weiterer Erfindung kann der der zum kreuzweisen Ablegen des Garns dienenden, kurzperiodischen Changierbewegung überlagerte Hin- und Hervor­ schub kontinuierlich oder mit Schritten in der Größenordnung der Amplitu­ de der kurzperiodischen Changierbewegung ausgeführt werden:

• a) In der ersten Alternative ist es möglich, die Fadenführerbewegung von rechts nach links und von links nach rechts ständig kontinuierlich so zu steuern, daß dünne Kreuzschichten nebeneinander und übereinander, vorzugsweise schuppenartig, aufgebaut werden. Das bedeutet, daß die enge Fadenführung von z. B. bei 30 mm kontinuierlich über den Gesamthub der Spule verschoben und durch wandernde, überlagernde Fadenschichten der Spulenkörper aufgebaut werden kann.
• b) In der anderen Alternative wird der Faden in kleinen Bereichen mit der Amplitude der kurzperiodischen Changierbewegung, also z. B. etwa 30 mm, mittels Fadenführung verlegt, so daß stufenweise Spulenscheiben aufge­ baut werden. Diese Spulenscheiben können in einer Ausgestaltung nach­ einander bis zum vollen Spulendurchmesser gebildet werden. In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll die Kreuzung so verlegt werden, daß kleine Stufen nebeneinander gestellt werden und damit das gesamte Spulengefüge ergeben. Es kann dabei also eine schichtweise Windung um jeweils eine (Doppel) Amplitude der kurzperiodischen Changierbewegung über den Gesamthub der Spule versetzt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist es möglich, die Kreuzungs­ winkel des Garns kleiner als bisher üblich zu wählen. Die Gefahr der Fa­ denüberspringer ist beseitigt, weil die Fadenschleuderbewegung sich wegen der kleinen Hübe nicht mehr störend auswirken kann. Es können auch ver­ schiedene Kreuzungswinkel, z. B. beim Hartspulen für das Färben, auf der Länge der Spule vorgesehen werden. Innerhalb dieses Winkelbereichs wird dann der tatsächlich gelegte Winkel regelmäßig oder unregelmäßig geändert, um eine Bildstörung zu erzeugen. In jedem Fall kann durch den überlagerten Vorschub des Fadenführers jede beliebige Bildstörung erzeugt werden.

Gemäß weiterer Erfindung läßt sich auch die endgültige Spulenform durch Steuerung des überlagerten Hin- und Hervorschubs des Fadenführers bestim­ men. Auf diese Weise können, wie gesagt, nicht nur Bildstörungen optimal herbeigeführt, sondern auch alle möglichen Spulenformen und -hübe herge­ stellt werden. Man kann durch Steuerung der überlagerten Vorschubbewegung des Fadenführers konische oder zylindrische Spulen herstellen, diese Steuerung des Fadenführers erlaubt es aber auch, knäuelförmige, pineapple-spulen-ähnliche Körper aufzubauen. Eine für die Strickerei häu­ fig erwünschte Zusatzkonizität ist leicht herzustellen. Vom anwendungs­ technischen Gesichtspunkt her betrachtet bietet das erfindungsgemäße Ver­ fahren schließlich die Möglichkeit, alle Variationen zu erfüllen, die be­ treffend Hub, Kantenaufbau, Durchmesser, Konizität, Zusatzkonizität und dergleichen in der Praxis gewünscht werden.

Der der kurzperiodischen Changierbewegung des Fadenführers überlagerte kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgeführte, relativ langsame Hin- und Hervorschub kann entweder durch eine Bewegung des Fadenführers oder aber durch eine Bewegung des Spulenkörpers bewirkt werden. Da der überla­ gerte Hin- und Hervorschub relativ langsam ausgeführt wird, ist es ohne weiteres möglich, diese Bewegung von der relativ zum Fadenführer schweren Spule ausführen zu lassen.

Wichtig ist es jedoch erfindungsgemäß, einen Fadenführer mit an die Man­ telfläche der wachsenden Spule herangeführten Öse zu verwenden, weil das Garn zwischen der Öse und der Mantelfläche nur auf einer sehr kurzen Strecke von z. B. 5 bis 10 mm frei läuft und einen vom Spulen über Nutentrommeln bekannten Ballon nicht bilden kann. Das ablaufende Garn läßt sich also auf dem erfindungsgemäß relativ kleinen Changierhub mit außerordentlicher Genauigkeit ablegen, und der Fadenführer bzw. dessen Öse können mit hoher Geschwindigkeit fahren, weil nur ein kleiner Hub verlegt werden muß.

