Verfahren zum Aufwickeln von Fäden

Abstract

 Beim Aufwickeln von Fäden, insbesondere Chemiefäden, zu zylindrischen Kreuzspulen kann die Changiergeschwindigkeit proportional mit der abnehmenden Spulendrehzahl nur innerhalb bestimmter Grenzen herabgesetzt und bei Erreichen einer vorgegebenen Untergrenze wieder auf eine vorgegebene Ober­grenze zurückgeschaltet werden (Stufenpräzisionswicklung).
Die Stufenpräzisionswicklung vermeidet insbesondere das Entstehen von Bildwicklungen. Andererseits erfordert sie einen recht hohen elektronischen und maschinellen Aufwand.
Aus diesem Grunde wird zu Beginn der Spulreise das Verfahren der wilden Wicklung angewandt, während anschließend eine Umschaltung auf Stufenpräzisionswicklung erfolgt. Auch Bereiche, in denen der Mittelwert der Changiergeschwindigkeit zunimmt, werden vorzugsweise in wilder Wicklung ausgeführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft das Verfahren zum Aufwickeln von Fäden, insbesondere von frischgesponnenen oder verstreckten Chemiefäden zu zylindrischen Kreuzspulen in Stufenpräzi­sionswicklung.

[0002] Dabei wird davon ausgegangen, daß die Fäden mit konstanter Geschwindigkeit anfallen, so daß die Spule mit im wesent­lichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden muß.

[0003] Das Verfahren der Stufenpräzisionswicklung ist durch das japanische Patent 50-65628 bekannt. Dabei ist vorgesehen, die Umschaltzeitpunkte so festzulegen, daß die Aufspulspan­nung innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Zu Beginn der Spulreise fällt jedoch die Changiergeschwindigkeit propor­tional mit der Spindeldrehzahl sehr schnell ab, da der Durchmesser der Spule sehr schnell anwächst. Das hat zur Folge, daß die Umschaltzeitpunkte, zu denen die Changierge­schwindigkeit von dem unteren Grenzwert wieder zurück auf ihren oberen Grenzwert geschaltet werden muß, sehr schnell einander folgen.

[0004] Das gleiche gilt für das Verfahren, das in der europäischen Patentanmeldung 86103045.0 = copending U.S. application, Serial No. 838,390, beschrieben ist. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß die Changiergeschwindigkeit zwischen einer fest vorgegebenen Obergrenze und einer fest vorgege­benen Untergrenze in einer wiederkehrenden Folge von Zyklen zunächst proportional zur Spindeldrehzahl vermindert und sodann zur Erreichung eines vorgegebenen, kleineren Spulver­hältnisses wieder erhöht wird, wobei Ober- und Untergrenze im Verlaufe der Spulreise gleichsinnig vermindert oder ver­größert wird.

[0005] Bei diesem Verfahren hat sich herausgestellt, daß in allen Bereichen der Spulreise, in denen die Obergrenze und die Untergrenze der Changiergeschwindigkeit laufend erhöht wird, sehr viele dicht aufeinanderfolgende Umschaltungen der Changiergeschwindigkeit erforderlich sind. Die Umschaltungen folgen ganz besonders dicht aufeinander, wenn die Obergrenze und die Untergrenze der Changiergeschwindigkeit gleich zu Beginn der Spulreise erhöht werden. Durch die Notwendigkeit, die Umschaltung der Changiergeschwindigkeit sehr schnell hintereinander durchzuführen, wird der elektronische Aufwand sehr stark erhöht, wenn eine stufenweise Präzisionswicklung gefahren werden soll, bei der Kreuzungsverhältnisse (Spindeldrehzahl/Changierfrequenz) mit ausreichender Genauigkeit eingehalten werden, die einen guten Spulenaufbau ergeben.

[0006] Changierfrequenz und Doppelhubzahl bezeichnen in dieser Anmeldung die Anzahl der Changierzyklen pro Zeiteinheit, wobei jeder Changierzyklus aus einer Hin- und einer Rück­bewegung besteht.

[0007] Die Erfindung hat die Aufgabe, das Aufwickelverfahren insbe­sondere für Chemiefäden in der Weise zu verbessern, daß der Schaltungsaufwand, insbesondere der elektronische Aufwand vermindert wird und daß trotzdem ein guter Spulenaufbau gewährleistet bleibt.

[0008] Das Verfahren der Stufenpräzisionswicklung, das z.B. durch die US-PS 4,049,211 sowie die japanische OS 50-65628 bekannt ist, ist geeignet, die sog. Spiegelbildung zu vermeiden.

[0009] Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die vorausberechneten Kreuzungsverhältnisse sehr genau eingehalten werden. Um die Genauigkeitsanforderungen zu reduzieren, ist bereits vorge­schlagen worden, die eingestellten Kreuzungsverhältnisse mit einer Modulationsbreite von ± 0,1% zumindest zeitweise wiederkehrend zu modulieren (EP 86102619.3 = Bag. 1452). Ziel des Verfahrens nach dieser Erfindung ist neben der Verminderung des elektronischen Aufwandes, eine Alternative zu dem bekannten Verfahren bereitzustellen, die geringere Genauigkeit erfordert.

[0010] Die Lösung geschieht dadurch, daß die Bereiche der Spul­reise, in denen wegen des schnell wachsenden Spulendurch­messers besonders hohe Genauigkeitsanforderungen für die Einstellung der einzuhaltenden Kreuzungsverhältnisse erfor­derlich sind, in wilder Wicklung gewickelt werden und daß nur in den übrigen Bereichen eine Stufenpräzisionswicklung hergestellt wird.

