DE1535094A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Chemiefaeden - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Chemiefäden

B a r m a g

Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Wuppertal

Die Erfindung betrifft ein Aufwickelverfahren für insbesondere frisch verstreckte synthetische Chemiefäden zur Bildung leicht bikonischer Kreuzspulen, bei welchem der Changierhub des Fadenführungselementes während des ganzen Wickelvorganges gleich groß bleibt und die freie Fadenstrecke zwischen dem Austritt des Fadens aus dem Fadenführungselement und dem jeweiligen Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang während des Aufwickelvorganges vergrößert wird, nebst Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekanntlich ist man bei der Bildung von Kreuzspulen bestrebt, den Fadenführer, der den Faden auf den umlaufenden Spulkörper changierend verlegt, möglichst nahe an den Spulkörperumfang heranzubringen, um die Länge der auf dem Wickel erzeugten Fadenlage mit der Hublänge des Fadenführungselementes möglichst übereinstimmen zu lassen. Da aber der Spulkörperumfang während des Aufwickelvorganges ständig wächst, sind, sofern hierdurch etwa auch sein Abstand vom Fadenführer entsprechend abnimmt, seinem weiteren Wachsen Grenzen gesetzt. Deshalb läßt man häufig den vom Fadenführer zu verlegenden Faden zunächst auf eine

Neue Unterlagsn (Art. 7 S l Abs. 2 Nr. I Satz 3 d«e Änderungegee. v. 4. 9.1967)

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die Spule stützende bzw. antreibende Walze auflaufen, von welcher der Faden dann unmittelbar an den Spulkörperumfang abgegeben wird. Die hierbei hergestellten Wickel besitzen ebene Enden.

Es ist aber auch bekannt, Kreuzspulen mit leicht bikonisch auslaufenden Enden zu bilden, da sich diese Wickelform bei der Weiterverarbeitung als besonders günstig erwiesen hat. Man verwendet hierzu üblicherweise solche Changiereinrichtungen, bei welchen die Hublänge des hin- und hergehenden Fadenführers allmählich geringer wird. Derartige Einrichtungen mit mechanisch, elektrisch oder hydraulisch bewirkter Hubminderung lassen wegen der hin und her zu bewe- ^ genden Fadenführermassen nur gewisse, begrenzte Changierschlagzahlen zu oder sind verhältnismäßig kompliziert und aufwendig.

Es ist ferner bekannt, Kreuzspulen mit bikonisch auslaufenden Enden mittels eines mit konstanter Hublänge hin- und hergehenden Fadenführers dadurch zu bilden, daß das Fadenführungselement während des Aufwickelund Changiervorganges kontinuierlich quer zur Wickelachse vom Spulenkörperumfang fortbewegt wird, wodurch die freie Fadenstrecke zwischen dem Austritt des Fadens aus dem Fadenführungselement und dem jeweiligen Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang und damit die Nachschlepplänge des Fadens stetig fortschreitend vergrößert wird, so daß sich die Länge der auf dem Spulkörper abgelegten Fadenlagen fortlaufend verkürzt> so daß ein Wickel mit konischen Enden entsteht. ) Diese Vorrichtung ist wegen der hin- und hergehenden Fadenführermassen ebenfalls nur mit begrenzten Changierschlagzahlen betreibbar. Außerdem bilden sich an den Changierumkehrstellen auf dem Wickel, insbesondere bei Herstellung von Wickeln mit leicht bikonischen Enden, Randaufwölbungen am konischen Endteil gegenüber dem anschließenden Mittelteil des Wickels, in welchen eine Erhöhung der Fadenspannung vorhanden ist, die ihrerseits schädliche Einflüsse auf das Verhalten des Fadens bei Weiterverarbeitung ergibt, so z.B. beim Anfärbeverhalten, in den Elastizitätseigenschaften, beim Schrumpfen usw.

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, leicht bikonische Kreuzwickel mit hohen Aufwickelgeschwindigkeiten und dementsprechend hohen Changierschlagzahlen herzustellen, welche keine Rand- " aufWölbungen besitzen.

