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Verfahren zum Aufwickeln von Kunstfäden Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Aufwickeln von Kunstfäden, insbesondere in frisch gesponnenem
Zustand, wobei der Wickelkörper sowohl an seinem Umfang mittels einer mit konstanter
Drehzahl umlaufenden Treibwalze als auch an seiner Achse durch einen verstellbaren
Eigen antrieb angetrieben wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Verfahren und Vorrichtungen, bei denen der zu erzeugende Wickel lediglich
an seinem Umfang durch eine Treibwalze angetrieben wird, haben bekanntlich den Vorzug
großer Einfachheit, denn der Faden gelangt mit gleichbleibender Geschwindigkeit
auf den sich mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit drehenden Wickel. Andererseits
ergeben sich bei einem solchen friktionsgetriebenen Wickel Schwierigkeiten, wenn
das aufzubringende Antriebsdrehmoment und der Anpreßdruck der Treibwalze am Wickel
über ein bestimmtes Maß hinaus anwachsen, so daß hierunter die Qualität eines empfindlicheren
Wickelgutes oder der Wickelaufbau als solcher leiden. Erfahrungsgemäß tritt dieser
Mangel in erhöhtem Maß bei der Herstellung feiner vollsynthetischer Fäden, die mit
sehr hoher Liefergeschwindigkeit abgezogen werden, in Erscheinung.
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Demgegenüber besteht bei solchen Aufwickelverfahren und -vorrichtungen,
bei welchen der Wickel von seiner Achse her angetrieben wird, wobei er sich gewöhnlich
gegen eine lose Rolle abstützt, die Schwierigkeit, die Umfangsgeschwindigkeit des
wachsenden Wickels derart an die konstante Fadenliefergeschwindigkeit anzugleichen,
daß der Faden ohne wesentliche Änderung der Fadenspannung auf den Wickel gelangt.
Man bedient sich deshalb, zumal in der Spultechnik, besonderer Einrichtungen, welche
die Fadenspannung bzw. den Wickeldurchmesser abtasten und dementsprechend den Motorantrieb
und die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels regeln bzw. steuern. Der Verwendung derartiger
Vorrichtungen beim Aufwickeln frisch gesponnener Fäden sind aber mit zunehmender
Liefergeschwindigkeit und Empfindlichkeit des Fadenmaterials wegen der damit verbundenen
Beanspruchung Grenzen gesetzt.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, den Wickel durch seinen Achsantrieb
stärker, als vom Aufwickelvorgang her erforderlich ist, anzutreiben und ihn durch
die Friktionswalze abzubremsen, um der Anwendung derartiger Steuer- und Regelvorrichtungen
aus dem Weg zu gehen und eine konstante Fadenaufwickelgeschwindigkeit zu erzielen.
Es ist auch schon bekannt, einen Wickel zur Entlastung von den Auswirkungen des
Friktionsantriebes einmal von seiner Achse her und zum anderen durch eine Treibwalze
von seinem Umfang her gleichzeitig anzutreiben und als Antrieb für Wickelachse und
Treibwalze entweder eine gemeinsame Antriebsquelle oder besondere, voneinander unabhängige
Antriebsmittel vorzusehen und dabei gegebenenfalls die größere Antriebsenergie über
die Wickelachse in den Wickel zu leiten.
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Bei allen diesen bekannten Vorschlägen eines Doppelangriffs bzw.
Doppelantriebes tritt aber im Laufe des gesamten Aufwickelvorganges ein starker
Wechsel in der Größe des von der Treibwalze auf den Wickel übertragenen Drehmomentes
ein. Zumal bei Verwendung eines Elektromotors mit drehzahlunabhängigem, nahezu konstantem
Drehmoment für den Wickelachsantrieb ist entweder ein ständiger zusätzlicher Antrieb
des Wickels durch die Treibwalze erforderlich, der mit wachsendem Wickeldurchmesser
sehr erheblich ansteigt, oder es wird bei Auslegung eines solchen Elektromotors
auf ein mittleres Antriebsdrehmoment der Wickelachse anfangs des Aufwickelvorganges
eine bremsende und später eine antreibende Wirkung der Treibwalze erforderlich.
