专利名称：卷绕长丝的方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的将连续输入长丝卷绕成卷筒的方法，和按权利要求13前序部分的实现这种方法的装置。
在将长丝卷绕成卷筒时始终力求一种牢固的卷筒结构，尽可能恒定的卷装密度以及在以后的后续处理时良好的退绕性能。这时这种卷筒的端面可能位于一个法平面内，使得形成圆柱形卷筒，或者相对于这个法平面倾斜，从而形成双锥形卷筒。在卷绕卷筒时出现这样的问题，由于长丝反向在卷筒边缘处出现一种团状堆积(Massenanhaeufung)，这导致坚硬的卷筒边缘或者凸台形的卷筒边缘。
由EP 0 453 622已知一种方法和装置，其中往复导丝器在反向区内实现比较大的减速和加速。由此在反向区造成一种不确定的长丝铺放。当减速和加速太快时在卷筒边缘出现长丝层滑脱(rutschen)。相反往复导丝器减速和加速太慢的话，在卷筒边缘处会出现比较大的团状堆积。
因此本发明的目的在于，创造一种将长丝卷绕成卷筒的方法和装置，在用这种方法和装置时在边缘区域以最小的团状堆积实现长丝铺放。
按照本发明这个目的通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求13特征的装置加以解决。本发明其他优良的具体结构在从属权利要求中确定。
在往复运动时按照往复导丝器的速度函数进行长丝铺放。这个速度函数其特征在于有三个段落。首先导丝器必须从反向点出发加速到一个导丝速度。导丝器到达所希望的导丝速度所走过的路程定义为反向段。然后导丝器以导丝速度运动直至对面的往复行程终点。这里所走过的路程称作直线行程。在相对的终点导丝器从导丝速度开始这样地减速，使得它在相对的反向点速度为零。在减速阶段所走过的路程同样称作反向段。这样通过这两个反向点由这三个部分路程相加得到确定的反向行程长度。导向器的反向段主要由导丝器所调整的加速度或减速度所确定。现在按本发明的方法正是精确地利用导丝器的加速度或减速度，以影响长丝的铺放。为此这样地控制加速度或减速度，使得反向路程的长度随着卷筒直径的加大不断增长。由此达到，随着卷筒直径的加大在边缘区域团状堆积变得越来越少，从而不会形成凸台形卷筒边缘。在长丝反向时堆积是由于这样的原因形成的，由于往复导丝器速度的变化在卷筒表面上在单位时间内必须铺放更大数量的长丝。反向段越短，堆积越少。但是在反向段之内铺放的长丝保持不变，因为在具有更大直径的圆柱体的圆周上需要有更大半径的长丝反向。
在本发明的一种特别优良的具体结构中，对于每一种卷筒直径调整到一个反向段的最小长度，其中确保卷筒表面上有确定的长丝长度。从而可以使在整个卷绕过程中反向段内的长丝堆积最小。这种方法的基础在于长丝在卷筒表面上反向段之内可以以最小的半径铺放，而长丝不会在卷筒表面上产生打滑。
因为反向段的最小长度主要取决于长丝层的最小曲率半径和当时的交叉角，权利要求3中的方法对于不断地求出反向段的最小长度特别有利。这里最小曲率半径可以通过卷筒直径和卷筒表面摩擦系数的两倍之商算出。对于纺织长丝卷筒表面的摩擦系数在0.2至0.6的范围内。因此例如在卷筒直径为200mm时反向段之内长丝铺放的最小曲率半径为167至500mm。
为了在长丝卷绕时达到高的灵活性，借助于控制装置不断地计算反向段的最小长度，并转化成控制信号以控制往复导丝器的加速度和减速度。
这里如果不断地测出卷筒直径并输入控制单元以计算反向段的最小长度的话特别有好处。因为卷筒表面的摩擦系数主要取决于长丝种类和往复运动程序，这可以作为一个数值贮存在控制单元内。同样长丝卷绕的交叉角可以通过往复运动程序得知，并贮存在控制单元内。例如由一个微处理器组成的控制单元连续地进行反向段最小长度的计算。然后计算出来的数值直接转化为控制信号，以便相应地控制往复导丝器的驱动装置。