Erfindungsgemäß wird für das eingangs erwähnte Verfahren vorgeschlagen, die zunächst so klein wie möglich gewählte freie Fadenstrecke zwischen dem Austritt des Fadens aus dem Fadenführungselement einerseits und dem jeweiligen Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang andererseits während des Aufwickelvorganges durch Auswanderung der Spulenachse und gleichzeitige radiale Hin- und Herbewegung insbesondere des Fadenführungselementes periodisch anwachsend zu verlängern . _Λ

Eine periodisch anwachsende Fadenstreckenvergroßerung entsteht dadurch, daß einer gleichmäßig anwachsenden Fadenstreckenvergroßerung eine sich intervallmäßig wiederholende, hin- und hergehende Bewegung überlagert wird, so daß die resultierende Fadenstreckenvergroßerung dann etwa pilgerschrittartig verläuft, indem auf jede einzelne Fadenstreckenteilvergrößerung eine Fadenstreckenverkleinerung geringeren Ausmaßes folgt, der sich dann wieder die nächste Fadenstreckenteilvergrößerung anschließt, und so weiter fort.

Eine derart verlaufende Verlängerung der freien Fadenstrecke (Fadennachschleppung) ergibt eine entsprechend verlaufende Hublängenänderung der einzelnen Wickellagen. Dadurch tritt an den leicht bikonisch ent- | stehenden Stirnflächen des Wickels eine sog. "Atmung" ein. Hierbei überschneiden sich die Enden benachbarter Windungslagen, wodurch die Randaufwölbungen zwischen konischem Endteil und anschließendem zylindrischen Mittelteil des Wickels vermieden werden. Durch die erfindungsgemäß periodische Verlängerung der freien Fadenstrecke zwischen Changierelementaustritt und Fadenauflaufpunkt auf dem Wickel werden die eingangs geschilderten Nachteile mit Sicherheit vermieden, und gleichzeitig bekommen die Wickel eine gefällige äußere Form.

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Die periodische Verlängerung der freien Fadenstrecke kann man dadurch erreichen, daß man während des Aufwickelvorganges, also während der gleichmäßigen Vergrößerung der freien Fadenstrecke infolge Anwachsens des Wickeldurchmessers die Achse des Changierelementes (Schlitztrommel, Nutenwalze) oder aber die Achse des Spulenträgerschwenkarmes radial hin- und herbewegen läßt, wobei die Überlagerung beider Bewegungen dann die periodische Vergrößerung der freien Fadenstrecke ergibt. Es ist auch denkbar, die Treibwalzenachse radial hin- und herzubewegen.

Dabei ist zu beachten, daß die hin- und hergehende Verlagerung der Achsen des Changierelementes und des Spulenträgerschwenkarmes etwa angenähert parallel zu den Ebenen, die der Faden bei seiner Changierbewegung durchläuft, erfolgt, und daß die Verlagerung der Treibwalzenachse quer zu diesen genannten Ebenen erfolgt. Während die Verlagerung der Changierelementachse direkt eine hin- und hergehende Längenänderung der freien Fadenstrecke bewirkt, findet bei Verlagerung der anderen Achsen ein Abrollen des Wickels auf der Treibwalze und damit ein seitliches Auswandern der Wickelachse und daraus resultierend die hin- und hergehende Längenänderung der freien Fadenstrecke statt.

Zur Erzielung derartiger Achsenbewegungen kann die Lagerung der jeweils gewählten Achse für eine lineare Verschiebebewegung, für eine bogenförmige Schwenkbewegung oder aber auch für eine kreisförmige Drehbewegung ausgebildet sein. Die Schwenklagerung dürfte konstruktiv einfacher, die lineare Verschiebelagerung dagegen exakter sein. Die Drehlagerung bringt für die Energiezufuhr zum Antrieb der Treibwalze bzw. der Changierwalze wegen der notwendigen Schleifkontakte gewisse Erschwernisse mit sich. Die Wahl der Lagerung richtet sich nach den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten.

Am zweckmäßigsten ist es jedoch, diese hin- und hergehenden Bewegungen von dem Changierelement ausführen zu lassen, weil dieses einmal nur geringe Kräfte zu übertragen hat und überdies ausgewuchtet werden kann, während das Schwenkarmlager und auch das Treibwalzenlager wegen

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des ziemlich großen Wickelgewichtes und möglicher ünwuchten sehr stabil ausgeführt sein müssen, und weil zum anderen die geometrischen Verhältnisse im Zusammenspiel der Bewegungen der genannten Achsen am wenigsten gestört werden.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Aufwickelverfahrens lassen sich übliche SpulVorrichtungen, bestehend aus einer mittels Treibwalze angetriebenen Spule nebst einem die Wickeloberfläche nicht berührenden Fadenführungselement mit gleich groß bleibender Hublänge, insbesondere Nuten- oder Schlitztrommel verwenden, bei denen dann erfindungsgemäß das Fadenführungselement in Abhängigkeit von der Zeit oder von dem über den Aufwickelvorgang zunehmenden Spulendurchmesser durch mechanische, elektrische oder hydraulische Steuermittel vom Spulenkörperumfang periodisch hinwegbewegbar angeordnet ist.

