Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswechseln von Wickelträgern bei Garnspulen. Ein derartiger als Umstossen bezeichneter Vorgang ist beispielsweise notwendig, um die Papphülse, die beim Aufspulen von Garn von einer Zwirnmaschine als Wickelträger dient, durch einen perforierten Wickelträger zu ersetzen, der für das Färben des Garnwickels benötigt wird.
Ein schon lange anstehendes Problem in der Textilindustrie betrifft die Behandlung von Garn und insbesondere von Flauschgarn, thermoplastischen Garnen, wie Garnen aus Polyester, Polyamid oder Cellulosetriacetat, und gesponnenen Garnen, wie unmittelbar gesponnener Kunstseide mit einer Restschrumpfung von bis zu 20%, wenn es hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt oder in ein wässriges Bad eingetaucht wird, oder Acryl-Mischgarnen mit einer hohen Restschrumpfung aufgrund des Anteils von gedehnten, thermisch instabilen Fasern. Ein derartiges Garn wird normalerweise in einem Wickel um eine Papphülse gewickelt, wobei der äussere Bereich des Wickels etwa den gewünschten Dichtegrad hat, während der innere Teil des Wickels unterhalb dieses Dichtegrades liegt.
Wie in der US-Patentschrift 3 425 110 beschrieben ist, kann der Dichtegrad des inneren Teils des Wickels dadurch erhöht werden, dass der Papp-Wickelträger entfernt und gleichzeitig ein steifer, durchlöcherter Metall-Wickelträger kleineren Durchmessers eingeführt wird. Der innere Teil des aus beträchtlich dehnbarem Garn bestehenden Wickels zieht sich dann um den perforierten Kern zusammen.
Danach wird der Wickel axial zusammengedrückt, um eine gleichmässigere Dichte zu erhalten, worauf der Wickel meistens mit einer heissen Flüssigkeit, die oftmals einen Farbstoff enthält, behandelt wird, um den gesamten Garnwickel mit dem gewünschten Dichtegrad zu stabilisieren. Diese Behandlung wird mit einer üblichen Wickel-Behandlungsmaschine ausgeführt, in welcher die Flotte durch den Wickel von aussen nach innen und umgekehrt zirkuliert wird. Die Maschine wird schichtweise mit Wickel beladen. Der stabilisierte Wickel wird dann getrocknet und darauf meistens auf einen Spulenkörper zur weiteren Verarbeitung aufgewickelt.
Das in dem genannten Patent beschriebene Umstossverfahren hat verschiedene Nachteile. Aufgrund der Tatsache. dass die Papphülse und der perforierte Wickelträger gleichzeitig durch den Wickel bewegt werden, wobei der eine austritt und der andere eintritt, hat es sich als notwendig erwiesen, ein Papier oder einen gewirkten Schlauch zwischen dem Garn und der Papphülse vorzusehen, die einen Schutz während des Umstosses bilden.
Ohne eine derartige Hülse kann es eintreten, dass während des Umstossens einige Garnlagen sich zwischen den Enden der Papphülse und des perforierten Wickelträgers einklemmen, wodurch der Wickel verwirrt wird. Dieses Verfahren erfordert somit zusätzliche Arbeitsgänge und ist teuer und zeitraubend. Ferner ist die Aufnahmefähigkeit der Wickel-Färbemaschine aufgrund der Steifheit der üblichen Färbe-Wickelträger, die nicht zusammengedrückt werden können, begrenzt.
Während der Stabilisierungsbehandlung und der Lagerung kann es bei Garnwickeln mit starrem Wickelträger vorkommen, dass sich der Ganwickel seitlich verschiebt.
Dieses Verschieben wird bewirkt durch übermässig entspannte innere Garnlagen und dadurch, dass solche Garnwickel in einem Abstand voneinander aufeinander geschichtet werden. Wickel mit starrem Wickelträger werden voneinander durch eine dichtende Zwischenscheibe getrennt. Das Garn kann sich in die Zwischenräume zwischen die Garnwickel verschieben, die durch diese Zwischenscheibe erzeugt werden, da Garn, welches auf starre Wickelträger aufgewickelt ist, diese Wickelträger nicht vollständig bedeckt. Durch dieses Verschieben des Wickels werden oftmals Löcher in dem starren durchlöcherten Wickelträger freigelegt.
