專利名稱：卷繞長絲的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1前序部分的將連續(xù)輸入長絲卷繞成卷筒的方法，和按權利要求13前序部分的實現(xiàn)這種方法的裝置。
在將長絲卷繞成卷筒時始終力求一種牢固的卷筒結構，盡可能恒定的卷裝密度以及在以后的后續(xù)處理時良好的退繞性能。這時這種卷筒的端面可能位于一個法平面內，使得形成圓柱形卷筒，或者相對于這個法平面傾斜，從而形成雙錐形卷筒。在卷繞卷筒時出現(xiàn)這樣的問題，由于長絲反向在卷筒邊緣處出現(xiàn)一種團狀堆積(Massenanhaeufung)，這導致堅硬的卷筒邊緣或者凸臺形的卷筒邊緣。
由EP 0 453 622已知一種方法和裝置，其中往復導絲器在反向區(qū)內實現(xiàn)比較大的減速和加速。由此在反向區(qū)造成一種不確定的長絲鋪放。當減速和加速太快時在卷筒邊緣出現(xiàn)長絲層滑脫(rutschen)。相反往復導絲器減速和加速太慢的話，在卷筒邊緣處會出現(xiàn)比較大的團狀堆積。
因此本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)造一種將長絲卷繞成卷筒的方法和裝置，在用這種方法和裝置時在邊緣區(qū)域以最小的團狀堆積實現(xiàn)長絲鋪放。
按照本發(fā)明這個目的通過具有權利要求1特征的方法和具有權利要求13特征的裝置加以解決。本發(fā)明其他優(yōu)良的具體結構在從屬權利要求中確定。
在往復運動時按照往復導絲器的速度函數(shù)進行長絲鋪放。這個速度函數(shù)其特征在于有三個段落。首先導絲器必須從反向點出發(fā)加速到一個導絲速度。導絲器到達所希望的導絲速度所走過的路程定義為反向段。然后導絲器以導絲速度運動直至對面的往復行程終點。這里所走過的路程稱作直線行程。在相對的終點導絲器從導絲速度開始這樣地減速，使得它在相對的反向點速度為零。在減速階段所走過的路程同樣稱作反向段。這樣通過這兩個反向點由這三個部分路程相加得到確定的反向行程長度。導向器的反向段主要由導絲器所調整的加速度或減速度所確定?，F(xiàn)在按本發(fā)明的方法正是精確地利用導絲器的加速度或減速度，以影響長絲的鋪放。為此這樣地控制加速度或減速度，使得反向路程的長度隨著卷筒直徑的加大不斷增長。由此達到，隨著卷筒直徑的加大在邊緣區(qū)域團狀堆積變得越來越少，從而不會形成凸臺形卷筒邊緣。在長絲反向時堆積是由于這樣的原因形成的，由于往復導絲器速度的變化在卷筒表面上在單位時間內必須鋪放更大數(shù)量的長絲。反向段越短，堆積越少。但是在反向段之內鋪放的長絲保持不變，因為在具有更大直徑的圓柱體的圓周上需要有更大半徑的長絲反向。
在本發(fā)明的一種特別優(yōu)良的具體結構中，對于每一種卷筒直徑調整到一個反向段的最小長度，其中確保卷筒表面上有確定的長絲長度。從而可以使在整個卷繞過程中反向段內的長絲堆積最小。這種方法的基礎在于長絲在卷筒表面上反向段之內可以以最小的半徑鋪放，而長絲不會在卷筒表面上產(chǎn)生打滑。
因為反向段的最小長度主要取決于長絲層的最小曲率半徑和當時的交叉角，權利要求3中的方法對于不斷地求出反向段的最小長度特別有利。這里最小曲率半徑可以通過卷筒直徑和卷筒表面摩擦系數(shù)的兩倍之商算出。對于紡織長絲卷筒表面的摩擦系數(shù)在0.2至0.6的范圍內。因此例如在卷筒直徑為200mm時反向段之內長絲鋪放的最小曲率半徑為167至500mm。
為了在長絲卷繞時達到高的靈活性，借助于控制裝置不斷地計算反向段的最小長度，并轉化成控制信號以控制往復導絲器的加速度和減速度。
這里如果不斷地測出卷筒直徑并輸入控制單元以計算反向段的最小長度的話特別有好處。因為卷筒表面的摩擦系數(shù)主要取決于長絲種類和往復運動程序，這可以作為一個數(shù)值貯存在控制單元內。同樣長絲卷繞的交叉角可以通過往復運動程序得知，并貯存在控制單元內。例如由一個微處理器組成的控制單元連續(xù)地進行反向段最小長度的計算。然后計算出來的數(shù)值直接轉化為控制信號，以便相應地控制往復導絲器的驅動裝置。
