Präzisionskreuzspulapparat
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Präzisionskreuzspulapparat, vorwiegend für die Verarbeitung von elastischem und dehnbarem Spulmaterial, wie z. B. Kräuselgarn und Gummifaden zu Kreuzspulen mit gleichmässiger, kontrollierter Fadenspannung und Eliminierung der vom Abspulkörper herrührenden Spannungs schwankungen.
Das Problem, elastisches oder dehnbares Garn möglichst ohne Spannungsschwankungen zu verarbeiten, d. h. der Dämmung möglichst spannungsfreies Garn zuzuführen, wurde einerseits dadurch zu lösen versucht, dass z. B. gefärbte Strangen auf Kreuzspulmaschinen, veralteten Flaschenspulmaschinen oder Windemaschinen abgehaspelt wurden, um durch zweimaliges Spulen die vorhandenen Spannungsdifferenzen einigermassen auszugleichen.
Anderseits wurden an Präzisionskreuzspulmaschinen Fadenlieferwerke angebaut, bei welchen über eine oder zwei parallel geschaltete glatte Trommeln, die mit konstanter Drehzahl angetrieben wurdeh, unter Ausnützung eines gewissen Schlupfes vom Garn auf der Trommel, der Auflaufspule das Garn zuführen, wobei die Spindeldrehzahl der Auflaufspule mit wachscndem Durchmesser derselben vermindert wird, um eine möglichst konstante Fadengeschwindigkeit zu erhalten. Aus der Verschiedenheit der Charakteristiken der meist verwendeten Drehzahlwandler und dem Umfangsgeschwindigkeitszuwachs beim Aufbau der Spule ergibt sich jedoch eine mehr oder weniger gewölbte und steigende Fadengeschwindigkeitskurve.
Daraus folgt, dass das Fadenlieferwerk der Auflaufspule im Endzustand, verglichen mit dem Anfangszustand, zu wenig Faden zuführt, was zu erneuten Spannungen und damit zu unschönen Spulen mit schlechten Ablaufeigenschaften führen kann.
Ferner wirkt sich der Umstand, dass Auflaufspulenspindel und Fadenlieferwerk nicht synchron miteinander gekuppelt sind, insbesondere beim Anlauf und beim Auslauf der Spulstelle, als Störquelle aus.
Ein weiterer, den Spulprozess negativ beeinflussender Umstand ist der, dass bei den bekannten Konstruktionen die Drehzahlwandler von einem den Spulendurchmesser abtastenden Organ, z. B. einer Auflagewalze, direkt betätigt wurden, was sich durch erhöhten und ungleichmässigen Druck auf das Abtastorgan auswirkt und wiederum zu unschönen Spulen mit schlechten Ablaufeigenschaften führen kann.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Präzisionskreuzspulapparates, welcher diese Nachteile vermeidet Der erfindungsgemhsse Präzisionskreuzspulapparat, mit einem Fadenlieferwerk, einem stufenlos regelbaren Spulspindelantrieb und mit den Spulendurchmesser abtastenden Mitteln, die mit dem Spulspindelantrieb zusammenwirken, um die Spindeldrehzahl in Funktion der Zunahme des Spulendurchmessers zu beeinflussen, zeichnet sich dadurch aus, dass an den Abtrieb des stufenlosen Spulspindelgetriebes ein mit dem Lieferwerk in Antriebsverbindung stehendes weiteres stufenlos regelbares Getriebe angeschlossen ist und dass die Verstellorgane der beiden stufenlosen Getriebe über ein Getriebe in einem vorbestimmten Verhältnis zwangsweise gemeinsam betätigbar sind.