Nach dem üblichen Färbe- oder Stabilisierungsprozess mit perforierten Metall-Wickelträgern ist es wegen deren elektrischer Eigenschaften schwierig, den Wickel schnell mit Hochfrequenz zu trocknen. Ausserdem hat ein ungleichmässiges Abwickeln des getrockneten Garnwickels oftmals seine Ursache in starren Farb-Wickelträgern. Solche Wickelträger können Spannungsänderungen des Garnes im inneren Teil des Wickels beim Abwickeln nicht kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zum Auswechseln von Wickelträgern bei Garnspulen zu schaffen, bei welchen eine Beschädigung des Garnwickels während des Umstossens weitgehend vermieden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zuerst in den alten Wickelträger ein neuer Wickelträger kleineren Durchmessers eingeführt und dann der alte Wickelträger entfernt wird, wobei eine Axialbewegung zwischen dem Garnwickel und dem neuen Wickelträger vermieden wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet eine Beschädigung des Garnwickels, da der Wickel nur auf den neuen Wickelträger aufschrumpft, wenn der alte Wickelträger entfernt ist. Dadurch, dass die Wickelträger nicht wie bei dem bekannten Verfahren gleichzeitig herausgezogen und eingeführt werden, erübrigt sich eine Zwischenlage aus Papier oder gewirktem Stoff.
Vorzugsweise wird der eine Wickelträger von einer starren, undurchlässigen Hülse und der andere Wickelträger von einer nachgiebigen, perforierten Hülse gebildet. Diese nachgiebige, perforierte Hülse, die anstelle des üblichen metallischen Färbe-Wickelträgers verwendet wird, kann axial zusammengedrückt werden, wodurch die Kapazität von Wickel-Färbemaschinen um 30 bis 50% gegenüber Maschinen erhöht werden kann, die mit Garnwickel mit starren Färbe-Wickelträgern beladen sind.
Zusätzlich gestattet die axiale Zusammendrückbarkeit dieses Wickelträgers das Aufeinanderschichten von Garnwickeln ohne Zwischenraum, wodurch ein Einsakken oder Verschieben von Garnlagen vermieden wird und die aufeinandergestapelten Wickelträger vollständig von Garn bedeckt sein können.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch Mittel zur Aufnahme der aus dem Garnwickel und dem alten Wickelträger bestehenden Garnspule, Mittel zum Einbringen des neuen Wickelträgers in das Innere des alten Wickelträgers, Mittel zur Halterung des Garnwickels gegen axiale Verschiebung, Mittel zum Ergreifen des alten Wickelträgers und Mittel zum axialen Verschieben des Greifers, wobei nach Entfernen des alten Wickelträgers aus dem Garnwickel sich der innere Teil des Garnwickels um den neuen Wickelträger zusammenzieht. Zusätzlich können Mittel zum Ergreifen des neuen Wickelträgers während des Entfernens des alten Wickelträgers aus dem Garnwickel vorgesehen sein, um eine Axialbewegung zwischen dem Garnwickel und dem neuen Wickelträger zu vermeiden.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin- dungsgemässen Umstossvorrichtung im Prinzip dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht, in der das Einführen eines neuen Wickelträgers in den alten Wickelträger eines Garnwickels dargestellt ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Garnwickel mit dem alten Wickelträger,
Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung, teilweise geschnitten, einer Umstossvorrichtung, wobei bereits der neue Wickelträger in dem alten Wickelträger angeordnet ist,
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Garnwickels in der in Fig. 3 gezeigten Umstossvorrichtung,
Fig. 5 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 4, aus dem das Entfernen des alten Wichelträgers aus dem Ganwickel hervorgeht,
Fig.
6 einen Längsschnitt eines Garnwickels, der sich um den neuen Wickelträger zusammengezogen hat, und
Fig. 7 eine Draufsicht auf den in Fig. 6 gezeigten Garnwickel.
In Fig. 1 ist der erste Schritt des Umstossvorganges dargestellt. Ein gesponnenes Garn 10 ist durch übliche Verfahren auf einen starren, undurchlässigen Papp-Wikkelträger 12 aufgewickelt. Ein typisches Aufwickelverfahren ist im US-Patent Nr. 3 425 110 beschrieben und in Fig. 1 dieses Patents dargestellt. Der durch ein solches Verfahren hergestellte Garnwickel hat keine gleichmässige Dichte. Während die Dichte des Garnes im äusseren Bereich 14 des Wickels dem endgültig gewünschten Wert entspricht, ist die Dichte im inneren Bereich 16 des Wickels geringer. Diese Differenz hat ihre Ursache in dem Pappkern 12, der den inneren Teil 16 des Wickels 10 daran hindert, sich zusammenzuziehen. Das Bauschgarn, für das das vorliegende Verfahren besonders geeignet ist, hat aufgrund seiner hohen Dehnbarkeit eine starke Tendenz, sich zusammenzuziehen, nachdem es zu einem Wickel gewickelt wurde.