[0011] Durch dieses Verfahren wird dem Umstand Rechnung getragen, daß gerade zu Beginn der Spulreise die erforderlichen Umstellungen der Changiergeschwindigkeit so schnell vorge­nommen werden müssen, daß insbesondere wegen Massenträgheit und Schwingungsverhalten die exakte und sprunghafte Einstel­lung eines geänderten Kreuzungsverhältnisses durch Änderung der Changiergeschwindigkeit nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich ist.

[0012] Durch die japanische Patentschrift 47-49780 ist ein Ver­fahren bekannt, bei dem zu Beginn der Spulreise eine wilde Wicklung und anschließend eine Präzisionswicklung angewandt wird. Dies geschieht, um die Changiergeschwindigkeit zu Beginn der Spulreise senken zu können. Die Senkung der Changiergeschwindigkeit geschieht bei der Erfindung durch Anwendung der Stufenpräzisionswicklung, während die Anwen­dung der wilden Wicklung den Zweck hat, die Umschaltung der Changiergeschwindigkeit, die bei einer Stufenpräzisionswick­lung notwendig ist, in den Bereichen der Spulreise zu vermeiden, in denen sehr häufige Umschaltungen mit großer Genauigkeit erforderlich sind.

[0013] Nach dieser Erfindung wird also zu Beginn der Spulreise eine wilde Wicklung angewandt, während im Rest der Spulreise eine Stufenpräzisionswicklung erfolgt. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn zu Beginn der Spulreise auch eine Erhöhung der Changiergeschwindigkeit erfolgen soll.

[0014] Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Spiegel-Probleme, die beim Aufwickeln eines Fadens auf Spulen mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser oder bei sich ändernder Chanigergeschwindigkeit entstehen, auch bei dem Verfahren der wilden Wicklung in zufriedenstellender Weise mit verhältnismäßig geringem Aufwand gelöst werden können. Es ist möglich, während des Bereichs der Spulreise, in dem in wilder Wicklung gewickelt wird, die Changiergeschwindig­keit überhaupt konstant zu lassen. Dies ist immer dann möglich, wenn die entstehenden Spiegel bei schnell wachsen­dem Spulendurchmesser (z.B. bei dicken Fadentitern und hohen Fadengeschwindigkeiten) sehr schnell durchlaufen werden.

[0015] Als Verfahren der wilden Wicklung (random winding) wird hier jedes Aufspul- und Changierverfahren bezeichnet, bei dem kein für eine gewisse Zeitdauer festes Kreuzungsverhältnis = Spindeldrehzahl/Changierfrequenz (Spulverhältnis) einge­halten wird und bei dem die Änderung der Changiergeschwin­digkeit unabhängig von der Spindeldrehzahl erfolgt.

[0016] Lediglich im übrigen Bereich der Spulreise erfolgt die Fadenverlegung in einer sog. Stufenpräzisionswicklung (stepped precision winding). Dabei wird eine Obergrenze der Changiergeschwindigkeit und eine Untergrenze der Changierge­schwindigkeit festgelegt. Die Differenz zwischen beiden beträgt ca. 4% der Obergrenze. Es wird sodann die Changier­geschwindigkeit zunächst proportional mit der Spindeldreh­zahl derart erniedrigt, daß ein bestimmtes vorausberechnetes Kreuzungsverhältnis (Spulverhältnis) eingehalten wird. Bei oder kurz vor Erreichen der Untergrenze erfolgt sodann eine sprunghafte Erhöhung der Changiergeschwindigkeit auf einen Wert, der nahe an oder auf der Obergrenze liegt und der wiederum ein erniedrigtes, vorausberechnetes Kreuzungsver­hältnis ergibt. Es erfolgt sodann wiederum eine der Spindel­drehzahl proportionale Abnahme der Changiergeschwindigkeit. Das Verfahren der Stufenpräzisionswicklung wird sowohl in den Bereichen mit konstanter mittlerer Changiergeschwindig­keit als auch in Bereichen mit abnehmender, mittlerer Changiergeschwindigkeit eingehalten.

[0017] In den Bereichen mit wilder Wicklung kann der Changier­geschwindigkeit zusätzlich auch eine Spiegelstörung durch Wobbelung überlagert werden. Bei der Wobbelung schwankt die Changiergeschwindigkeit mit einer Amplitude von ca. 2% um den Mittelwert. Derartige Spiegelstörungsverfahren sind z.B. in der DE-OS 28 55 616 beschrieben.

[0018] Alternativ kann auch ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegeln angewandt werden, bei dem die Changiergeschwindig­keit bei Annäherung an einen Spiegel zeitweise von ihrem Basiswert sprunghaft auf einen bis zu 4% höheren Wert, der oberhalb des Spiegels liegt, erhöht und anschließend wieder sprunghaft auf ihren Basiswert abgesenkt wird. Ein derar­tiges Verfahren ist in der EP-OS 83102811 beschrieben.

[0019] In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dafür Sorge getragen, daß die Aufwickelspannung unzulässige Werte nicht erreicht und sich insbesondere nicht in unzulässiger Weise ändert. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, daß die Fadenspannung innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen muß und daß die Fadenspannung im Verlauf der Spulreise im wesent­lichen konstant bleiben muß. Es wird daher weiterhin vorge­schlagen, daß beim Wickeln der Basisschicht die Umfangsge­schwindigkeit der Spule abhängig von der Erhöhung der Changiergeschwindigkeit derart herabgesetzt wird, daß die Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens als geometrische Summe von Umfangsgeschwindigkeit und Changiergeschwindigkeit im wesentlichen konstant bleibt.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es die Herstellung einer Stufenpräzisionswicklung auch dann erlaubt, wenn der Mittelwert der Changiergeschwindigkeit über Strecken der Spulreise sehr stark erhöht werden soll.