Bei Verwendung eines Elektromotors mit drehzahlabhängigem Drehmoment für den Wickelachsantrieb
kann es bei zu großer Auslegung sogar eintreten, daß die Treibwalze zu Beginn des
Aufwickelvorganges fördern hilft, in der Mittelperiode des Aufwickelvorganges bremst
und zum Ende hin wieder fördert. Infolge dieser Antriebsschwankungen zwischen Treibwalze
und Wickel nach Größe und Richtung tritt ein variabler Schlupf zwischen beiden auf,
der während des gesamten Aufwickelvorganges eine wechselnde Wickeloberflächen- und
Wickelkörperbeanspruchung bewirkt. Ein so erzeugter Wickel kann aber nicht qualitativ
hochwertig ausfallen.
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Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, die Antriebsschwankungen
zwischen Treibwalze und Wickeloberfläche im Wechselspiel eines Doppelantriebes von
Wickelkörpern zu beseitigen oder in einem solchen Maße zu reduzieren, daß sie nicht
mehr ins Gewicht fallen Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß das von der
Treibwalze in den Wickelkörper eingeleitete Antriebsdrehmoment während des gesamten
Aufwickelvorganges angenähert konstant gehalten wird.
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Während also die Treibwalze durch auf die Wickelumfangsfläche übertragene
tangentiale Friktionskräfte, die mit dem Anwachsen des Wickelradius entsprechend
kleiner werden, während des gesamten Aufwickelvorganges ein konstantes, möglichst
geringes Antriebsdrehmoment über die Fadenlagen in den Wickel einleitet, im übrigen
aber die konstante Wickelgeschwindigkeit steuert, wird das Hauptantriebsdrehmoment
von dem Achsantrieb auf den Wickel eingebracht. Dieser Achsantrieb kann z. B. ein
gesteuerter Schlupfantrieb sein, dessen Schlupfvermögen in Abhängigkeit vom Wickelprogramm
bzw. vom wachsenden Wickeldurchmesser so veränderbar ist, daß immer gerade der am
Gesamtantriebsdrehmoment des Wickels noch fehlende, wenn auch weitaus größere Restbetrag
angeliefert wird.
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Dadurch ist gewährleistet, daß einmal der Faden beim Aufwickeln sehr
gleichmäßig vorgespannt wird und zum anderen der Wickelaufbau durch die Treibwalze
immer unter vorbestimmtem geringem und entsprechend der abnehmenden Schubbeanspruchung
sinkendem Anpreßdruck erfolgen kann. Der auf diese Weise bei höchsten Wickelgeschwindigkeiten
hergestellte Wickel aus frisch gesponnenem und äußerst empfindlichem Wickelgut zeigt
einen einwandfreien Aufbau und hohe Fadenqualität.
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Zur Durchführung des Verfahrens empfiehlt es sich, den Achsantrieb
des treibwalzengetriebenen Wickels derart auszubilden, daB der Stator eines den
Wickel von seiner Achse her antreibenden Außen-Fäufer-Verschiebeschlupfmotors mittels
einer ortsfesten Kurvenführung bei dem wachsenden Wickeldurchmesser entsprechender
Motorauswanderung bzw. mittels eines das zeitliche Wickelprogramm enthaltenden Steuernockens
axial verschiebbar ist. Als Motor ist beispielsweise ein Kurzschlußläufer mit erhöhtem
Läuferwiderstand einsetzbar. Je nach dem Grad der Axialverschiebung ändert sich
dann bei vorgegebener Drehzahl die Größe des an die Wickelachse gelieferten Drehmomentes.
Die Steuerschiene kann so angeordnet sein, daß die Wickelachse mit zunehmendem Wickeldurchmesser
an ihr entlanggleitet und sich dabei axial verschiebt. Die Axialverschiebung des
Stators kann also einmal in Abhängigkeit vom Anwachsen des Wickeldurchmessers und
zum anderen von einem vorgegebenen Zeitprogramm erfolgen. Es ist aber auch denkbar,
die Axialverschiebung in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Fadenspannung zu
regeln. An SteIle eines Schlupfmotors kann man gegebenenfalls auch einen regelbaren
Gleichstrommotor, z. B. einen Haupt- oder Nebenschlußmotor, im Wickelträger vorsehen,
dessen elektrische Spannung am Anker und/oder Feld in Abhängigkeit vom Wickelprogramm
veränderbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Aufwickelvorrichtung von der Seite und
F i g.