Zum Erzeugen des kleinen Hubs kann der Fadenführer auf sehr verschiedene Weise mit der jeweiligen Changierperiode hin- und herbewegt werden In Frage kommen beispielsweise ein linearer Antrieb des Fadenführers in einer Schienenführung, ein Antrieb des Fadenführers (als Ganzes) nach Art der Garnchangierung mit Nutentrommel oder eine Befestigung der Fadenfüh­ reröse am freien Ende einer mechanisch, magnetisch, pneumatisch etc. er­ regten Federzunge.

Eine weitere Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei den nach dem Verfah­ ren hergestellten Kreuzspulen dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung der Spulenachse gemessene Changierhub, also der Abstand zwischen je zwei Umkehrpunkten einer Garnlage, klein gegen die Spulenlänge ist. Eine sol­ che Kreuzspule ist, wie dargelegt, nicht nur einfacher als bisherige Spu­ len herzustellen, sondern auch problemloser abzuziehen. Wegen des kleinen Changierhubs schwankt die Fadenspannung des abgezogenen Garns kaum, und mitgerissene Garnlagen können nicht vorkommen, weil die nächste kleine Garnschicht auch nur auf dem kleinen Hub abläuft und dann zur folgenden Garnschicht wechselt. Wegen dieses Mikroaufbaus der erfindungsgemäßen Kreuzspule ist deren Gesamtgröße, also der Makroaufbau, im Rahmen von Aufgabe und Lösung theoretisch unbeschränkt.

Eine erfindungsgemäße Kreuzspule besteht - wie gesagt - aus einzelnen Lagen, deren Changierhub in Richtung der Spulenachse klein gegen die Spu­ lenlänge ist. Dieser Aufbau der Kreuzspule ermöglicht eine weitere Ausge­ staltung der Erfindung dahingehend, daß die erste Lage bzw. die ersten Lagen an einer bestimmten Stelle der Hülse, vorzugsweise an einem Längs­ ende der zum Aufwickeln der Spule vorgesehenen Hülse, als sogenannte Sig­ nalwicklung ausgebildet werden. Diese erste auf die Hülse aufgetragene Garnschicht bietet nämlich die Möglichkeit, in dem Moment ein Signal zu setzen, in dem begonnen wird, die Garnschicht abzuarbeiten. Dieses Signal kann den Hinweis geben, daß die Spule, nach einer bestimmten restlichen Garnlänge, von z. B. etwa 100 s, leergelaufen ist. Das Signal kann durch den leergelaufenen Hülsenteil vor dem letzten Garnbereich gegeben werden und kann beispielsweise Maßnahmen zum Spulenwechsel oder andere Steuer­ maßnahmen, z. B. langsamen Maschinenlauf oder die Positionierung irgend­ eines Geräts für besondere Aufgaben, einleiten.

Eine Signalwicklung der beschriebenen Art liegt beispielsweise auf einem elektrisch leitenden Metallstreifen unmittelbar auf der jeweiligen Spu­ lenhülse. Im Metallstreifen kann ein Berührungskontakt, z. B. an einer die Spule antreibenden Treibwalze, gegenübergestellt werden, der bei Beginn des Ablaufs der Signalwicklung mit dem auf der Hülse befindlichen Kon­ taktstreifen in Berührung kommt und das jeweils gewünschte Signal aus­ löst. Die Art der Erzeugung des Signals ist dem Fachmann jedoch überlas­ sen, anstelle der durch Berührungskontakt ausgelösten Signalgabe kann die jeweilige Schaltung auch berührunglos aktiviert werden. Es kommen Annä­ herungsschalter, aber auch kontinuierlich arbeitende Einrichtungen wie Potentiometer in Frage. Wesentlich ist allein, daß es bei der erfindungs­ gemäßen Art der Wicklung erstmals möglich ist, bei einer Kreuzspule eine Signalwicklung vorzusehen, weil die erfindungsgemäße Wicklung immer nur über kleine Abschnitte in Spulenlängsrichtung hin und her geht, so daß auch die erste Wicklungslage aus einzelnen nebeneinanderliegenden oder geschuppten "Mikro-Wicklungen" besteht. Als Signalwicklung kann dann die beim Aufwickeln erste bzw. beim Abwickeln letzte Mikro-Wicklung herange­ zogen werden. Eine exakt arbeitende Signalwicklung konnte bei herkömm­ lichen Kreuzspulen nicht vorgesehen werden, weil der Faden immer über die ganze Länge der Hülse gelegt wurd.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine zylindrische Kreuzspule mit schuppenartig überein­ ander liegenden, durch kurzperiodische Changierbewegung hergestellte Garneinzellagen;

Fig. 2 eine aus Einzelscheiben aufgebaute konische Kreuzspule und

Fig. 3 das Prinzip einer Vorrichtung zum Ausführen des erfin­ dungsgemäßen Kreuzspulverfahrens.