按本發(fā)明的方法既可以用于將長絲卷繞成具有恒定交叉角的無規(guī)卷筒，也可以卷繞成具有變化交叉角的精密卷筒。
在另一種優(yōu)良的變型方案中往復導絲器的導絲速度是可變的。這樣在一個雙行程內在每一個單行程中可以產(chǎn)生不同的長絲鋪放。其次可以達到與防鏡面(疊繞)法(Spiegelstoerverfahren)的良好的結合。卷筒上相互銜接的長絲繞層內相互對齊的長絲段或多或少地正好重疊排列，這種現(xiàn)象稱為鏡面。通常這種鏡面的征兆通過這樣的方法來避免，例如在上下限之間連續(xù)地減小和加大導絲速度或往復運動速度，該速度作為單位時間內往復導絲器的往復運動(雙行程)次數(shù)而給出。通過反向段變化和防鏡面法的共同作用達到卷筒邊緣區(qū)域內長絲層的更好結合。
在按權利要求10的另一種優(yōu)先實施方案中往復行程長度是可變的。因此即使在以慢的加速度和減速度鋪放時也能避免形成高的邊緣。這里任何“呼吸”(Atmung)形式(往復運動行程小的和慢的變化)配合反向段的改變都是可以的。另一個優(yōu)點在于，由該“呼吸”運動形式所引起的長絲拉伸力的變化基本上可以得到補償。在卷繞卷筒時特別重要的是，在整個長絲長度上和卷筒長度上有一個均勻的拉伸力。由此也同樣改善卷筒的退繞性能。
為了影響在往復行程的直線路程之內的卷筒結構，按權利要求11的方法特別合適。但是在直線區(qū)域內導絲速度的提高而不改變減速度將自動地導致反向段的加長。從而也提供了這樣的可能性，僅僅通過控制導絲速度來改變反向段的長度。
借助于下面的附圖對本方法以及其他優(yōu)良的變型方案和實現(xiàn)這一方法的裝置作一說明。
其中表示


圖1為在往復行程期間在卷筒上鋪放長絲，圖2為在反向區(qū)內在卷筒表面上鋪放長絲，圖3為實現(xiàn)按本發(fā)明的方法的裝置的一個實施例。
圖1中表示在往復行程期間長絲在卷筒上的鋪放。在圖形的上半部分表示一個卷筒5。卷筒5卷繞在筒管6上。為此筒管6插在筒管錠子7上。這里涉及到一個具有端面1的以恒定的交叉角α卷繞的圓柱形卷筒5。但是卷筒5也可以有一個雙錐形或任意的形狀。這里卷筒5也可以卷繞成任意的卷繞形式，例如無規(guī)卷繞(WildeWicklung)，精確卷繞或分段精確卷繞以及它們的組合。為了將長絲鋪放在卷筒上，借助于一個這里沒有畫出來的摩擦輥或直接通過筒管錠子7驅動卷筒5。然后輸入的長絲在鋪放在卷筒上之前通過一個往復導絲器11沿運動方向8從卷筒左端向卷筒右端運動，以及沿運動方向9從卷筒右端向卷筒左端運動。這個運動過程表示為往復導絲器11的雙行程。
這里往復導絲器可以通過例如直線驅動裝置或皮帶傳動來驅動。其中直線驅動裝置或皮帶傳動例如與一個步進電機相連。然后可以通過一個可編程的控制單元精確地控制導絲器的運動。在圖1的下半部分表示在卷筒表面10上的一個長絲層2，它是在往復行程期間鋪放的。等于所卷繞的卷筒長度的往復行程H通過位于兩端的反向點3限定。其中反向點3是導絲器速度為零的位置?，F(xiàn)在如果從圖1中所示的卷筒左端開始往復行程的話，那末在反向段BL之內長絲首先以不斷加大的交叉角鋪放。一旦導絲器加速到導絲速度，長絲便以恒定的交叉角α鋪放。這段路程這里稱為直線路程L。在卷筒右端往復導絲器11這樣地減速，使得它在反向點3速度重新為零。因此在反向段BR內長絲以不斷變小的交叉角α鋪放。因此很清楚，在往復行程末端形成的卷筒邊緣主要取決于反向段B內的長絲鋪放。反向段B僅僅由往復導絲器的加速度和減速度確定。所以在反向段內長絲位置直接與往復導絲器的減速度和加速度有關。在反向段內長絲位置由曲率半徑ρ確定。
在此在圖2中表示在卷筒右反向區(qū)處卷筒表面10上的長絲層2。通過反向點3設一個圖形的橫坐標。這里橫坐標表示往復行程長度H。圖形的縱坐標設在往復行程的中點，并表示卷筒的圓周方向。這上面標注圓周路程u·t。這里u是圓周速度，t是時間。反向點3表示當時的往復行程的終點。在圖2中以Ho表示。因此縱坐標和橫坐標相交于1/2Ho這一點。在反向段B之內的長絲層2由曲率半徑ρ確定。在縱坐標和長絲層2之間標注交叉角α。因此往復導絲器直至反向段為止以導絲速度運動?，F(xiàn)在在點4.1往復導絲器開始減速直至反向點3。從反向點3到點4.2往復導絲器加速。