按本发明的方法既可以用于将长丝卷绕成具有恒定交叉角的无规卷筒，也可以卷绕成具有变化交叉角的精密卷筒。
在另一种优良的变型方案中往复导丝器的导丝速度是可变的。这样在一个双行程内在每一个单行程中可以产生不同的长丝铺放。其次可以达到与防镜面(叠绕)法(Spiegelstoerverfahren)的良好的结合。卷筒上相互衔接的长丝绕层内相互对齐的长丝段或多或少地正好重叠排列，这种现象称为镜面。通常这种镜面的征兆通过这样的方法来避免，例如在上下限之间连续地减小和加大导丝速度或往复运动速度，该速度作为单位时间内往复导丝器的往复运动(双行程)次数而给出。通过反向段变化和防镜面法的共同作用达到卷筒边缘区域内长丝层的更好结合。
在按权利要求10的另一种优先实施方案中往复行程长度是可变的。因此即使在以慢的加速度和减速度铺放时也能避免形成高的边缘。这里任何“呼吸”(Atmung)形式(往复运动行程小的和慢的变化)配合反向段的改变都是可以的。另一个优点在于，由该“呼吸”运动形式所引起的长丝拉伸力的变化基本上可以得到补偿。在卷绕卷筒时特别重要的是，在整个长丝长度上和卷筒长度上有一个均匀的拉伸力。由此也同样改善卷筒的退绕性能。
为了影响在往复行程的直线路程之内的卷筒结构，按权利要求11的方法特别合适。但是在直线区域内导丝速度的提高而不改变减速度将自动地导致反向段的加长。从而也提供了这样的可能性，仅仅通过控制导丝速度来改变反向段的长度。
借助于下面的附图对本方法以及其他优良的变型方案和实现这一方法的装置作一说明。
其中表示
图1为在往复行程期间在卷筒上铺放长丝，图2为在反向区内在卷筒表面上铺放长丝，图3为实现按本发明的方法的装置的一个实施例。
图1中表示在往复行程期间长丝在卷筒上的铺放。在图形的上半部分表示一个卷筒5。卷筒5卷绕在筒管6上。为此筒管6插在筒管锭子7上。这里涉及到一个具有端面1的以恒定的交叉角α卷绕的圆柱形卷筒5。但是卷筒5也可以有一个双锥形或任意的形状。这里卷筒5也可以卷绕成任意的卷绕形式，例如无规卷绕(WildeWicklung)，精确卷绕或分段精确卷绕以及它们的组合。为了将长丝铺放在卷筒上，借助于一个这里没有画出来的摩擦辊或直接通过筒管锭子7驱动卷筒5。然后输入的长丝在铺放在卷筒上之前通过一个往复导丝器11沿运动方向8从卷筒左端向卷筒右端运动，以及沿运动方向9从卷筒右端向卷筒左端运动。这个运动过程表示为往复导丝器11的双行程。
这里往复导丝器可以通过例如直线驱动装置或皮带传动来驱动。其中直线驱动装置或皮带传动例如与一个步进电机相连。然后可以通过一个可编程的控制单元精确地控制导丝器的运动。在图1的下半部分表示在卷筒表面10上的一个长丝层2，它是在往复行程期间铺放的。等于所卷绕的卷筒长度的往复行程H通过位于两端的反向点3限定。其中反向点3是导丝器速度为零的位置。现在如果从图1中所示的卷筒左端开始往复行程的话，那末在反向段BL之内长丝首先以不断加大的交叉角铺放。一旦导丝器加速到导丝速度，长丝便以恒定的交叉角α铺放。这段路程这里称为直线路程L。在卷筒右端往复导丝器11这样地减速，使得它在反向点3速度重新为零。因此在反向段BR内长丝以不断变小的交叉角α铺放。因此很清楚，在往复行程末端形成的卷筒边缘主要取决于反向段B内的长丝铺放。反向段B仅仅由往复导丝器的加速度和减速度确定。所以在反向段内长丝位置直接与往复导丝器的减速度和加速度有关。在反向段内长丝位置由曲率半径ρ确定。
在此在图2中表示在卷筒右反向区处卷筒表面10上的长丝层2。通过反向点3设一个图形的横坐标。这里横坐标表示往复行程长度H。图形的纵坐标设在往复行程的中点，并表示卷筒的圆周方向。这上面标注圆周路程u·t。这里u是圆周速度，t是时间。反向点3表示当时的往复行程的终点。在图2中以Ho表示。因此纵坐标和横坐标相交于1/2Ho这一点。在反向段B之内的长丝层2由曲率半径ρ确定。在纵坐标和长丝层2之间标注交叉角α。因此往复导丝器直至反向段为止以导丝速度运动。现在在点4.1往复导丝器开始减速直至反向点3。从反向点3到点4.2往复导丝器加速。