Die Fadenlieferwerktrommeln sind vorzugsweise dauernd kraftschlüssig mit der Auflaufspulenspindel verbunden, unter Wahrung eines konstanten Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeit der im Durchmesser veränderlichen Auflaufspule zu derjenigen der Fadenlieferwerktrommeln. Dabei kann das konstante Verhältnis relativ, entsprechend dem Reibwert, der Elastizität oder der Dehnbarkeit des Spulmaterials bzw. dem gewünschten Schlupf, verändert werden und die Umfangsgeschwindigkeit während des ganzen Spulenaufbaues konstant oder, aus wirtschaftlichen Gründen leicht steigend gehalten werden, und zwar verzögerungsfrei und ohne Beeinflussung der Spulenqualität durch Spulendurchmesserabtast- und Verstellorgane, wodurch gesamthaft die Wicklung von Spulen mit gleichmässiger Spannung, welche regulierbar ist, gewährleistet ist.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Präzisionskreuzspulapparates dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Aufbau eines Präzisionskreuzspulapparates, schematisch,
Fig. 2 Antrieb und Steuerung eines Spulapparates, perspektivisch,
Fig. 3 die Antriebsreibscheibe nach Fig. 2 im Längsschnitt,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 die mechanischen Steuerungsteile, schematisch,
Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 jedoch in einem anderen Betriebszustand,
Fig. 7 das elektrische Schaltschema,
Fig. 8 das sich gemäss Fig. 2, 5, 6 und 7 sich ergebende Drehzahldiagramm und
Fig. 9 das Fadenspannungsdiagramm vor und nach dem Fadenlieferwerk.
In dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Spulapparat läuft das Garn 2 von einem Haspel 1 über einen gefederten Abstellarm 3 zu einem tYberlauf 4, zurück zum Abstellarm 3 und darauf über den Paraffinierapparat 5 auf das Lieferwerk 6. Von dem als Walzenpaar ausgebildeten Lieferwerk 6 läuft das Garn 2 über einen Befeuchtungsapparat 7, durch die Dämmung 8, über den Abstellbügel 9, den sich hinund herbewegenden Fadenführer 10 und zwischen der Auflagewalze 11 und der Auflaufspule 12 auf den Umfang dieser Spule auf. Die Auflaufspule 12 ist drehbar auf einem gegen die Auflagewalze 11 anliegenden Spulbügel 13 gelagert, der seinerseits an der Nabe 32 schwenkbar befestigt ist.
Der relativ lange Abstellarm 3, welcher durch einstellbare Federkraft nach oben gezogen wird sowie die mehrfache Umschlingung des Abstellarmes 3 und des Überlaufes 4 durch das Garn 2 verhindern, bei plötzlicher Unterbrechung der Garnzufuhr zufolge Ablaufstörung auf dem Haspel 1, eine Verstreckung oder einen Bruch des Garnes 2. Durch die beschriebene Anordnung wird genügend Garnreserve geschaffen, die durch die Verschwenkung des Ab stell armes 3 um einen bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn abgegeben wird, bis sich die Ablaufstörung selbsttätig behoben hat.
Sollte sich die Ablaufstörung nicht selbsttätig beheben, z. B. wegen Verwicklung des Garnes auf dem Haspel 1, so wird der Abstellarm 3 über den erwähnten, bestimmten Winkel nach unten gezogen und be tätigt in diesem Falle den Schalter 14 (Fig. 6), wodurch der Stromkreis 15 geschlossen wird. In diesem Stromkreis 15 liegt ein Elektromagnet 16, welcher bei Erregung die Spulstelle auf später beschriebene Weise stillsetzt. Die Abstellung der Spulstelle kann auch durch Abstellbügel 9 erfolgen, indem dieser den Stromkreis 15 durch Schalter 17 ebenfalls schliessen kann, wenn zufolge Fadenbruch oder Erschöpfung des Garnes auf dem Haspel 1 die Fadenspannung nach der Dämmung 8 ausfällt und der Abstellbügel 9 demzufolge nach vorne fällt und dabei den Schalter 17 betätigt.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Spulstellenantriebes perspektivisch dargestellt, wobei im Bestreben einer klaren Darstellung der Zusammenhänge die effektive Lage der verschiedenen Teile relativ zueinander nicht berücksichtigt ist. Diese, bzw. der Fadenlauf sind der Fig. 1 zu entnehmen und sinngemäss zu übertragen. Ebenso sind im Bestreben der übersichtlichen Darstellung in Fig. 2 alle am Antrieb nicht beteiligten Organe nicht eingezeichnet.
An einer Präzisionskreuzspulmaschine mit mehreren Spulapparaten nebeneinander führt eine Welle 18 über die ganze Länge der Maschine, wobei diese Welle 18 von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird und sämtliche Spulstellen gemeinsam als Antriebswelle dient. Auf dieser Antriebswelle 18 ist im Bereiche jedes Spulapparates je eine Reibscheibe 19 angeordnet. Jede dieser Reibscheiben 19 ist über ihre relativ lange, zylindrische Hohlnabe 20 mit der Antriebswelle 18 drehverbunden, jedoch in axialer Richtung verschiebbar.