Als erster Verfahrensschritt wird ein perforierter, nachgiebiger Wickelträger 18 in den alten Wickelträger
12 konzentrisch zu diesem eingeführt. Der neue Wickelträger 18 hat somit einen kleineren Durchmesser als der alte Wickelträger 12 und gestattet eine ausreichende Ausdehnung des Wickels 10 nach innen zu, um den gewünschten gleichförmigen Dichtegrad zu erreichen. Der Durchmesserunterschied ändert sich mit verschiedenen Arten und Stärken der Garne.
Der neue Wickelträger 18 ist ein perforierter, nachgiebiger Färbe-Wickelträger, und vorzugsweise eine nachgiebige Federhülse. Der neue Wickelträger soll eine freie Strömung von Flüssigkeit durch den Garnwickel und durch den Wickelträger während der späteren Stabilisierungsbehandlung ermöglichen. Ferner soll der Kern eine axiale Zusammendrückung zulassen, um die Aufnahmefähigkeit einer Garnwickel-Färbemaschine zu erhöhen.
Eine besonders geeignete Federhülse ist im US Patent Nr. 2 670 852 beschrieben und besteht aus einer Spiralfeder, die mit einer Umhüllung versehen ist, die von einem einzigen Draht gebildet wird, der sich in der Form einer Spirale um benachbarte Windungen der Spiralfeder herum erstreckt, wobei die Windungen des Spi raldrahtes, die sich zwischen jeweils drei Windungen der Spiralfeder erstrecken, so angeordnet sind, dass sie mit- einander in der mittleren Windung der drei Windungen abwechseln.
Nachdem der neue Wickelträger koaxial in den alten Wickelträger eingeführt worden ist, werden geeignete Mittel angewandt, um den alten Wickelträger axial herauszuziehen, während der Garnwickel gegen axiale Bewegung relativ zum neuen Wickelträger gehalten wird.
Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, zieht sich der Garnwickel 10 um den neuen Wickelträger 18 zusammen, wenn der alte Wickelträger 12 entfernt ist. Der Grad der Zusammenziehung des inneren Teil 16 des Garnwickels wird durch Veränderung des Innendurchmessers des alten Wickelträgers 12 in bezug auf den Aussendurchmesser des neuen Wickelträgers 18 oder durch Veränderung der Wandstärke des alten Wickelträgers 12 eingestellt.
Nach dem Umstossvorgang, also nach dem Ersatz des alten Wickelträgers 12 durch den neuen Wickelträger 18, kann der Garnwickel zusammengedrückt und danach weiter stabilisiert werden, indem eine heisse Flüssigkeit durch den Wickel hindurchgeführt wird, wie dies noch später beschrieben wird.
Eine zufriedenstellend arbeitende Vorrichtung zur Einführung des neuen Wickelträgers in den alten Wickelträger und zum Entfernen des alten Wickelträgers aus dem Garnwickel ist in Fig. 3 bis 5 dargestellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht die Vorrichtung aus einer kreisförmigen Grundplatte 20, die einen Distanzring 22 trägt, auf welchem der Garnwickel 10 ruht. Ein senkrechter zylindrischer Dorn 24 ist zentral in der Grundplatte 20 angebracht. Der Dorn 24 hat einen kleineren Durchmesser als der neue Wickelträger 18 und dient dazu, den neuen Wickelträger gegen axiale Bewegung während des Umstossvorganges zu halten.
Zwischen dem Distanzring 22 und dem Dorn 24 ist ein Ringraum 26 freigelassen. In diesen Ringraum können der alte und der neue Wickelträger während des Umstossvorganges eintreten. Der Dorn 24, der Distanzring 22 und der Ringraum 25 bilden eine feste Basis für den Garnwickel 10.