由圖2中所示的布局可以推導出長絲層的曲率半徑ρ，交叉角α和反向段B之間的關系。反向段B可以由方程B＝ρ*(1-cosα)算出。
不致引起長絲層滑脫的，可以鋪放的最小曲率半徑可以由關系式ρmin＝D/(2*μ)算出。
其中D是卷筒直徑，μ是卷筒表面的摩擦系數(shù)。因此在均勻的卷筒表面時隨著卷筒直徑的加大可以始終以越來越大的曲率半徑鋪放長絲層，而不致使長絲層在卷筒表面上滑脫。對于紡織絲線和普通往復運動程序摩擦系數(shù)在0.2至0.6的范圍內。因此反向段的最小長度可以由方程Bmin＝D*(1-Cosα)/2μ算出，這個計算假如可以通過驅動往復導絲器的步進電機的控制單元不斷地進行。這個控制單元由所求得的反向段最小長度產(chǎn)生控制信號，以便控制步進電機。從而給往復導絲器規(guī)定一個造成最小曲率半徑和反向段最小長度的減速度和加速度。因此在單位時間內鋪放的長絲長度減小到最小。
所以按本發(fā)明的方法即使沒有行程的“呼吸”運動時也可以將長絲卷繞成一個在其表面上質量均勻分布的卷筒。為了得到卷筒結構包裝密度更好的均勻性，可以附加地進行“呼吸”運動，也就是說往復行程的改變。同樣也可以按一個任意的時間程序進行導絲速度的改變，以便產(chǎn)生防鏡面(Spiegelstoerung)，即避免產(chǎn)生疊繞(Bildwicklung)。
圖3中表示實現(xiàn)按本發(fā)明的方法的裝置的一個實施例。這里往復導絲器11借助于一個皮帶傳動裝置30在往復行程H內來回運動。皮帶傳動裝置由皮帶輪26、27和24構成。往復導絲器11固定在一個環(huán)繞皮帶輪26、27和24的皮帶12上，并在皮帶輪26和27之間來回運動。皮帶輪26可旋轉地支承在軸29上，皮帶輪27可旋轉地支承在軸28上。皮帶輪24和驅動軸25相連，此驅動軸借助于一個電機23，例如步進電機，向兩個方向驅動。電機23通過控制器19控制。控制器19與控制單元13相連。
與張緊在皮帶輪26和27之間的皮帶相平行皮帶傳動裝置的下方安裝一個筒管錠子7，它上面固定一個筒管6。卷筒5卷繞在筒管6上。筒管錠子7的轉速借助于一個轉速傳感器22測出并輸入控制單元13?？梢哉{整往復運動速度和卷筒圓周速度之間的比例。因為筒管錠子7屬于一個卷繞裝置，它以恒定的圓周速度驅動卷筒5，由轉速可以計算出卷筒當時的卷繞直徑。這個計算在控制單元13之內進行?？刂茊卧?3具有一個數(shù)據(jù)輸入裝置和一個數(shù)據(jù)存貯器，以便貯存卷筒表面的摩擦系數(shù)和卷筒的交叉角。根據(jù)所貯存的數(shù)據(jù)以及不斷測得的轉速可以由控制單元13不斷地算出往復行程末端處反向段的最小長度。算出的數(shù)值由控制單元轉化成控制信號，并輸入控制器19。控制器19相應地控制電機23，從而使往復導絲器11獲得一定的加速度或減速度，它保證保持反向段的最小長度。
標號表1.端表面11.往復導絲器2.長絲層12.皮帶3.反向點13.控制單元4. 轉折點 18.長絲5. 卷筒19.控制器6. 筒管22.轉速傳感器7. 筒管錠子23.電機8. 運動方向24.皮帶輪9. 運動方向25.驅動軸10.卷筒表面26.皮帶輪27.皮帶輪 29.軸28.軸 30.皮帶傳動裝置
權利要求
1.將連續(xù)送進的長絲卷繞成一個在筒管上形成的卷筒的方法，其中長絲借助于一個往復導絲器在往復行程之內來回運動，并以一個交叉角鋪放在卷筒上，其中往復導絲器為了在往復行程的末端反向分別在反向段之內通過一個有限的減速度從導絲速度開始制動，并通過一個有限的加速度重新加速到導絲速度，其特征在于導絲器的加速度和減速度這樣地控制，使得反向段(B)的長度隨著卷筒直徑(D)的加大而加長。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，對于每一個卷筒直徑調整到一個反向段的最小長度(Bmin)，此時保證長絲層牢固地卷繞在卷筒表面上。