Die Kreuzspule nach Fig. 1 besitzt eine zylindrische Hülse 1 und einen darauf gewickelten zylindrischen Spulenkörper 2. Die Hülse 1 besitzt an einem Längsende einen Signalbereich 3, der z. B. aus einer Metallfolie be­ stehen kann und beim Ablaufen der Spule durch Kontakt, z. B. mit einer Auflage, ein Signal geben kann, das besagt, daß nur noch ein Rest von beispielsweise 100 m Garn auf der Hülse liegt.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Spulenkörpers 2 nach Fig. 1 ist gekenn­ zeichnet durch schuppenartig übereinanderliegende einzelne Garnlagen 4. Dieser schuppenartige Aufbau entsteht dadurch, daß der der kurzperio­ dischen, für das kreuzweise Ablegen des Garns vorgesehenen Changierbewe­ gung überlagerte oder relativ langsame Hin- und Hervorschub kontinuier­ lich ausgeführt wird. Die das Garn automatisch der Spule zuführende Öse (in Fig. 1 nicht gezeigt) führt dann gewissermaßen eine Pilgerschritt­ bewegung aus. Da diese dem kurzperiodischen Changieren überlagerte Pil­ gerschrittbewegung sowohl beim Vorschub des Fadenführers von links nach rechts in Fig. 1 als auch von rechts nach links erfolgt, ergibt sich der schematisch dargestellte fischgrätenartige Schuppenaufbau der einzelnen durch die kurzperiodische Changierbewegung erzeugten Garnlagen.

In Fig. 2 wird eine konische Kreuzspule mit einer konischen Hülse 5 und einem konischen Spulenkörper 6 schematisch dargestellt. Der konische Spu­ lenkörper nach Fig. 2 besteht aus einzelnen Spulenscheiben 7, die dadurch entstanden sind, daß der Hin- und Hervorschub des Fadenführers, der des­ sen kurzperiodischer Changierbewegung überlagert sein soll, mit Schritten in der Größenordnung der Amplitude der Changierbewegung ausgeführt wird. In Fig. 2 werden dazu zwei Alternativen angedeutet. Entweder werden die Spulenscheiben 7 der Reihe nach, z. B. am linken Ende von Fig. 2 begin­ nend, ganz aufgebaut, oder die Spulen werden stufenweise allmählich ge­ spult, indem zuerst die linke Spulenscheibe 7 bis zu dem angedeuteten Ni­ veau 8, dann die nächste Spulenscheibe 7 bis zu dem angedeuteten Niveau 9 und danach erst das Niveau 8 und dann das Niveau 9 erhöht und dann mit dem Aufbau der dritten Spulenscheibe begonnen wird.

Schließlich wird auf diese Weise die erste (in Fig. 1 linke) Spulenscheibe ganz fertig, und die restlichen Spulenscheiben haben die in Fig. 2 mit 10 angedeuteten Niveaus. Diese Niveaus 10 werden nach dem bisherigen Prinzip stückweise allmählich aufgebaut, bis schließlich der konische Spulenkörper 6 fertiggestellt ist.

Ein prinzipieller Aufbau einer Vorrichtung zum Durchführen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird in Fig. 3 dargestellt. Darin läuft eine Kreuzspule 11 mit Hülse 12 auf einer einen Antrieb 13 aufweisenden Treibwalze 14. Grundsätzlich kann die Kreuzspule 11 auch einen Aixalan­ trieb besitzen, der allerdings im allgemeinen so gesteuert werden soll, daß sich eine im wesentlichen konstante Umfangsgeschwindigkeit der im Durchmesser wachsenden Kreuzspule ergibt. Ein Axialantrieb empfiehlt sich beispielsweise dann, wenn das gewickelte Garn zu empfindlich für einen Umfangsantrieb ist.