[0021] Dies ist insbesondere zu Beginn der Spulreise gefordert, um den Spulenaufbau zu verbessern, eine stabile Spule zu wickeln mit einer großen Wickelschicht (Außendurchmesser der Spule minus Hülsendurchmesser), um zu verhindern, daß die inneren Lagen der Spule, die unmittelbar auf der Hülse abge­legt sind, zur Längsmitte der Spule hin rutschen und daher mit einer geringeren Ablagelänge abgelegt werden als die weiteren Lagen der Spule, um zu verhindern, daß die Spule insbesondere in ihrem ersten Drittel Ausbauchungen zeigt, und um zu verhindern, daß die Spule insbesondere zu Anfang der Spulreise Abschläger (Fadenstücke, die aus der Stirn­kante der Spule heraustreten und innere Lagen sekantial überspannen) bildet.

[0022] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­beispiels beschrieben.

[0023] Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt;

Fig. 2 die Ansicht einer Aufspulmaschine, teilweise schematisch;

Fig. 3 bis 9 Diagramme der Changiergeschwindigkeit;

Fig. 10 Diagramm der Basisschichtdicke in Abhängigkeit vom Hülsendurchmesser;

Fig. 11 Diagramm des theoretischen Böschungswinkels über dem Hülsendurchmesser;

Fig. 12 Ansicht der Kreuzspule (theoretisch).

[0024] Fig. 1 zeigt den Querschnitt, Fig. 2 die Ansicht einer Aufspulmaschine (teilweise schematisch), auf denen die Erfindung ausgeführt werden kann.

[0025] Für Fig. 1 und 2 gilt folgendes:
Der kontinuierlich mit Richtung 2 anlaufende Faden 3 wird über die Galetten 28 und 30 geführt, die durch die Motoren 29 und 31 mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden. Die die Drehzahl der Galetten 28 und 30 bestimmende Energie wird durch die Frequenzwandler 32 und 33 geliefert. Infolge der unterschiedlichen Drehzahlen der Galetten 28 und 30 wird der Faden zwischen ihnen verstreckt und sodann mit konstanter Geschwindigkeit zunächst durch den ortsfesten Fadenführer 1 und sodann durch die Changierung 4 geführt. Die Spulspindel 5 ist frei drehbar gelagert. Auf der Spul­spindel 5 ist eine Leerhülse 10 aufgesteckt. Der Faden 3, der mit konstanter Geschwindigkeit anläuft, z.B. frisch gesponnene und/oder verstreckte Chemiefasern, wird auf der Leerhülse 10 zu einer Kreuzspule 6 aufgewickelt. Hierzu werden zu Beginn der Spulreise die Leerhülse 10 und sodann die sich bildende Spule 6 an ihrem Umfang durch eine Treib­walze 21 (in Fig. 2 nicht sichtbar) mit konstanter Umfangs­geschwindigkeit angetrieben. Dabei wird der Faden 3 durch die Changierung 4, die weiter unten beschrieben wird, längs jeder Kreuzspule hin- und herverlegt. Die Changierung 4 und die Treibwalze 21 sind gemeinsam auf einem Schlitten 22 gelagert, der auf- und abbeweglich ist (Pfeil), so daß die Treibwalze 21 dem wachsenden Spulendurchmesser der Spule 6 ausweichen kann.

[0026] Der Faden 3 läuft von der Changierung 4 aus mit einer Schlepplänge L1 auf die Walze 11, umschlingt diese und läuft mit Schlepplänge L2 tangential auf die Spule. Die Schlepp­längen L1 und L2 bewirken, daß die Ablagelänge H des Fadens auf der Spule bzw. Hülse (vgl. Fig. 8) durch Erhöhung der Changiergeschwindigkeit und nach dieser Erfindung bei Wicklung der Basisschicht von HB auf H (Fig. 8) verkürzt wird.

[0027] Die Changierung 4 besteht aus einer Flügelchangierung und einer dieser im Fadenlauf nachgeschalteten Walze 11. Die Changierung besitzt einen eigenen, später beschriebenen Antrieb. Flügelchangierung und Walze 11 sind getrieblich (nicht dargestellt) verbunden. Alternativ kann die Walze mit Treibwalze 21 getrieblich verbunden sein. Der besondere Vorteil der gezeigten Changierung liegt darin, daß der Ablagewinkel des Fadens auf der Spule - in Grenzen - verän­dert werden kann, da die Changiergeschwindigkeit unabhängig von der Spulgeschwindigkeit einstellbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Changiergeschwindigkeit zum Zwecke der Spiegelvermeidung ständig um einen Mittelwert pendeln zu lassen oder zwischen zwei nahe beieinander liegenden Werten bei Spiegelgefahr umzuschalten oder proportional zur Spulen­drehzahl jedenfalls zeitweilig zu verändern.

[0028] Die Flügelchangierung weist den Rotor 12 und den Rotor 13 auf. Beide Rotoren können konzentrisch oder exzentrisch zueinander gelagert sein. Beide Rotoren werden durch einen später beschriebenen Antrieb und Getriebe in Getriebegehäuse 20 gegensinnig angetrieben. Der Rotor 12 trägt zwei oder drei oder vier Mitnehmerarme 8, die in der Drehebene I rotieren (Pfeil 18). Der Rotor 13 trägt die gleiche Anzahl von Mitnehmerarmen 7, die in der eng benachbarten Drehebene II rotieren (Pfeil 17). Die Mitnehmerarme führen den Faden an dem Leitlineal 9 entlang. Jeder Mitnehmerarm 8 transpor­tiert den Faden - in Fig. 2 - nach rechts und übergibt ihn dort am Führungsende an einen Mitnehmerarm 7, der den Faden in die Gegenrichtung bis zum anderen Führungsende transpor­tiert, wo wiederum einer der Mitnehmerarme 8 die Rückführung übernimmt.