Eine ringförmige Deckplatte 28 hat einen grösseren Innendurchmesser als der alte Wickelträger 12 und ist in der Lage, den Garnwickel 10 während des Entfernens des alten Wickelträgers 12 gegen axiale Bewegung zu halten. Das physische Entfernen des alten Wickelträgers 12 aus dem Garnwickel 10 wird mit Hilfe einer senkrecht bewegbaren Klemmvorrichtung 30 bewirkt. Diese Klemmvorrichtung ist in der Lage, das vorstehende Ende 13 des alten Wickelträgers 12 mittels Klemmbacken 34 zu ergreifen und den Wickelträger 12 aus dem Garnwickel herauszuziehen. Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, ist während des Entfernens des halten Wickelträgers 12 der neue, aus einer Spiralfederhülse bestehende Wickelträger 18 auf den strichpunktiert eingezeichneten Dorn 24 aufgesetzt.
Der Garnwickel 10 sitzt auf dem Distanzring 22 auf und das Ende des alten Wickelträgers 12 liegt in dem Ringraum 25. Die Deckplatte 28 liegt auf dem Garnwickel 10 auf.
Die vertikal bewegliche Vorrichtung 30 wird nun betätigt und ergreift das vorstehende Ende 13 des alten Wickelträgers 12 mittels des Klemmrings 32 und der Klemmbacken 34. Dann wird die Vorrichtung 30 zurückgezogen, wobei der alte Wickelträger 12 aus dem Garnwickel 10 herausgezogen wird. Um dieses Herausziehen zu erleichtern, ist es zweckmässig, dass der neue Wickelträger etwas kürzer ist als der alte Wickelträger, so dass die Klemmbacken ausreichend Platz haben, um den alten Wickelträger zu ergreifen. Es ist ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass beim Herausziehen des alten Wickelträgers 12 aus dem Garnwickel der neue Spiralfeder-Wickelträger 18, der in einem Abstand von dem alten Wickelträger liegt, keine Axialbewegung durchführt. Dadurch werden keine Garnlagen während des Umstossvorganges beschädigt oder verwirrt.
Um eine Axialbewegung des neuen Wickelträgers während des Entfernens des alten Wickelträgers auf jeden Fall zu verhindern, kann eine Klemmvorrichtung konzentrisch innerhalb der Klemmbacken angeordnet werden, die den neuen Wickelträger während des Umstossvorganges festhält. Diese Vorrichtung kann aus Klemmbacken oder anderen üblichen Greif- oder Klemmvorrichtungen bestehen.
Der derart modifizierte Garnwickel kann verschiedenen Behandlungen unterworfen werden, wie Zusammendrücken, Färben oder Hitzestabilisierung. Es ist bekannt, dass Garn die Tendenz hat, harte Stellen auf der Oberund Unterseite des Garnwickels zu bilden. Um diese harten Stellen in dem Wickel zu beseitigen und einen gleichmässigeren Dichtegrad zu erzielen, kann unmittelbar nach dem Umstossen ein Zusammendrücken erfolgen, für das die vertikal bewegliche Vorrichtung verwendet werden kann, um den Wickel zu komprimieren.
Nach dem Zusammendrücken kann der Wickel durch übliche Nass- oder Dampfbehandlungsmethoden stabilisiert werden. In der Praxis werden Garnwickel nach dem Zusammendrücken und/oder nach dem Umstossen wahlweise in üblichen Wickel-Färbemaschinen gefärbt, in welchen eine Vielzahl von Garnwickel auf einen Wickelständer aufgestapelt wird. Der Ständer wird in ein Beuchfass oder eine Druckfärbekammer abgesenkt und die Flotte wird durch die Garnwickel zirkuliert.
Durch Verwendung nachgiebiger Federhülsen-Färbe- Wickelträger kann die Aufnahmekapazität der üblichen Färbemaschinen um 30 bis 50% erhöht werden. Nach dem Färben oder Stabilisieren ist es oftmals erwünscht, den Garnwickel möglichst schnell zu trocknen, beispielsweise durch Hochfrequenz anstelle der üblichen mechanischen Wasserextraktoren, wie Zentrifugal-Extraktoren.
Metallische Färbe-Wickelträger sind jedoch aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften für eine Hochfrequenztrocknung wenig geeignet. Ausserdem haben metallische Wickelträger nur eine begrenzte Lebensdauer. Aus diesen und anderen Gründen ist es vorzuziehen, den nachgiebigen, perforierten Färbe-Wickelträger nach dem Färben durch einen Kunststoff-Wickelträger zu ersetzen.