Eine andere bevorzugte Spulvorrichtung zur Ausführung des vorgeschlagenen Aufwickelverfahrens kann dadurch gekennzeichnet sein, daß das Fadenführungselement durch mechanische, elektrische oder hydraulische Steuermittel quer zu seiner Changierrichtung periodisch hin- und herbewegbar angeordnet ist und die Spulenachse in bekannter Weise derart längs einer Führung verschiebbar, bzw. um eine Schwenkarmachse verschwenkbar angeordnet ist, daß sich während des Aufwickelvorganges der Abstand der Wickeloberfläche von der mittleren Stellung des Fadenführungselementes stetig vergrößert. Hierbei kann die räumliche Zuordnung von Treibwalze, Spule bzw. deren Schwenkarmlager und Changierelement derart getroffen sein, daß die Achsen des Fadenführungselements, der Treibwalze und des Schwenkarmlagers annähernd in einer Ebene liegen und zu Beginn des Aufwickelvorganges die durch die Fadenführungselementachse und Spulenachse gehende Ebene mit der durch die Treibwalzenachse und Spulenachse gehende Ebene an der Spulenachse einen annähernd rechten Winkel einschließen und zum Ende des Aufwickelvorganges die durch die Treibwalzenachse und die Spulenachse gehende Ebene mit

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der durch die Treibwalzenachse und Schwenkarmachse gehenden Ebene an der Treibwalzenachse einen angenähert rechten Winkel einschließen, wobei der Abstand der Achse der vollen Spule von der Treibwalzenachse kleiner oder gleich dem Abstand der Changierelementachse von der Treibwalzenachse ist.

Bei Verwendung von umlaufenden Fadenführungselementen als Changiereinrichtung lassen sich auf diese Weise sehr hohe Changierschlagzahlen bei Herstellung leicht bikonischer Wickel mit Fadenführern konstanter Hublänge erzielen, was für eine hinreichend große Fadenkreuzung bei der Aufwicklung von mit großer Geschwindigkeit anlaufenden Fäden und somit für die Haltbarkeit der hergestellten Wickel von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Anstelle der Treibwalze kann auch eine Stützwalze vorgesehen sein, an der sich die mit Eigenantrieb ausgerüstete Spule während des Aufwickelvorgangs abstützt. Ähnliche räumliche Verhältnisse lassen sich aber auch auf eine Vorrichtung, bei welcher ein gewöhnlicher, mit gleichem Changierhub hin- und hergehender Fadenführer verwendet wird, übertragen, sofern man die Schiene des Fadenführers, längs der sich dieser bewegt, als Achse ansieht.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einiger Beispiele näher er-. läutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hin- und herschwenkbarer Changierwalze

Figur 2 einen Schwenkantrieb für die Changierwalze.

Figur 3 einen anderen Schwenkantrieb für die Changierwalze.

Figur 4 ein Schema der Achsenlage.

Im in der Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist

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die Erfindung an einer Spulvorrichtung mit einer verschwenkbar gelagerten Aufwickelspule und einer Schlitztrommel als Fadenführer dargestellt. Der frisch verstreckte synthetische Chemiefaden 1 läuft, durch die Schlitztrommel 2 (mit Achse A) mit stets gleichbleibendem Hub hin- und hergeführt, auf der Spule 3 (mit Achse D) auf, welche auf dem Schwenkarm 4 (mit Achse C) angeordnet ist und infolge eines hieran angreifenden gewichtsbelasteten Hebelarms oder Seilzuges 5 an die Treibwalze 8 (mit Achse B) gedrückt und somit von dieser angetrieben wird. Aufgrund der besonderen räumlichen Zuordnung der vier Achsen A, B, C₁ D zueinander mit den zu Anfang und zum Ende des Aufwickelvorganges auf einer gemeinsamen Grundlinie A-B-C gebildeten, annähernd rechtwinkligen Dreiecken ABD. mit rechtem Winkel bei D. für die f leere Spule sowie BCD₂ mit rechtem Winkel bei B für die volle Spule, wobei die Strecke BD₂ kleiner oder gleich der Strecke AB ist und der lichte Abstand zwischen Changierwalze 2 und Treibwalze ein relativ tiefes Eindringen der Leerspule 3 zwischen beide zuläßt, läßt sich erreichen, daß die freie Fadenstrecke zwischen dem Fadenaustritt aus der Changierwalze 2 und dem jeweiligen Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang 3 von ihrer ursprünglichen Länge 6 im Verlauf des Aufwickelvorganges bis zur Länge 7 am Ende desselben stetig wächst, wie in Fig. 4 in größerem Maßstabe dargestellt ist. Gemäß Fig. 1 ist die Achse A der Changierwalze 2 im Gabelende eines Winkelhebels 10 gelagert,der am Maschinengestell 9 schwenkbar gefestigt ist und sich mit der an seinem anderen freien Ende befindlichen Rolle 11 auf der drehbaren Kurven- " scheibe 12 abstützt, die mittels eines Motors 13 (Fig. 2) direkt oder über ein Getriebe 14 zur Einsteuerung eines Zeitprogramms in ihre Drehbewegung (Fig. 3) angetrieben ist. Die durch die Drehung der Kurvenscheibe erzeugte Auf- und Abbewegung der Changierwalze 2 erfolgt etwa in Richtung der Tangente an den Grund der Changiernut, wo der Faden 1 seine Einlaufrichtung in die Auslaufrichtung ändert. Durch diese Schwenkbewegung der Changierwalze verlängt und verkürzt sich der Abstand zwischen den Oberflächen der Changierwalze und der Spule.