[0029] Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Anmeldungen EP 84100433.6 und EP 84100848.5 sowie DE-OS 34 04 303.9, auf die Bezug genommen wird.

[0030] Die Changiereinrichtung 4 wird durch Asynchronmotor 14 angetrieben. Die Treibwalze 21 wird durch den Synchronmotor 20 mit im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Hierauf wird später eingegangen. Die Drehstrom­motoren 14 und 20 erhalten ihre Energie durch Frequenz­wandler 15 und 16. Der Synchronmotor 20, der als Spulantrieb dient, ist an den Frequenzwandler 16 angeschlossen, der die einstellbare Frequenz f2 liefert. Der Asynchronmotor 14 wird durch Frequenzwandler 15 betrieben, der mit einem Rechner 23 verbunden ist. Das Ausgangssignal 24 des Rechners 23 hängt ab von der Eingabe. Die Eingabe erfolgt durch die Programm­einheit 19, in der folgendes programmierbar ist: Zum einen wird der Verlauf der Changiergeschwindigkeit, d.h. der Steuerfrequenz f3 über die Spulreise eingegeben. Sofern eine Spiegelstörung erfolgt, wird der Mittelwert der Changierge­schwindigkeit und zusätzlich die Frequenz sowie Amplitude und Form der periodischen Abweichung von dem vorgegebenen Mittelwert eingegeben. Alternativ können anstelle einer Spiegelstörung mit periodisch veränderbarer Changierfrequenz auch Spulverhältnisse eingegeben werden, in denen mit Spiegeln zu rechnen ist. Dabei handelt es sich vor allem um die sog. ganzzahligen Spulverhältnisse (Spindeldrehzahl/­Changierfrequenz) oder Spulverhältnisse mit kleinem Nenner (1/2, 1/3, 1/4 ...). Diese kritischen Spulverhältnisse werden sodann dadurch vermieden, daß die Changiergeschwin­digkeit kurz vor Erreichen der kritischen Spulverhältnisse von ihrem Basiswert aus derart sprunghaft erhöht wird, daß das kritische Spulverhältnis durchsprungen wird.

[0031] Zusätzlich kann der Verlauf der Umfangsgeschwindigkeit der Spule oder - wie hier gezeigt - der Geschwindigkeit der Galetten 28 und 30 einprogrammiert werden. Dem liegt zugrunde, daß bei zunehmender Changiergeschwindigkeit eine Erhöhung der Fadenzugkraft, mit der der Faden auf der Spule aufgewickelt wird, eintritt. Es kann nun vorkommen, daß diese Fadenzugkraft die Fadenqualität und/oder die Qualität der Kreuzspule beeinträchtigt. Zur Vermeidung einer solchen Beeinträchtigung ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Geschwindigkeit zumindest der Galette 30 an die Änderung der Changiergeschwindigkeit angepaßt wird. Gleichzeitig kann jedoch auch die Geschwindigkeit der Galette 28 entsprechend erhöht werden, so daß das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Galette 30 und 28 konstant und damit die Verstrek­kung des Fadens, die zwischen den Galetten 30 und 28 erfolgt, unverändert bleibt. Der Verlauf der Drehzahl der Galette 30 und evtl. auch der Galette 28 kann der Programm­einheit 19 zusätzlich eingegeben und über Ausgangssignal 25 des Rechners zur Steuerung des Frequenzwandlers 33 und evtl. auch des Frequenzwandlers 32 derart benutzt werden, daß die Drehzahl der Galette 30 bzw. der Galetten 30 und 28 zur Vermeidung einer erhöhten Fadenspannung heraufgesetzt wird.

[0032] Die Hauptaufgabe des Rechners 23 besteht darin, die Sollwertermittlung der Changiergeschwindigkeit durchzu­führen. Einzelheiten sind in der europäischen Patent­anmeldung 86103045 beschrieben.

[0033] Hierzu erhält der Rechner zunächst einmal durch den Programmspeicher bzw. Programmgeber 19 den vorgegebenen Verlauf der Changiergeschwindigkeit, den vorgegebenen Verlauf der Obergrenze und der Untergrenze der Changierge­schwindigkeit sowie die vorausberechneten idealen Spulver­hältnisse. Aus diesen idealen Spulverhältnissen und dem Ausgangswert der Changiergeschwindigkeit errechnet der Rechner "ideale" Spindeldrehzahlen. Die Werte der "idealen" Spindeldrehzahlen werden mit den aktuellen, durch den Meß­fühler 38 ermittelten Spindeldrehzahlen verglichen. Wenn der Bereich der einprogrammierten, ansteigenden Changierge­schwindigkeit durchfahren ist und der Rechner feststellt, daß die Changiergeschwindigkeit im Bereich zwischen Ober­grenze der Changiergeschwindigkeit und Untergrenze der Changiergeschwindigkeit liegt und daß ein eingespeichertes ideales Spulverhältnis vorliegt bzw. daß die Spindeldrehzahl eine vorermittelte Spindeldrehzahl erreicht hat, so beginnt die Stufenpräzisionswicklung. Hierzu gibt der Rechner als Ausgangssignal 24 den ebenfalls durch Programmgeber 19 vorgegebenen Ausgangswert der Changiergeschwindigkeit als Sollwert dem Frequenzwandler 13 vor. Im folgenden Verlauf der Spulreise vermindert der Rechner diesen Sollwert propor­tional zur ständig gemessenen Spindeldrehzahl, die mit wachsendem Spulendurchmesser bei konstanter Spulenumfangs­geschwindigkeit hyperbolisch abnimmt. Das vorgegebene "ideale" Spulverhältnis bleibt also während dieser Stufe der Präzisionswicklung konstant. Sobald der Rechner nunmehr Identität der aktuell gemessenen Spindeldrehzahl mit der durch das nächste als "ideal" vorgegebene Spulverhältnis ermittelten "idealen" Spindeldrehzahl feststellt, wird als Ausgangssignal 20 wiederum der Ausgangswert der Changier­geschwindigkeit als Sollwert vorgegeben. Es folgt eine neue Stufe der Präzisionswicklung.