Die Verwendung von nachgiebigen Kunststoff-Wickelträgern in Garnwickeln gestattet die Anwendung von sehr schnellen Hochfrequenz-Trockenverfahren. Ausserdem erleichtern nachgiebige Kunststoff-Wickelträger und insbesondere Kunststoff-Federhülsen ein gleichförmiges Abwickeln des Garnwickels auf Wickelkerne, da solche Hülsen besonders geeignet sind, jeden Durchhang im Inneren des Garnwickels aufzunehmen. Als besonders Vorteilhaft haben sich Kunststoff-Federhülsen erwiesen, die aus einem gewellten und zu einem Zylinder gewickelten Kunststoffdraht bestehen.
Solche Kunststoff-Wickelträger haben einen kleineren Durchmesser als die nachgiebigen Metall-Färbe- Wickelträger und sie werden in der vorher beschriebenen Weise in die mit Metallwickelträgern versehenen Garnwickel eingeführt. Der metallische Färbe-Wickelträger wird durch geeignete Greifermittel entfernt, wonach sich das Garn auf dem Kunststoff-Wickelträger zusammenziehen kann.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung:
Beispiel I
Ein gesponnenes Baumwollgarn wird auf einer Papphülse zu einem Wickel gewickelt, wobei die Papphülse einen Aussendurchmesser von 57 mm und eine Wandstärke von 2,3 mm hat. Ein Federstahl-Wickelträger, dessen Aussendurchmesser 49 mm beträgt, wird auf den Dorn einer Umstossvorrichtung aufgesetzt. Der Garnwikkel wird über diesen neuen Wickelträger geschoben. Die Papphülse wird mittels der Umstossvorrichtung aus dem Garnwickel entfernt. Danach wird der Garnwickel mit 60 bis 100% überlast axial zusammengedrückt. Der zusammengedrückte Garnwickel wird dann in eine Wickel-Färbemaschine gebracht und gefärbt. Der gefärbte und stabilisierte Garnwickel wird durch Druck extrahiert und in konventioneller Weise getrocknet.
Beispiel 11
Der Garnwickel gemäss Beispiel I wird entsprechend dem Verfahren von Beispiel I behandelt mit der Ausnahme, dass eine Kunststoff-Federhülse in den gefärbten Garnwickel eingeführt wird. Der Federstahlkern wird durch einen entsprechend modifizierten Umstossapparat entfernt. Danach wird der Garnwickel durch ein Hochfrequenz-Trocknungssystem getrocknet und für die weitere Verarbeitung auf einen Aufnahmekern aufgewikkelt.
Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass mit dem Ersatz der ursprünglichen Papphülsen durch die nachgiebigen Wickelträger eine grössere Gleichmässigkeit beim Färben des Garnes erreicht wird. Individuelle Unterschiede in der Federspannung von nachgiebigen Wickelträgern können dadurch korrigiert werden, dass in der Färbemaschine ein ausreichender axialer Druck auf die Säule von nachgiebigen Wickelträgern ausgeübt wird, um die gleiche volumentrische Dichte in den Garnwickeln zu erhalten. Bei konventionellen starren Färbe-Wickelträgern können solche Unterschiede in der Dichte nicht derart kompensiert werden, wodurch Probleme hinsichtlich ungleicher Dichte oder Schrumpfung von Fäden oder gesponnenen Garnen auftreten.
PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zum Auswechseln von Wickelträgern bei Garnspulen, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst in den alten Wickelträger ein neuer Wickelträger kleineren Durchmessers eingeführt und dann der alte Wickelträger entfernt wird, wobei eine Axialbewegung zwischen dem Garnwickel und dem neuen Wickelträger verhindert wird.
II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch a) Mittel zur Aufnahme der aus dem Garnwickel (10) und dem alten Wickelträger (12) bestehenden Garnspule, b) Mittel zum Einbringen des neuen Wickelträgers (18) in das Innere des alten Wickelträgers (12), c) Mittel zur Halterung des Garnwickels (10) gegen axiale Verschiebung, d) Mittel (30) zum Ergreifen des alten Wickelträgers (12) und e) Mittel zur axialen Verschiebung des Greifers, wobei nach Entfernen des alten Wickelträgers (12) aus dem Garnwickel (10) sich der innere Teil (16) des Garnwickels (10) um den neuen Wickelträger (18) zusammenzieht.
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