由图2中所示的布局可以推导出长丝层的曲率半径ρ，交叉角α和反向段B之间的关系。反向段B可以由方程B＝ρ*(1-cosα)算出。
不致引起长丝层滑脱的，可以铺放的最小曲率半径可以由关系式ρmin＝D/(2*μ)算出。
其中D是卷筒直径，μ是卷筒表面的摩擦系数。因此在均匀的卷筒表面时随着卷筒直径的加大可以始终以越来越大的曲率半径铺放长丝层，而不致使长丝层在卷筒表面上滑脱。对于纺织丝线和普通往复运动程序摩擦系数在0.2至0.6的范围内。因此反向段的最小长度可以由方程Bmin＝D*(1-Cosα)/2μ算出，这个计算假如可以通过驱动往复导丝器的步进电机的控制单元不断地进行。这个控制单元由所求得的反向段最小长度产生控制信号，以便控制步进电机。从而给往复导丝器规定一个造成最小曲率半径和反向段最小长度的减速度和加速度。因此在单位时间内铺放的长丝长度减小到最小。
所以按本发明的方法即使没有行程的“呼吸”运动时也可以将长丝卷绕成一个在其表面上质量均匀分布的卷筒。为了得到卷筒结构包装密度更好的均匀性，可以附加地进行“呼吸”运动，也就是说往复行程的改变。同样也可以按一个任意的时间程序进行导丝速度的改变，以便产生防镜面(Spiegelstoerung)，即避免产生叠绕(Bildwicklung)。
图3中表示实现按本发明的方法的装置的一个实施例。这里往复导丝器11借助于一个皮带传动装置30在往复行程H内来回运动。皮带传动装置由皮带轮26、27和24构成。往复导丝器11固定在一个环绕皮带轮26、27和24的皮带12上，并在皮带轮26和27之间来回运动。皮带轮26可旋转地支承在轴29上，皮带轮27可旋转地支承在轴28上。皮带轮24和驱动轴25相连，此驱动轴借助于一个电机23，例如步进电机，向两个方向驱动。电机23通过控制器19控制。控制器19与控制单元13相连。
与张紧在皮带轮26和27之间的皮带相平行皮带传动装置的下方安装一个筒管锭子7，它上面固定一个筒管6。卷筒5卷绕在筒管6上。筒管锭子7的转速借助于一个转速传感器22测出并输入控制单元13。可以调整往复运动速度和卷筒圆周速度之间的比例。因为筒管锭子7属于一个卷绕装置，它以恒定的圆周速度驱动卷筒5，由转速可以计算出卷筒当时的卷绕直径。这个计算在控制单元13之内进行。控制单元13具有一个数据输入装置和一个数据存贮器，以便贮存卷筒表面的摩擦系数和卷筒的交叉角。根据所贮存的数据以及不断测得的转速可以由控制单元13不断地算出往复行程末端处反向段的最小长度。算出的数值由控制单元转化成控制信号，并输入控制器19。控制器19相应地控制电机23，从而使往复导丝器11获得一定的加速度或减速度，它保证保持反向段的最小长度。
标号表1.端表面11.往复导丝器2.长丝层12.皮带3.反向点13.控制单元4. 转折点 18.长丝5. 卷筒19.控制器6. 筒管22.转速传感器7. 筒管锭子23.电机8. 运动方向24.皮带轮9. 运动方向25.驱动轴10.卷筒表面26.皮带轮27.皮带轮 29.轴28.轴 30.皮带传动装置
权利要求
1.将连续送进的长丝卷绕成一个在筒管上形成的卷筒的方法，其中长丝借助于一个往复导丝器在往复行程之内来回运动，并以一个交叉角铺放在卷筒上，其中往复导丝器为了在往复行程的末端反向分别在反向段之内通过一个有限的减速度从导丝速度开始制动，并通过一个有限的加速度重新加速到导丝速度，其特征在于导丝器的加速度和减速度这样地控制，使得反向段(B)的长度随着卷筒直径(D)的加大而加长。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，对于每一个卷筒直径调整到一个反向段的最小长度(Bmin)，此时保证长丝层牢固地卷绕在卷筒表面上。