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Durch die erfindungsgemäß während des Aufwickelvorganges infolge der überlagerung beider Bewegungen pilgerschrittartig oder nach einem Zeitprogramm zunehmende Länge der freien Fadenstrecke und damit der freien Schlepplänge des vom Fadenführungselement hin und her bewegten Fadens wird die effektive Ablegebreite der Fadenlagen auf dem Spulenkörper unter Ausführung von "Atmungsbewegungen" fortlaufend vermindert. Auf diese Weise erhält der Wickel ungleichmäßig genarbte Stirnflächen, die einmal einen optisch guten Eindruck machen und zum anderen eine sehr hohe Kantenfestigkeit besitzen und zugleich Randaufwölbungen am Wickel verhindern.

Im Ausführungsbeispiel betrug der Minimalabstand anfangs zwischen den Oberflächen der Changierwalze und der Leerhülse - längs der Verbindungsgeraden AD. gemessen - etwa 3 mm und am Ende der Aufwicklung zwischen Changierwalze und fertigem Wickel - längs der Verbindungslinie AD- gemessen - etwa 11 mm. Für diese Minimalabstände betrug die Projektion der freien Fadenstrecke zwischen Auslaufpunkt aus der Changierwalze und Auflaufpunkt auf der Hülse bzw. Wickeloberfläche in die Zeichenebene der Figur 4 anfangs etwa 30 mm und am Ende der Aufwicklung etwa 80 mm. Ohne Hin- und Herbewegung der Changierwalze wäre also die Projektion der freien Fadenstrecke in die Zeichenebene während des gesamten Aufwickelvorganges gleichmäßig von 30 auf 80 mm angewachsen und hätte eine der wachsenden Fadennachschleppung entsprechende Konizität der beiden Wickelenden ergeben.

Die Größe der überlagerten Hin- und Herbewegung der Changierwalze betrug 30 mm. Daraus ergibt sich der Änderungsbereich der in die Zeichenebene projizierten Gesamtlänge der freien Fadenstrecke anfangs zwischen 30 und 60 mm und am Ende des Aufwickelvorganges- zwischen 80 und 110 mm. Es ist aber auch möglich, die Größe dieser Hin- und Herbewegung zu verkleinern (z.B. bis auf 10 mm) oder zu vergrößern (z.B. auf 50 mm). Diese Maße stellen keine Endwerte dar, sie hängen vielmehr von der jeweils gewünschten Endflächenfestigkeit des Wickels, vom jeweils gewünschten Abbau der Randaufwölbungen zwischen koni-

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schem Endteil und zylindrischem Mittelteil des Wickels und vom aufgewickelten Fadenmaterial selbst ab. Je kleiner die Hin- und Herbewegung wird, um so fester wird der Kantenaufbau des Wickels an den Hubumkehrpunkten, was z.B. seine Transporteignung erhöht. Andererseits muß die Hin- und Herbewegung um so größer sein, je formfester und dichter der runde Querschnitt des aufzuwickelnden Fadens ist, weil ein solcher in stärkerem Maße das Entstehen von Randaufwölbungen begünstigt als ein weicher und bandartig flach zusammendrückbarer Faden. Beim Aufwickeln von Monofilen muß die "Atmung" also am größten sein.