Das von einer beliebigen Ablaufspule beispielsweise von einem Kops 15 kommende Garn 16 wird nach Fig. 3 mit Hilfe eines Fadenführers 17 über dessen Öse 18 auf die Mantelfläche 19 der Kreuzspule 11 aufgebracht. Der Fadenführer 17 kann im Prinzip als Schlitten 20 auf einer parallel zur Spulenachse 21 verlaufenden Führung 22 in Pfeilrichtung 23 verfahrbar ausgebildet werden. Bei der Bewegung des Schlittens 20 in der Führung 22 erfolgt dann das kreuzweise Ablegen des Garns 16 nur auf dem durch die Führung 22 bestimmten Hub 24, der klein gegen die Spulenlänge 25 ist. Der kurzperiodischen Changierbewegung des Schlittens 20 in der Führung 22 wird erfindungsgemäß ein insgesamt relativ langer Hin- und Hervorschub des Fadenführers 17 insgesamt, beispielsweise mit Hilfe eines Schlittens 26, in einer parallel zur Spulenachse 21 liegenden Führung 27 überlagert. Je nachdem, ob der Schlitten 26 kontinuierlich oder diskontinuierlich in der Führung bewegt wird, entstehen die Spulenbilder nach Fig. 1 und 2. Ersichtlich kann durch Steuerung des Schlittens 26 jeder beliebige Spu­ lenaufbau erzeugt werden.

Die Darstellung des Fadenführers 17 mit seinen Führungselementen nach Fig. 3 dient nur als Anschauungsbeispiel. Es kann selbstverständlich jede beliebige Ausführung des Fadenführers gerechnet werden, insbesondere kann die mit Hilfe des Schlittens 26 der kurzperiodischen Changierbewegung des Schlittens 20 überlagerte Bewegung auch durch einen entsprechenden An­ trieb der Kreuzspule 11 selbst - z. B. auch über die Treibwalze 14 - er­ reicht werden. Wesentlich ist lediglich die unabhängige Überlagerung der beiden Bewegungen.

Bezugszeichenliste

 1 Hülse
 2 Spulenkörper
 3 Signalbereich
 4 Garnlage
 5 Hülse
 6 Spulenkörper
 7 Spulenscheibe
 8 Niveau
 9 Niveau
10 Niveau
11 Kreuzspule
12 Hülse
13 Antrieb
14 Treibwalze
15 Kops
16 Garn
17 Fadenführer
18 Öse
19 Mantelfläche (11)
20 Schlitten
21 Spulenachse
22 Führung
23 Pfeil
24 Hub
25 Spulenlänge
26 Schlitten
27 Führung

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen einer Kreuzspule (11) aus Garn, insbesondere Spinnfasergarn, mit Hilfe eines eine an die Mantelfläche (19) der Spule heranreichende Öse (18) aufweisenden Fadenführers (17), bei dem für das kreuzweise Ablegen des Garns (15) die Fadenführeröse relativ zur Spule parallel zur Spulenachse (21) changiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Changieren zum kreuzweisen Ablegen des Garns (16) abschnittweise jeweils nur mit einem Hub (24) erfolgt, der klein gegen die Spulenlänge (25) ist, und daß dieser kurzperiodischen Changierbewegung ein insgesamt relativ langsamer Hin- und Hervorschub der Fadenführeröse (18) in Rich­ tung der Spulenachse (21) überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hin- und Hervorschub kontinuierlich ausgeführt wird (Fig. 1).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hin- und Hervorschub diskontinuierlich gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Schritten eine Scheibenspule mit einer der Amplitude der kurzperiodischen Changierbewegung entsprechenden Länge zumindest teilweise aufgebaut wird (Fig. 2).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hin- und Hervorschub mit Schritten in der Größenordnung der Amplitude der kurzperiodischen Changierbewegung ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Spulenform durch Steuerung des langsamen Hin- und Her­ vorschubs bestimmt wird.

7. Kreuzspule, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung der Spulenachse (21) gemessene Hub (24) bzw. der Ab­ stand zwischen zwei Umkehrpunkten einer Garnlage klein gegen die Spulen­ länge (25) ist.

8. Kreuzspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen zwei Umkehrpunkten unmittelbar auf der Spulenhülse lie­ gende Garnlage, insbesondere an einem der Längsenden der Hülse, als Sig­ nalwicklung ausgebildet ist.

9. Kreuzspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Signalwicklung ein elektrisch leitender Streifen unmittel­ bar auf der Spulenhülse liegt und daß dem elektrisch leitenden Metall­ streifen ein Kontakt gegenübergestellt ist, der beim Ablaufen der auf dem Metallstreifen liegenden Garnwicklung mit dem Metallstreifen in Berührung kommt und ein Signal auslöst.