[0034] Es ergibt sich hieraus, daß in der geschilderten Ausführung der obere Wert der Changiergeschwindigkeit eine im Laufe der Spulreise feste Größe ist. Sie wird immer dann eingestellt, wenn diese Größe in Relation zur aktuellen Spindeldrehzahl ein vorberechnetes, ideales Spulverhältnis ergibt. Der untere Grenzwert der Changiergeschwindigkeit ist dagegen lediglich eine rechnerische Größe, die den größten zuläs­sigen Abfall der Changiergeschwindigkeit angibt, der in Wirklichkeit jedoch selten oder nie erreicht wird und ledig­lich bei der Berechnung des oberen Grenzwerts eine Rolle spielt. Es sei bemerkt, daß das Verfahren auch umgekehrt gesteuert werden kann. Man kann den unteren Grenzwert der Changiergeschwindigkeit als realen, immer wieder angefahre­nen Grenzwert vorgeben. Der obere Grenzwert gibt dann den größten zulässigen Sprung der Changiergeschwindigkeit nach oben an. Er wird jedoch in Wirklichkeit nur in Ausnahme­situationen angefahren, wenn dieser obere Grenzwert in Relation zur augenblicklichen Spindeldrehzahl zufällig einen als ideal vorausberechneten Wert hat.

[0035] Bei diesem Betrieb dieser Aufwickelmaschine wird z.B. das Changiergesetz nach dem Diagramm nach Fig. 3 oder Fig. 4 oder Fig. 5 einprogrammiert.

[0036] In den Diagrammen nach Fig. 3, 4 und 5 ist auf der Abszisse - ausgehend von dem Hülsendurchmesser von 100 mm - ­die Spulschichtdicke S aufgetragen. Auf der Ordinate ist das Verhältnis der Changiergeschwindigkeit zu der Umfangsge­schwindigkeit der Spule aufgetragen, wobei davon auszugehen ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spule im wesent­lichen konstant ist. Die Ordinate zeigt also mit anderen Worten den Tangens des Ablagewinkels, der sich ebenfalls aus der obengenannten DIN-Vorschrift ergibt.

[0037] In dem Diagramm nach Fig. 3 ist gezeigt, daß zu Beginn der Spulreise, also bei dem Hülsendurchmesser von 100 mm zunächst eine bestimmte konstante Changiergeschwindigkeit vorgegeben wird, deren mittlerer Kreuzungswinkel z.B. gleich 5° ist. Dieser Changiergeschiwindigkeit kann eine Spiegel­störung nach bekannten Verfahren überlagert werden, so daß lediglich der Mittelwert der Changiergeschwindigkeit konstant ist.

[0038] Diese konstante Changiergeschwindigkeit wird beibehalten, bis ein vorbestimmtes, erstes ideales Spulverhältnis erreicht ist. Dabei hat die Spule eine Dicke erreicht, bei der sich der Durchmesser zeitlich nicht mehr so stark ändert. Nach Erreichen dieses idealen Spulverhältnisses wird die Changiergeschwindigkeit proportional zu der abnehmenden Spindeldrehzahl vermindert, bis die Changiergeschwindigkeit angenähert ihren unteren Grenzwert UGC erreicht. Nunmehr wird die Changiergeschwindigkeit schlagartig - wie zuvor beschrieben - wieder bis auf ungefähr ihren oberen Grenzwert OGC erhöht, so daß nunmehr das nächste einprogrammierte ideale Spulverhältnis eingestellt wird. Dieses nächste Spul­verhältnis bleibt erhalten, da die Changiergeschwindigkeit nun wieder proportional zur Spindeldrehzahl abgesenkt wird, bis sie den unteren Grenzwert UGC erreicht.

[0039] Es wird also nunmehr mit Stufenpräzisionswicklung gefahren. Dabei wird die Stufenpräzisionswicklung erst begonnen, wenn die Spindeldrehzahl nur noch langsam abnimmt. Das hat zur Folge, daß auch die Changiergeschwindigkeit in den einzelnen Stufen der Stufenpräzisionswicklung nur noch langsam abnimmt, so daß in jeder Stufe, d.h. zwischen dem oberen Grenzwert OGC und dem unteren Grenzwert UGC der Changierge­schwindigkeit ausreichend lange Zeit zur Verfügung steht, damit die Aufspulmaschine und die elektronische Steuerung in einen stabilen Betrieb kommen kann.

[0040] Bei dem Verfahren, das in dem Diagramm nach Fig. 4 darge­stellt ist, wird die Changiergeschwindigkeit bzw. der auf der Ordinate abgetragene Quotient zu Beginn der Spulreise, also bei dem Hülsendurchmesser 100, verhältnismäßig niedrig angesetzt, so daß sich ein mittlerer Kreuzungswinkel von ca. 5° ergibt. Innerhalb der verhältnismäßig geringen Basis­schicht mit der Schichtdicke SB wird sodann die Changierge­schwindigkeit stetig erhöht, bis ein mindestens 3° größerer, mittlerer Ablagewinkel erreicht ist. Nach dem Wickeln der Basisschicht mit der Schichtdicke SB hat die Changierge­schwindigkeit den Bereich zwischen der Obergrenze OGC und der Untergrenze UGC der Changiergeschwindigkeit erreicht.