3.按權利要求2的方法，其特征在于反向段的最小長度(Bmin)通過長絲層在反向區(qū)的曲率半徑(ρmin)和當時的交叉角(α)確定，其中這個曲率半徑至少應該在當時的卷筒直徑(D)時一直保持。從而使卷筒表面上的長絲層不出現(xiàn)滑脫。
4.按權利要求3的方法，其特征在于最小曲率半徑(ρmin)可以通過卷筒直徑(D)和卷筒表面摩擦系數(shù)(μ)的兩倍之商計算出來。
5.按權利要求3或4的方法，其特征在于反向段的最小長度(Bmin)可以通過方程Bmin＝ρmin(1-Cosα)計算，其中ρmin表示最小曲率半徑，α表示交叉角。
6.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于在卷繞過程中控制單元不斷地針對每一個卷筒直徑求出反向段最小長度，并由此產(chǎn)生控制信號，以控制往復導絲器的加速度和減速度。
7.按權利要求6的方法，其特征在于不斷地測出卷筒直徑并輸入控制單元，并且將卷筒表面的摩擦系數(shù)存入控制單元，交叉角通過控制單元執(zhí)行的往復運動程序確定。
8.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于以交變的長絲層交叉角進行卷繞，并在交叉角每次變更時與卷筒直徑無關地求出反向段最小長度。
9.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于為了防止產(chǎn)生鏡面可以改變往復導絲器的導絲速度。
10.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于為了產(chǎn)生“呼吸”運動可以改變往復行程長度。
11.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于導絲器在運動反向以前的導絲速度小于或大于導絲器在運動反向后的導絲速度。
12.按上述權利要求之任一項的方法，其特征在于在往復行程之內導絲器的導絲速度是可以控制的。
13.將連續(xù)輸入長絲(18)卷繞成在筒管(6)上形成的卷筒(5)的裝置，特別是實現(xiàn)按權利要求1至11之任一項的方法的裝置，帶一個以基本上恒定的圓周速度驅動卷筒(5)的卷繞裝置，和一個使長絲(18)在往復行程之內來回運動的往復運動裝置，其中長絲(18)通過往復導絲器(11)垂直于其行進方向運動，往復導絲器(11)通過驅動裝置(23，30)驅動，驅動裝置(23，30)的速度和加速度可以通過控制器(19)控制，其特征在于控制器(19)和控制單元(13)相連，在卷繞過程中這個控制單元(13)對于每一個卷筒直徑不斷地求出反向段最小長度，并由此產(chǎn)生控制信號，以控制往復導絲器(11)的加速度和減速度。
14.按權利要求13的裝置，其特征在于控制單元(13)和轉速傳感器(22)相連，此轉速傳感器測量卷筒(5)的轉速，控制單元(13)具有一個數(shù)據(jù)輸入裝置和存貯器，以貯存卷筒表面的摩擦系數(shù)和卷筒繞圈的交叉角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將連續(xù)輸入長絲卷繞成在一個筒管上形成的卷筒的方法。這里長絲借助于導絲器在往復行程之內來回運動,并以一個交叉角鋪放在卷筒上。往復導絲器為了在往復行程末端處反向分別在一個反向段之內通過一個有限的減速度從導絲速度開始制動;并通過一個有限的加速度重新加速到導絲速度?，F(xiàn)在按照本發(fā)明往復導絲器的加速度和減速度這樣來控制,使得隨著卷筒直徑的加大反向段長度也加大。
文檔編號B65H54/38GK1258259SQ99800324
公開日2000年6月28日 申請日期1999年3月22日 優(yōu)先權日1998年3月20日
發(fā)明者克勞斯·巴爾特科維亞克 申請人:巴馬格股份公司