2 desgleichen von oben mit einer Schablonensteuerung, Fig. 3 eine Zeitsteuerung
für eine solche Aufwickelvorrichtung.
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Nach den F i g. 1 und 2 besteht die Aufwickelvorrichtung in zunächst
üblicher Bauart aus dem an einem Schwenkarm 1 gelagerten Wickelträger 2 mit dem
Wickel 3 sowie aus der Treibwalze 4 und den Liefergaletten 5 und 6. Die Treibwalze
4 sitzt auf der mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle 7 oder wird durch einen
Einbaumotor, beispielsweise einen Synchron -Reluktanzmotor angetrieben; sie treibt
ihrerseits den Wickel 3 an. Die Verlegeeinrichtung ist mit 8 und der Fadenführer
mit 9 bezeichnet. Der Faden 10 wird über die Galetten 5 und 6 von einer nicht dargestellten
Lieferstelle, z. B. vom Spinnkopf, abgezogen und über den Fadenführer 9 mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit dem Wickel 3 zugeführt.
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Der Wickelträger 2 ist mit einem zusätzlichen regelbaren Eigenantrieb
ausgestattet und zu diesem Zweck mit einem Wechsel- oder Drehstrom-Einbaumotor 11,
insbesondere einem Schlupfmotor üblicher asynchronischer Bauart, vorzugsweise einem
solchen mit erhöhtem Läuferwiderstand, sowie einer Steuereinrichtung ausgerüstet,
welche die Motorleistung entweder in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser mittels
einer Schablonel2 (Fig. 2) oder über die Zeit mittels eines umlaufenden Kurvenstücks
13 (F i g. 3) als Geber über einen beispielsweise unter Federspannung stehenden
Taster 14 in der Weise steuert, daß beispielsweise bei einem Verschiebeankermotor
der Anker verschoben (F i g. 2) oder ein Schiebewiderstand 15 betätigt wird (F i
g. 3), wobei der Motor erfindungsgemäß bei der jeweils vorhandenen Wickeldrehzahl
ein so großes Drehmoment an die Wickelachse abgibt, daß der Unterschied zum jeweiligen
Gesamtantriebsdrehmoment des Wickels immer konstant ist.
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Der zusätzliche Motor im Wickelträger ist entsprechend dem Verlauf
des Drehmomentenbedarfs des Wickels mit fallender Drehzahl - also im Laufe der Wickelreise
- zunächst bis zu einem bestimmten Wickeldurchmesser in seiner Leistung zu drosseln
und danach langsam ansteigend wieder weiter auszufahren. Das Drosseln und Wieder-voll-Ausfahren
kann in geeigneter Weise, insbesondere durch Verminderung bzw. Erhöhung der Spannung,
oder bei einem Verschiebeankermotor zwecks Änderung des Kraftfeldes durch Verschieben
des Ankers erfolgen.
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Im der Darstellung zugrunde liegenden Beispiel besitzen der Wickelträger
und die Treibwalze gleichen Durchmesser. Der Synchronmotor der Treibwalze und der
zusätzliche Asynchron-Schlupfmotor im Wickelträger haben gleiche Polzahl, dabei
wird der letztere Motor mit einer höheren Frequenz betrieben.
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Ebenso kann aber auch eine gleiche Frequenz bei gleicher Polzahl und
verschiedenem Durchmesser von Treibwalze und Wickelträger oder eine gemischte Anordnung,
beispielweise mit verschiedener Polzahl und gleicher Frequenz bei ausgeglichenem
Außendurchmesser angewandt werden. Um den Antrieb für verschiedene Betriebsgeschwindigkeiten
verwenden zu können, kann die Frequenz beispielsweise mittels eines Umformers auf
den erforderlichen Betriebszustand eingestellt werden. Eine etwaige Veränderung
im Verhalten des Wickelträgerschlupfmotors infolge einer Frequenzänderung kann mittels
eines Vortransformators oder durch entsprechende Erregung des
Umformers
abgeglichen werden, so daß bei Änderung der Wickelgeschwindigkeit die gleiche Tendenz
der Regelcharakteristik erhalten bleibt. Bei etwaigem Gruppenantrieb mehrerer in
einer Anlage nebeneinanderlaufender Aufwickelvorrichtungen kann die Frequenz des
speisenden Umformers in Abhängigkeit vom Wickelprogramm zentral geregelt werden.