Eine im Ringraum zwischen Antriebswelle 18 und Hohlnabe 20 angeordnete Schraubenfeder 21 (Fig. 3), welche sich einerseits am die Drehverbindung herstellenden Mitnehmerstift 22 und anderseits an der Hohlnabe 20 bzw. an der Reibscheibe 19 abstützt, hat die Tendenz, die Reibscheibe 19 stets gegen den grössten Durchmesser des mit ihr zusammenarbeitenden Reibtellers 23 zu drücken. Dieser Reibteller 23 ist durch einen Keil 24, mit der Welle 25 drehverbunden und auf dieser axial verschiebbar. Der Teller 23 wird durch eine Feder 26 gegen die Reibscheibe 19 gedrückt, so dass beide durch Reibung kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Eine Schaltgabel 27, welche in die Ringnut 28 der Nabe des Reibtellers 23 greift, ist durch eine Zugstange 29 mit dem Elektromagneten 16 (Fig. 5, 6) in Wirkverbindung, so dass bei Erregung desselben der Reibteller 23 entgegen der Wirkung der Feder 26 von der Reibscheibe 19 weggezogen (Fig. 6) und damit die Antriebsverbindung zwischen beiden unterbrochen wird. Die Welle 25 treibt über den Riementrieb 30 die Auflaufspule 12 an. Der die Auflaufspule 12 tragende Spulbügel 13 ist über die Nabe 32 gegenüber dem Gehäuse 33 der Spulstelle um zwei Achsen schwenkbar gelagert und wird durch Feder 34 mit einstellbarer Kraft radial gegen die Auflagewalze 11 gedrückt, während die Feder 36 den Spulbügel relativ zur Nabe 32 so verschwenkt, dass die Auflaufspule 12 bei jeder Konizität mit einer Mantellinie an der Auflagewalze 11 anliegt.
Die Lager der Auflagewalze 11 sowie die Führung 37 des Faden führers 10 sind mit dem Gehäuse 33 fest verbunden (nicht gezeichnet).
Auf der mit Bezug auf die Reibscheibe 19 entgegengesetzten Seite des Reibtellers 23 ist eine zweite Reibscheibe 38 durch Reibung kraftschlüssig mit dem Reibteller 23 verbunden. Diese zweite Reibscheibe 38, die auf einer Welle 39 verschiebbar ist, ist im zylindrischen Lager 40 drehbar gelagert und treibt über die Welle 39 und den Riementrieb 41, die Übertragungswalze 42, den Riementrieb 43, die Welle 44 an. Die Wellen 44 und 45, die die Lieferwerkswalzen 6 tragen, sind durch Saitentrieb 46 miteinander drehverbunden und liegen in einer Ebene, jedoch unter einem bestimmten Winkel zueinander, so dass das die beiden Fadenlieferwerkstrommeln 6 umschlingende Garn einer natürlich steigenden (Schrauben-) Linie folgt und besondere Fadenführer nicht notwendig sind (wie z.
B. bei Fadenlieferwerken mit nur einer Trommel, wo die einzelnen Umschlingungen durch einen Kamm auseinandergehalten werden müssen).
Unter der Antriebswelle 18 und parallel zu dieser ist eine Spindel 48 gelagert, welche eine Mutter 47 trägt. Diese, durch Führungsschiene 49 parallel geführte Mutter 47 trägt auf einem starr mit ihr verbundenen Halter 50 eine Druckrolle 51, gegen welche sich die durch Feder 21 gegen den grössten Durchmesser des Reibtellers 23 gedrückte Reibscheibe 19 abstützt. Durch entsprechende Drehung der Spindel 48 kann die Reibscheibe 19 gegen das Zentrum des Reibtellers 23 verschoben werden, wodurch sich die Drehzahl der Spulstellantriebswelle 25 stufenlos erhöht. Wird die Spindel 48 in entgegengesetztem Sinne gedreht, folgt die Reibscheibe 19 unter Einwirkung der Feder 21 der Druckrolle 51, wodurch sich die Drehzahl der Welle 25 stufenlos vermindert.