[0041] Genauer gesagt, bei dem einprogrammierten Verlauf der Changiergeschwindigkeit nach Fig. 4 hat die ansteigende Changiergeschwindigkeit nach Wickeln der Basisschicht SB die Obergrenze OGC der Changiergeschwindigkeit erreicht. Nunmehr erfolgt Umschaltung des Changierprogramms auf Stufenpräzi­sionswicklung. Deshalb nimmt nunmehr die Changiergeschwin­digkeit proportional mit der Spindeldrehzahl ab bis in den Bereich der Untergrenze UGC der Changiergeschwindigkeit. Dann wird die Changiergeschwindigkeit wieder sprunghaft bis in den Bereich der Obergrenze erhöht usw.

[0042] Bei dem modifizierten Changierprogramm nach Fig. 6 erfolgt die Umschaltung, wenn der Rechner feststellt, daß die ansteigende Changiergeschwindigkeit beim Wickeln der Basis­schicht ein Spulverhältnis erreicht hat, das das erste ein­programmierte, ideale Spulverhältnis der Stufenpräzisions­wicklung darstellt.

[0043] Bei dem modifizierten Changierprogramm nach Fig. 7 erfolgt die Umschaltung auf Stufenpräzisionswicklung, wenn die ansteigende Changiergeschwindigkeit die Untergrenze der Changiergeschwindigkeit UGC erreicht hat. In diesem Falle wird die Changiergeschwindigkeit sprunghaft bis in den Bereich der Obergrenze der Changiergeschwindigkeit erhöht, sobald die Obergrenze in Relation zur Spindeldrehzahl das erste ideale Spulverhältnis der Stufenpräzisionswicklung ergibt. Es erfolgt sodann ein Absenken der Changiergeschwin­digkeit proportional zur Spindeldrehzahl, so daß dieses erste einprogrammierte Spulverhältnis der Stufenpräzisions­wicklung gefahren wird.

[0044] Fig. 8 zeigt, daß bei Wicklung der Basisschicht SB auch eine Spiegelstörung durch periodische (oder auch aperiodische) Änderung der Changiergeschwindigkeit erfolgen kann. Der Mittelwert MWC der Changiergeschwindigkeit nimmt stetig zu, wie dies zuvor für die Changiergeschwindigkeit bei Wicklung der Basisschicht geschildert wurde. Der tatsächliche Wert der Changiergeschwindigkeit schwankt mit einer Amplitude von ± 1% um den Mittelwert MWC. Es ist aus dem St.d.T. bekannt, daß hierdurch die Symptome der Spiegelbildung vermieden werden können.

[0045] Fig. 9 zeigt ein anderes Verfahren zur Vermeidung von Spiegeln beim Wickeln der Basisschicht SB. Es sind in dem Diagramm nach Fig. 9 die Spiegelwerte 12 und 11 eingezeich­net. In diesem Bereich der Changiergeschwindigkeit ist das Spulverhältnis aus Spindeldrehzahl zu Changierfrequenz ganz­zahlig gleich 12 bzw. gleich 11. Bei diesem Verfahren nimmt der Basiswert der Changiergeschwindigkeit zu, wie das zuvor für die Changiergeschwindigkeit beschrieben wurde. Sobald der ansteigende Basiswert der Changiergeschwindigkeit sich dem Bereich eines Spiegels nähert, wird die Changierge­schwindigkeit sprunghaft erhöht. Der erhöhte Wert wird sodann so lange beibehalten, bis eine Zurückschaltung möglich ist, ohne daß die Gefahr der Spiegelbildung besteht. In Fig. 9 ist mit BC der Basiswert der Changierge­schwindigkeit als ansteigende Gerade über der Wickelschicht SB der Basiswicklung dargestellt. Im Bereich der Spiegel 12 und 11 erfolgt eine zeitweise Erhöhung der Changiergeschwin­digkeit und anschließend ein Zurückschalten auf den mittler­weile erhöhten Wert der Basis-Changiergeschwindigkeit BC.

[0046] Zur Erläuterung der Fig. 6 bis 9 sei erwähnt, daß auch diese Figuren Abszisse und Ordinate der Fig. 4 im vergrößerten Maßstab verwenden.

[0047] Das Diagramm nach Fig. 5 verwendet zu Beginn der Spulreise während des Wickelns einer Basisschicht mit einer Schicht­dicke SB von insgesamt 15 mm eine ansteigende Changierge­schwindigkeit. Insofern entspricht das Verfahren demjenigen nach Fig. 4. Wenn die Schichtdicke SB erreicht ist, so wird die Changiergeschwindigkeit nicht weiter erhöht. Sie bleibt vielmehr konstant, bis eine Schichtdicke von insgesamt 50 mm gewickelt ist. Es ist ersichtlich, daß die wilde Wicklung zwei Phasen umfaßt, und zwar eine Phase, bei der die Changiergeschwindigkeit erhöht wird, und eine weitere Phase, bei der die Changiergeschwindigkeit konstant bleibt. Während der beiden Phasen können übliche Verfahren der Spiegel­störung angewandt und überlagert werden. Nach Erreichen der Schichtdicke von insgesamt 50 mm, d.h. wenn die Changierge­schwindigkeit ein vorgegebenes, erstes ideales Spulverhält­nis (Spulverhältnis = Spindeldrehzahl/Changierfrequenz) erreicht hat, wird die Changiergeschwindigkeit in einer ersten Stufe der Präzisionswicklung proportional zur Spindeldrehzahl abgesenkt. Es folgt von hier an also eine Stufenpräzisionswicklung.