Die Dauer einer Hin- und Herbewegung ist im Verhältnis zur Changiergeschwindigkeit sehr gering. Im vorliegenden Fall wurde mit Λ 1500 m/min aufgewickelt und mit 800 U/min changiert, d.h. der Faden wurde 800 mal pro min vom rechten zum linken Spulenende und ^{T J}eder zurück bewegt. Die hin- und Herbewegung der Changierwalze zur Veränderung der freien Fadenstrecke erfolgt demgegenüber nur 1 mal pro Minute. Es hatte sich für die Ausbildung einer ungleichmäßig "genarbten" Wickelstirnfläche als zweckmäßig erwiesen, diese Hin- und Herbewegung schneller als 1 Minute durchzuführen und den Rest der Minute ohne Hin- und Herbewegung verlaufen zu lassen. Man kann also die Hin- und Herbewegung kontinuierlich und diskontinuierlich ausführen.

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Claims (4)

- 10 - 1 roe no/ Ba9· 567 Patentansprüche

1. Aufwickelverfahren für insbesondere frisch verstreckte synthetische Chemiefäden zur Bildung leicht bikonischer Kreuzspulen, bei welchem der Changierhub des Fadenführungselementes während des ganzen Wickelvorganges gleich groß bleibt und die freie Fadenstrecke zwischen dem Austritt des Fadens aus dem Fadenführungselement und dem jeweiligen Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang während des Aufwickelvorganges vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst so klein wie möglich gewählte freie Fadenstrecke durch Auswanderung der

" Spulenachse und gleichzeitige radiale Hin- und Herbewegung insbesondere des Fadenführungselementes periodisch anwachsend verlängert wird.

2. Spulvorrichtung zur Durchführung des Aufwickelverfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mittels Treibwalze angetriebenen Spule nebst einem die Wickeloberfläche nicht berührenden Fadenführungselement mit gleich groß bleibender Hublänge für die Bildung leicht bikonischer Kreuzspulen, mittels wachsender Fadennachschleppung, wobei der Abstand zwischen dem Austrittspunkt des Fadens aus dem Fadenführungselement und dem Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang während des Aufwickel-Vorganges vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenführungselement in Abhängigkeit von der Zeit oder von dem über den Aufwickelvorgang zunehmenden Spulendurchmesser durch mechanische, elektrische oder hydraulische Steuermittel vom Spulenkörperumfang periodisch hinwegbewegbar angeordnet ist.

3. Spulvorrichtung zur Durchführung des Aufwickelverfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mittels Treibwalze angetriebenen Spule nebst einem die Wickeloberfläche nicht berührenden Faden-

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Neue Unterlagen (Art. 7 SI Ms 2N_r 1^₃Jz Jd^s Änderungsges. v. 4. 9. 190/

führungselement mit gleich groß bleibender Hublänge für die Bildung leicht bikonischer Kreuzspulen, mittels wachsender Fadennachschleppung, wobei der Abstand zwischen dem Austrittspunkt des Fadens aus dem Fadenführungselement und dem Auflaufpunkt des Fadens auf dem Spulkörperumfang während des Aufwickelvorganges vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenführungselement durch mechanische, elektrische oder hydraulische Steuermittel quer zu seiner Changierrichtung periodisch hin- und herbewegbar angeordnet ist und die Spulenachse in bekannter Weise derart längs einer Führung verschiebbar bzw. um eine Schwenkarmachse verschwenkbar angeordnet ist, daß sich während des Aufwickelvorganges der Abstand der Wickeloberfläche von der mittleren Stellung des Fadenführungselementes stetig vergrößert.

4.Spulvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen vom Fadenführungselement (A), Treibwalze (B) und Schwenkarmlager (C) annähernd in einer Ebene liegen und zu Beginn des Aufwickelvorganges die durch die Fadenführungselementachse (A) und Spulenachse (D.) gehende Ebene mit der durch die Treibwalzenachse (B) und Spulenachse (D.) gehenden Ebene an der Spulenachse (D.) einen annähernd rechten Winkel einschließen und zum Ende des Aufwickelvorgangs die durch die Treibwalzenachse (B) und die Spulenachse (D-) gehende Ebene mit der durch die Treibwalzenachse (B) und Schwenkarmachse (C) gehenden Ebene an der Treibwalzenachse (B) einen annähernd rechten Winkel einschließen, wobei die Strecke BD₂ kleiner oder gleich der Strecke (AB) ist.

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