3.按权利要求2的方法，其特征在于反向段的最小长度(Bmin)通过长丝层在反向区的曲率半径(ρmin)和当时的交叉角(α)确定，其中这个曲率半径至少应该在当时的卷筒直径(D)时一直保持。从而使卷筒表面上的长丝层不出现滑脱。
4.按权利要求3的方法，其特征在于最小曲率半径(ρmin)可以通过卷筒直径(D)和卷筒表面摩擦系数(μ)的两倍之商计算出来。
5.按权利要求3或4的方法，其特征在于反向段的最小长度(Bmin)可以通过方程Bmin＝ρmin(1-Cosα)计算，其中ρmin表示最小曲率半径，α表示交叉角。
6.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于在卷绕过程中控制单元不断地针对每一个卷筒直径求出反向段最小长度，并由此产生控制信号，以控制往复导丝器的加速度和减速度。
7.按权利要求6的方法，其特征在于不断地测出卷筒直径并输入控制单元，并且将卷筒表面的摩擦系数存入控制单元，交叉角通过控制单元执行的往复运动程序确定。
8.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于以交变的长丝层交叉角进行卷绕，并在交叉角每次变更时与卷筒直径无关地求出反向段最小长度。
9.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于为了防止产生镜面可以改变往复导丝器的导丝速度。
10.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于为了产生“呼吸”运动可以改变往复行程长度。
11.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于导丝器在运动反向以前的导丝速度小于或大于导丝器在运动反向后的导丝速度。
12.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于在往复行程之内导丝器的导丝速度是可以控制的。
13.将连续输入长丝(18)卷绕成在筒管(6)上形成的卷筒(5)的装置，特别是实现按权利要求1至11之任一项的方法的装置，带一个以基本上恒定的圆周速度驱动卷筒(5)的卷绕装置，和一个使长丝(18)在往复行程之内来回运动的往复运动装置，其中长丝(18)通过往复导丝器(11)垂直于其行进方向运动，往复导丝器(11)通过驱动装置(23，30)驱动，驱动装置(23，30)的速度和加速度可以通过控制器(19)控制，其特征在于控制器(19)和控制单元(13)相连，在卷绕过程中这个控制单元(13)对于每一个卷筒直径不断地求出反向段最小长度，并由此产生控制信号，以控制往复导丝器(11)的加速度和减速度。
14.按权利要求13的装置，其特征在于控制单元(13)和转速传感器(22)相连，此转速传感器测量卷筒(5)的转速，控制单元(13)具有一个数据输入装置和存贮器，以贮存卷筒表面的摩擦系数和卷筒绕圈的交叉角。
全文摘要
本发明涉及一种将连续输入长丝卷绕成在一个筒管上形成的卷筒的方法。这里长丝借助于导丝器在往复行程之内来回运动,并以一个交叉角铺放在卷筒上。往复导丝器为了在往复行程末端处反向分别在一个反向段之内通过一个有限的减速度从导丝速度开始制动;并通过一个有限的加速度重新加速到导丝速度。现在按照本发明往复导丝器的加速度和减速度这样来控制,使得随着卷筒直径的加大反向段长度也加大。
文档编号B65H54/38GK1258259SQ99800324
公开日2000年6月28日 申请日期1999年3月22日 优先权日1998年3月20日
发明者克劳斯·巴尔特科维亚克 申请人:巴马格股份公司