[0048] Bei den Verfahren nach Fig. 3 und 4 ist der Abstand zwischen der Obergrenze und der Untergrenze der Changiergeschwindig­keit (Sprunghöhe) bei der Stufenpräzisionswicklung konstant.

[0049] Bei allen Verfahren, die bisher beschrieben wurden, ist es jedoch auch möglich, die sog. Sprunghöhe in Bereichen der Spulreise zu vergrößern oder zu verkleinern.

[0050] Eine vergrößerte Sprunghöhe hat den Vorteil, daß der Zeit­abstand der Umschaltungen größer wird. Daher wird eine vergrößerte Sprunghöhe vor allem zu Anfang der Spulreise, d.h. zu Beginn der Phase der Stufenpräzisionswicklung ange­wandt. Anschließend kann die Sprunghöhe stetig oder kontinu­ierlich verkleinert werden, da auch die Umschalthäufigkeit abnimmt. Dies sei anhand von Fig. 5 erläutert.

[0051] Bei dem Verfahren nach Fig. 5 nimmt die Sprunghöhe zu Beginn der Präzisionswicklung ab, indem der obere Grenzwert der Changiergeschwindigkeit zunächst hoch angesetzt und dann auf einen konstanten Wert herabgesetzt wird.

[0052] In Fig. 4 und 5 ist ferner ein Diagramm der Galettenge­schwindigkeit vG enthalten, wobei die Galettengeschwindig­keit in Prozent vom Ausgangswert angegeben ist. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß der Ausgangswert der Umfangs­geschwindigkeit um ca. 1% im Verlauf der Wicklung der Basis­schicht heraufgesetzt wird, damit unzulässige Änderungen der Fadenspannung ausgeglichen und im Idealfalle die Aufwickel­geschwindigkeit konstant bleibt.

[0053] Bei den zuletzt geschilderten Verfahren nach Fig. 4 und 5, bei denen die Changiergeschwindigkeit zu Beginn der Spul­reise zunimmt, ist die Dicke der Basisschicht, während der eine Erhöhung der Changiergeschwindigkeit erfolgt, be­grenzt.

[0054] Fig. 10 zeigt die Abhängigkeit zwischen dem Hülsendurch­messer und der Dicke der herzustellenden Basisschicht, bei deren Wicklung die Changiergeschwindigkeit linear erhöht wird. Auf der Ordinate ist der Hülsendurchmesser, auf der Abszisse die Basisschichtdicke SB abgetragen. Daraus ergibt sich, daß die Basisschichtdicke zu dem Hülsendurchmesser umgekehrt proportional ist. Es wurde gefunden, daß bei Ein­haltung der oben angegebenen Abhängigkeit ein guter, stabiler und abschlägerfreier Spulenaufbau erzielt werden kann.

[0055] Für eine Hülse mit einem Außendurchmesser von 100 mm ist aus dem Diagramm nach Fig. 7 zu entnehmen, daß die Schichtdicke SB der Basisschicht, bei der der maximale Mittelwert bzw. die maximalen Grenzwerte der Changiergeschwindigkeit erreicht sein sollten, zwischen 14 und 16 mm betragen sollte.
Dem liegt für übliche Hülsendurchmesser folgende Formel für die Basisschichtdicke in Abhängigkeit von dem Hülsenradius zugrunde:
S = A (100 -r) / 100, wobei
r der Hülsenradius, angegeben in Millimetern und
A ein Wert zwischen 24 und 34 ist.

[0056] In den Faktor A geht die Fadenspannung ein, mit der der Faden aufgewickelt ist. In diesem Rahmen ist A durch Versuch zu ermitteln. Je höher die Aufwickelspannung, desto nied­riger ist der Faktor A.

[0057] Die Abschlägerneigung konnte insbesondere dadurch gemindert werden, daß die Mittelwerte bzw. Grenzwerte der Anfangs-­Changiergeschwindigkeit sehr niedrig derart gewählt wird, daß der Ablagewinkel des Fadens auf der Hülse nicht mehr als 5° beträgt. Andererseits beträgt der Ablagewinkel bei der höchsten Changiergeschwindigkeit nicht mehr als 10°.

[0058] Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit zwischen dem theoretischen Böschungswinkel alpha der Basisschicht und dem Hülsendurch­messer. Um eine Spule mit geraden Stirnseiten zu erhalten, ist bei kleinerer Hülse theoretisch eine steilere Stirnkante zu wickeln; der theoretische Winkel alpha ist also größer als bei Wicklung der Basisschicht auf eine Hülse mit großem Durchmesser.

[0059] Zur Steuerung des Böschungswinkels dient die zu wählende Differenz zwischen der maximalen Changiergeschwindigkeit und der minimalen Changiergeschwindigkeit bzw. zwischen dem größten und dem kleinsten Ablagewinkel. Diese Erfindung sieht vor, daß zur Erreichung gerader Stirnkanten die Diffe­renz zwischen dem größten und dem kleinsten Ablagewinkel mindestens 3° betragen sollte.

[0060] Fig. 12 zeigt die theoretische Ansicht einer Kreuzspule 6 nach dieser Erfindung, die auf der Hülse 10 mit dem Radius r und dem Durchmesser d gebildet ist und die Gesamtschicht­dicke S hat. Die Kreuzspule ist zylindrisch und hat prak­tisch im wesentlichen gerade Stirnkanten, die in einer Normalebene liegen. Im Bereich einer Basisschicht mit der Schichtdicke SB hat die Spule theoretisch schräge Stirn­kanten mit einem theoretischen Böschungswinkel alpha. Die sich kreuzenden Fadenwindungen auf den äußersten Lagen der Spule sind angedeutet mit dem Ablagewinkel, den jedes Faden­stück gegenüber der in einer Normalebene zur Spule liegenden Tangente an die Spule hat. Praktisch dient die Basisschicht jedoch als seitliche Stütze der Spule. Durch diese Stütze wird verhindert, daß die Stirnkanten der Spule sich seitlich ausbauchen und Abschläger entstehen.

