Vorrichtung zum Aufwickeln von Kunstfäden, insbesondere in frischgesponnenem Zustand
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Kunstfäden, insbesondere in frischgesponnenem Zustand, bei welcher der Wickelkörper an seinem Umfang mittels einer mit konstanter Drehzahl umlaufenden Treibwalze angetrieben wird.
Derartige Aufwickelvorrichtungen haben bekanntlich den Vorzug grosser Einfachheit, denn der Faden gelangt mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf den sich mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit drehenden Wickel. Anderseits 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 Masse bei der Herstellung feiner volisynthetischer Fäden, die mit sehr hoher Liefergeschwindigkeit abgezogen werden, in Erscheinung.
Demgegenüber besteht bei Aufwickelvorrichtungen anderer Art, 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 Sinde- rung 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 steuern. Der Verwendung derartiger Vorrichtungen beim Aufwickeln frischgesponnener Fäden sind aber mit zunehmender Liefergeschwindigkeit und Empfindlichkeit des Fadenmaterials wegen der damit verbundenen Beanspruchung des Fadens Grenzen gesetzt.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den durch eine Treibwalze angetriebenen Wickelkörper zusätzlich von seiner Achse her über einen in Abhängigkeit vom Wickelprogramm gesteuerten Antrieb zu betrei ben. Während also die e Treibwalze ein festzulegendes, möglichst geringes Drehmoment über die Fadenlagen in den Wickel einleitet, im übrigen aber die konstante Wickelgeschwindigkeit verbürgt, 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 so ver änderbar ist, dass immer gerade der noch fehlende, wenn auch grössere Restbetrag an Antriebsdrehmoment angeliefert wird.
Dadurch ist gewährleistet, dass einmal der Faden beim Aufwickeln nicht unterschiedlich vorgespannt wird und zum anderen der Wickelaufbau von der Treibwalze immer unter vorbestimmtem Anpressdruck und sich hieraus ergebender Schubbeanspruchung vom einzuleitenden Drehmoment her erfolgen kann. Der auf diese Weise bei höchsten Wickelgeschwindigkeiten hergestellte Wickel zeigt einen einwandfreien Aufbau und hohe Fadenqualität.
Es ist an friktionsgctriebenen Wickelvorrichtungen bereits bekanntgeworden, die Drehzahl der Fadenführwalze des hin und her gehenden Faden führers vom Wickel selbst, also über die Treibwalze, zu steuern und die lose Laufachse der Fadenführwalze unmittelbar von der Treibwalzenachse in Bewegung zu setzen. Bei diesem doppelten Antrieb der Faden führwalze wollte man deren genaue Drehzahl im Verhältnis zum Wickel festlegen, dessen Wickeloberfläche aber nicht vom Treibwalzenantrieb her überbeanspruchen. Der Nachteil dieses doppelten Antrie bes besteht aber darin, dass das nicht über den Wickel einzuleitende Drehmoment nahezu konstant ist und der unterschiedliche Restbetrag doch in unzuiäng- licher Weise über den Wickel aufgebracht werden musste.
Damit ist aber kein einwandfreier Wickel zu erzeugen. Will man dieses Prinzip des doppelten Fadenführwalzenantriebes allein übernehmen, so kann es bei zu grosser Auslegung des zusätzlichen Antriebes sogar eintreten, dass die Treibwalze zu Beginn der Wickelreise fördern hilft, in der Mittelperiode der Reise bremst und zum Ende hin wieder fördert. Ein so erzeugter Wickel kann aber nicht qualitativ hochwertig ausfallen. Wesentlich ist aber, dass das vom zusätzlichen Antrieb eingesteuerte Drehmoment immer gerade so gross gesteuert wird, dass das Treibwalzendrehmoment gering und nahezu konstant bleibt.
Es empfiehlt sich, als zusätzlichen Antrieb einen im Wickel einzubauenden Einbauschlupfmotor zu verwenden, der in Abhängigkeit vom Wickeldurclt- messer steuerbar ist. Als Motor ist beispielsweise ein Kurzschlussläufer mit erhöhtem Läuferwiderstand einsetzbar, dessen Läufer entsprechend der vorgegebenen Steuerschiene während des Wickelvorgangs axial verschiebbar ist. Je nach dem Grad der Axialverschiebung ändert sich dann bei vorgegebener Drehzahl die Grösse des gelieferten Drehmomentes.
Die Steuerschiene kann so angeordnet sein, dass die Wickelachse mit zunehmendem Wickeldurchmesser an ihr entlanggleitet und sich dabei axial verschiebt.
Es ist aber auch denkbar, den Motor in bekannter Weise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitprogramm zu steuern. Ebenso ist es möglich, den Motor in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Fadenspannung zu regeln. Anstelle eines Schlupfmotors kann man gegebenenfalls auch einen Gleichstrommotor, z. B. einen Haupt- oder Nebenschlussmotor, verwenden, dessen Spannung am Anker oder/und Feld in Abhängigkeit vom Wickelprogramm gesteuert bzw. geregelt wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Aufwickelvorrichtung mit einer Schablonensteuerung,
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 und
Fig. 3 eine Zeitsteuervorrichtung für eine solche Aufwickelvorrichtung, im Schaubild.
Nach den Fig. 1 und 2 weist die Aufwickelvorrichtung in zunächst üblicher Bauart einen an einem Schwenkarm 1 gelagerten Wickelträger 2 für den Wickel 3 sowie die Treibwalze 4 und die Liefergaletten 5 und 6 auf. Die Treibwalze 4 sitzt auf einer mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle 7. Statt dessen könnte sie aber auch durch einen Einbaumotor, beispielsweise einen Synchron-Reluktanzmotor, angetrieben sein. Die Welle 7 treibt ihrerseits den Wickel 3 an. In einer Verlege einrichtung 8 ist ein Fadenführer 9 angeordnet. Der Faden 10 wird über die Galetten 5 und 6 von einer nicht dargesteil- ten Lieferstelle, z. B. vom Spinnkopf, abgezogen und über den Fadenführer 9 mit gleichmässiger Geschwindigkeit dem Wickel 3 zugeführt.
Der Wickelträger 2 ist mit einem zusätzlichen regelbaren Eigenantrieb ausgestattet und zu diesem Zweck mit einem Wech sein oder Drehstrom-Einbaumotor 11, insbesondere einem Schlupfmotor üblicher asynchronischer Bauart, vorzugsweise einem solchen mit erhöhtem Läuferwiderstand, sowie einer Steuereinrichtung ausgerüstet, welche die Motorleistung in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser mittels einer Schablone 12 (Fig. 2) oder über die Zeit mittels eines umlaufenden Kurvenstücks 13 (Fig. 3) als Geber über einen beispielsweise unter Federspannung stehenden Taster 14 steuert, indem beispielsweise bei einem Verschiebeankermotor der Anker verschoben (Fig. 2) oder ein Schieber auf einem Widerstand 15 verschoben wird (Fig. 3).
Der zusätzliche Motor im Wickelträger ist mit fallender Drehzahl - also im Ablauf des Wickelprogramms - 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.
Im dargestellten 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. Ebenso kann aber auch eine gleiche Frequenz bei gleicher Polzahl und verschiedenem Durchmesser von Treibwalze und Wickelträger oder eine gemischte Anordnung, beispielsweise 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 nebeneinander laufender Aufwickelvorrichtungen kann die Frequenz des speisenden Umformers in Abhängigkeit vom Wickelprogramm zentral geregelt werden.