Unter der Welle 39 und parallel zu dieser ist eine Spindel 52 mit einer, durch die Führungsschiene 53 parallel geführten Mutter 54 angeordnet. An der Mutter 54 ist eine Schwinge 55, deren oberes Ende als Hülse 56 ausgebildet ist, gelenkig befestigt. Die Schwinge 55 wird durch die an der Mutter 54 festgeschraubte Blattfeder 57 in Richtung gegen den Reibteller 23 gedrückt. Das zylindrische Lager 40 der Welle 39 bzw. der Reibscheibe 38 sitzt längsverschiebbar in der Hülse 56 und kann durch die Stellschraube58 festgeklemmt werden. DieAnordnung der Reibscheibe 38 bewirkt, dass die Drebzahlverstel- lung in beiden Richtungen zwangsläufig durch Spin- del 52 und Mutter 54 erfolgt und dass der Reibung, schluss der Reibscheibe 38 mit dem Reibteller 23 durch die Blattfeder 57 dauernd erhalten bleibt.
Dagegen kann der Reibungsschluss zwischen der Reibscheibe 19 und dem Reibteller 23 durch den Schaltarm 3 über Schalter 14 oder durch den Abstellbügel 9 über Schalter 17 aufgehoben werden, indem durch jeden dieser beiden Schalter der Stromkreis 15 geschlossen, der Elektromagnet 16 erregt und dadurch die Schaltstange 29 in diesen hineingezogen wird.
Durch die Wirkverbindung dieser Schaltstange 29 über ihre Schaltgabel 27 in der Ringnut 28, wird der Reibteller 23 entgegen der Feder 26 von der Reibscheibe 19 abgehoben und die Spulstelle gesamthaft stillgelegt, wobei durch den dauernden Kraftschluss innerhalb der Spulstelle die Fadenlieferwerkstrommeln 6 jeder Bewegung der Auflaufspule 12 folgen.
Bei konstanter Spul bzw. Fadengeschwindigkeit entspricht jedem Durchmesser der wachsenden Auflaufspule 12 eine bestimmte Stellung der die Spulenspindel antreibenden Scheibe 19, welche durch später beschriebene Steuerungsmittel gewährleistet ist. Aus der Forderung, dass die Fadengeschwindigkeit über den ganzen Spulenaufbau konstant oder nur wenig steigend gehalten werden soll, folgt, dass die Spulenspindeldrehzahl mit wachsendem Spulendurchmesser herabgesetzt werden muss, was durch Verschieben der Reibscheibe 19 am Reibteller 23 von innen nach aussen erreicht wird. In Fig. 8 ist die Fadengeschwindigkeit V in Funktion des Durchmessers D aufgetragen, wobei die Kurve 59 den Verlauf dieser Fadengeschwindigkeit darstellt.
Gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, dass das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln zur Fadengeschwindigkeit erhalten bleibt, bzw. dass die Umfangsgeschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln über den ganzen Spulenaufbau um einen bestimmten Betrag, nämlich um den Schlupf, höher sein muss als die Fadengeschwindigkeit. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reibscheibe 38 am mit sinkender Drehzahl laufenden Reibteller 23 von innen nach aussen verschoben wird, woraus, für beide Drehzahlwandler gleiche Verhältnisse vorausgesetzt, für die Fadenlieferwerkstrommeln 6 eine konstante Drehzahl bzw. eine konstante Umfangsgeschwindigkeit resultiert, wie sie in Fig. 8 als Horizontale 60 dargestellt ist und gemäss Fig. 2 durch Drehverbindung der beiden Verstellspindeln 48 und 52 mittels Zahnräder 61 und 62 bewerkstelligt wird.
Aus Fig. 8 geht die sich daraus ergebende Verminderung der Schlupfdifferenz deutlicher hervor. Aus diesem Grunde ist in Fig. 2 das Zahnrad 61 grösser als das Zahnrad 62 gewählt, woraus für die Spindel 52 eine höhere Drehzahl, für die Reibscheibe 38 ein grösserer Verstellweg und demzufolge für den Fadenlieferwerksantrieb eine gesteigerte Drehzahlerhöhung resultiert, was sinngemäss einer zunehmenden Umfangsgeschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln entspricht. Statt zweier ungleich grosser Zahnräder 61 und 62 können ebenso zwei gleich grosse eingesetzt werden, wobei in diesem Falle zwei Verstellspindeln 48 und 52 mit unterschiedlicher Gewindesteigung den gewünschten Ausgleich schaffen.
Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Zahnräder 61 und 62 kann die Umfangsgeschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln praktisch parallel zur Fadengeschwindigkeit 59 gelegt werden wie in Fig. 8 durch Linie 63 dargestellt. Um den unterschiedlichen Materialeigenschaften des Garnes wie Reibwert, Elastizität, Dehnung Rechnung tragen zu können, ist der Schlupf, d. h. die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Fadengeschwindigkeit und Umfangs geschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln nach Wahl einstellbar, indem die Grundstellung der beiden Reibscheiben 19 und 38 relativ zueinander verändert werden kann, und zwar durch Verschieben des zylindrischen Lagers 40 in der Hülse 56 (Fig. 2 und 5).
Dabei entspricht die Verschiebung gegen das Zentrum des Reibtellers 23 einer Verkleinerung des Schlupfes, weil dadurch, ohne Verstellung des ersten Drehzahlwandlers (19, 23) die Anfangsdrehzahl des zweiten Drehzahlwandlers (23, 38) herabgesetzt wird und die Differenz, zufolge der starren Drehverbindung der beiden Verstellspindeln 48 und 52 über die Zahnräder 61 und 62, konstant bleibt. Eine Vergrösserung des Schlupfes ergibt sich sinngemäss durch Verschiebung des zylindrischen Lagers 40 in Richtung gegen den grössten Durchmesser des Reibtellers 23. Diese Einstellmöglichkeit ist in Fig. 8 durch die Linie 63a und 63b dargestellt, welche den in Fig. 5, 6 strichpunktiert eingezeichneten Stellungen der Reibscheibe 38 entspricht, die ebenfalls mit 63a und 63b bezeichnet sind.
Die Steuerung des ersten Getriebes oder Dreh zahlwandlers (19, 23) bzw. die Einstellung dessen Reibrades 19 in Abhängigkeit vom wachsenden Durchmesser der Auflaufspule 12 erfolgt durch eine Servo-Nachlaufsteuerung wie sie in beispielsweiser Ausführung in Fig. 7 dargestellt ist und in ihren Hauptteilen aus der Brückenschaltung A, dem Schaltverstärker B und dem Servo-Motor M nebst den notwendigen Schaltelementen besteht. Ein Potentiometer 64 ist durch ein Zahnrad 65 und ein Zahnsegment 66 mit der Spulbügelnabe 32 drehverbunden (Fig. 2) und damit in seiner Einstellung direkt vom Auflaufspulendurchmesser abhängig.
Ein zweites Potentiometer 67 ist durch Schneckenrad 68 und Schnecke 69 auf der verlängerten Verstellspindel 48 mit dieser drehverbunden und damit in seiner Stellung direkt von der Lage der Mutter 47, bzw. der Schaltrolle 51, bzw. der Stellung der Reibscheibe 19 abhängig. Diese beiden Potentiometer 64 und 67 stellen in der Brückenschaltung A, welche in ihrer Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt werden darf, die aufeinander abzustimmenden Geber dar, wobei der Geber 64 (Fig. 7) positiv und der zweite Geber 67 nachlaufend gesteuert wird, indem, je nach Stellung des Gebers 67 in bezug auf die Lage des Gebers 64, durch den Schaltverstärker B das Schaltelement 70 oder 71 betätigt wird, welche beide in Fig. 7 in ihrer Ruhestellung gezeichnet sind.
In einem Stromkreis 72 liegt ein Elektromotor M, welcher einen Kontakt 73 für Drehrichtung gegen Uhrzeiger und einen Kontakt 74 für Drehrichtung mit dem Uhrzeiger aufweist. Dieser Motor M sitzt, wie die Schnecke 69, ebenfalls auf der verlängerten Verstellspindel 48 und ist mit dieser drehverbunden. Rückt nun der Geber 64 zufolge Anwachsens des Durchmessers der Auflaufspule 12 vor, so spricht das Schaltelement 71 an und betätigt den Wechselschalter 75, d. h. Kontakt 73 wird geöffnet und Kontakt 74 geschlossen. Damit wird der Stromkreis 72-74 geschlossen und der Motor M dreht im Uhrzeigersinn.
Mit dieser Drehung verändert sich auch zwangsläufig die Stellung des Gebers 67 in dem Sinne, dass er dem Geber 64 nacheilt, bis er dessen Stellung erreicht hat und damit der Wechselschalter 75 (durch Schaltelement 71) in seine Ruhelage zurück springt, womit der Stromkreis 72 unterbrochen und der Motor M abgestellt wird. Steht aus irgend einem Grunde der Geber 67 vor dem Geber 64, so spricht das Schaltelement 70 an und schliesst über den Wechselschalter 77 den Kontakt 76, womit der Stromkreis 72-76-73 geschlossen wird und der Motor M gegen den Uhrzeigersinn dreht, bis die Gleichstellung der beiden Geber 64 und 67 erreicht ist und der Schalter 77 in seine Ruhelage zurückspringt, womit der Motor M wieder stillsteht.