[0061] Der theoretische Konuswinkel alpha der Basisschicht liegt zwischen 65 und 80°. Dies wird vor allem dadurch erzielt, daß die Changiergeschwindigkeit - vom kleinsten Ablagewinkel ausgehend - allmählich während der Wicklung der Basisschicht erhöht wird, bis der größte Ablagewinkel erreicht ist, wobei die Differenz zwischen dem kleinsten Ablagewinkel und dem größten Ablagewinkel - wie gesagt - mindestens 3° beträgt. Dabei sind die Ablagewinkel nach DIN 61 800 definiert (Winkel zwischen Faden und Tangente).

[0062] Das bedeutet allerdings nicht, daß die Spule wirklich konische, d.h. schräge Stirnkanten besitzt. Vielmehr ist der Konuswinkel der Basisschicht rein theoretisch und bedeutet lediglich, daß durch Änderung der Changiergeschwindigkeit auch eine Änderung des Changierhubs mit dem Faktor 15% bis 45% der Schichtdicke eintritt. Dieser Faktor wird im folgen­den als Böschungsfaktor B bezeichnet. Dabei ist der Böschungsfaktor 8 der Reziprokwert des Tangens des theore­tischen Böschungswinkels. B = einseitige Hubminderung/­Schichtdicke.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufwickeln von Fäden,
insbesondere frischgesponnenen und/oder verstreckten Chemiefäden,
zu zylindrischen Kreuzspulen in einer Stufenpräzisions­wicklung, bei der die Changiergeschwindigkeit zwischen einer fest vorgegebenen Obergrenze und einer fest vorge­gebenen Untergrenze in mehreren Stufen je einer Präzisionswicklung proportional zur Spindeldrehzahl vermindert und sodann zur Erreichung eines vorgegebenen kleineren Spulverhältnisses (Spindeldrehzahl/Doppel­hubzahl) wieder erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
zu Beginn der Spulreise das Verfahren der wilden Wick­lung angewandt wird,
und daß anschließend eine Umschaltung auf Stufenpräzi­sionswicklung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit während der wilden Wicklung konstant bleibt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit
in Bereichen der Spulreise, insbesondere zu Beginn der Spulreise,
im Verfahren der wilden Wicklung erhöht wird, während im übrigen die Changiergeschwindigkeit zwischen einer fest vorgegebenen Obergrenze und einer fest vorgegebenen Untergrenze in mehreren Stufen je einer Präzisionswicklung proportional zur Spindeldrehzahl vermindert und sodann zur Erreichung eines vorgegebenen, kleineren Spulverhältnisses (Spindeldrehzahl/Doppel­hubzahl) wieder erhöht wird, wobei die Ober- und Unter­grenze in diesem Teil der Spulreise konstant bleiben oder gleichsinnig vermindert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
in einem Teilbereich der Spulreise nach Erreichen des Maximalwertes der Changiergeschwindigkeit die wilde Wicklung im wesentlichen mit dem Maximalwert fortgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
während der wilden Wicklung eine Spiegelstörung durch Wobbelung erfolgt, wobei der effektive Wert der Changiergeschwindigkeit periodisch oder aperiodisch, mit konstanter oder nicht-konstanter Amplitude um den Mittelwert pendelt.

6. Verfahren nach Anspruch 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
während der wilden Wicklung die effektive Changier­geschwindigkeit sprunghaft zwischen einem Oberwert, der oberhalb eines Mittelwerts liegt, und einem Unterwert, der unterhalb des Mittelwerts liegt, umgeschaltet wird, wenn sich der Oberwert bzw. der Unterwert einem Spiegel­bereich annähert.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
Obergrenze und Untergrenze der Stufenpräzisionswicklung konstant sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
Obergrenze und Untergrenze der Stufenpräzisionswicklung nach einem vorgegebenen Gesetz verändert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
Obergrenze und Untergrenze der Changiergeschwindigkeit bei der Stufenpräzisionswicklung parallel zueinander verändert werden.

10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umfangsgeschwindigkeit der Spule während der Wicklung der Basisschicht abhängig von der Erhöhung der Changiergeschwindigkeit derart herabgesetzt wird, daß die Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens als geometrische Summe von Umfangsgeschwindigkeit und Changiergeschwin­digkeit im wesentlichen konstant bleibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umfangsgeschwindigkeit der Spule nach einem einge­speicherten Programm herabgesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Liefergeschwindigkeit zumindest eines des der Aufwicklung unmittelbar vorgeordneten Lieferwerkes zur Kompensation der Fadenspannungsschwankung erhöht wird.

13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Außenradius r der Hülse bis zu einer Fadenschicht mit der Dicke S = A (100 -r) / 100 ansteigt,
wobei A zwischen 24 und 34 liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit zwischen
F × sin (2°) und F × sin (10°), vorzugsweise zwischen
F × sin (4°) und F × sin (9°)
erhöht wird, wobei
F die Fadengeschwindigkeit ist.

15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Changiergeschwindigkeit derart geändert wird, daß der Böschungsfaktor bei der Wicklung der Basisschicht 15% bis 45% beträgt, wobei der Böschungsfaktor das Verhältnis der Hubminderung an einer Stirnkante zu der Basisschichtdicke ist.

Zeichnung