Anstelle der beschriebenen Servo-Nachlaufschaltung könnte auch eine solche anderer Art wie z. B. mechanisch-elektrisch vorgesehen werden, wobei zwei zustands abhängige Punkte als Geber durch eine Stange gelenkig verbunden sind, in deren Mitte beidseitig je ein Ein-Aus-Schalter mit der Stange in Wirkverbindung stehen, derart, dass bei Druck auf den Schalter der entsprechende Stromkreis geschlossen wird. Steht nun der eine Geber-Punkt mit einem Servo-Motor (M) in Verstellverbindung und wird der andere positiv vor oder nachgestellt, so spricht sinngemäss der vor oder nach der Stange liegende Schalter an, womit diese den Motor auf Rechts- oder Linkslauf schalten und den sekundären Geber-Punkt dem primären bis zur Gleichstellung nachlaufen lassen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel eines Präzisionskreuzspulapparates, insbesondere dessen Antrieb, ermöglicht auf Grund der Hintereinanderschaltung von zwei Drehzahlwandlern, deren Verstellmechanismen zwangsläufig, in bestimmtem Verhältnis und in Abhängigkeit voneinander gekuppelt sind und wobei die relative Grundeinstellung der Drehzahlwandler gegeneinander verändert werden kann, zum Zweck der Anpassung des Schlupfes an die besonderen Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials, d. h. der Anpassung der Differenz der Fadengeschwindigkeit auf der Auflaufspule zur Umfangsgeschwindigkeit der Fadenlieferwerkstrommeln, die Verarbeitung der verschiedensten Spulmaterialien zu Spulen hoher Qualität, d. h.
zu Spulen mit gleichmässiger, geringer und zweckentsprechender Fadenspannung, indem das Fadenlieferwerk die starken, vom Abhaspeln herrührenden Spannungsschwankungen ausgleicht und der Dämmung den Faden praktisch spannungslos zuführt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Darin ist senkrecht die Fadenspannung in Gramm g aufgetragen und die Fadenspannungskurve vor dem Fadenlieferwerk mit 78 und diejenige nach demselben mit 79 bezeichnet ist. Die entsprechenden Messstellen sind in Fig. 1 ebenfalls mit 78 und 79 bezeichnet.
Precision package winder
The present invention relates to a precision package winder, primarily for processing elastic and stretchable winding material, such as. B. crimped yarn and rubber thread to cheeses with uniform, controlled thread tension and elimination of the tension fluctuations resulting from the unwinding body.
The problem of processing elastic or stretchable yarn as possible without fluctuations in tension, i. H. To supply the insulation with tension-free yarn as possible, attempts were made to solve this by, on the one hand, that z. B. colored strands were unwound on cross-winding machines, outdated bottle winding machines or winding machines, in order to compensate for the existing voltage differences to some extent by winding twice.
On the other hand, thread feeders were attached to precision cross-winding machines, in which one or two smooth drums connected in parallel, which were driven at constant speed, utilizing a certain slip of the yarn on the drum, feed the yarn to the take-up bobbin, the spindle speed of the take-up bobbin increasing in diameter the same is reduced in order to obtain a thread speed that is as constant as possible. The difference in the characteristics of the most commonly used speed converters and the increase in circumferential speed when building the bobbin, however, result in a more or less arched and rising yarn speed curve.
It follows that the yarn feed mechanism of the take-up bobbin in the final state, compared to the initial state, feeds too little thread, which can lead to renewed tension and thus to unsightly bobbins with poor unwinding properties.
Furthermore, the fact that the take-up bobbin spindle and the yarn feed mechanism are not synchronously coupled to one another, in particular when the winding head is starting up and running down, acts as a source of interference.
Another fact that negatively affects the winding process is that, in the known constructions, the speed converter is controlled by an organ that scans the bobbin diameter, e.g. B. a platen, were actuated directly, which has an effect on the scanning element through increased and uneven pressure and in turn can lead to unsightly bobbins with poor unwinding properties.
The present invention aims to create a precision package winder which avoids these disadvantages. The precision package winder according to the invention, with a thread feed mechanism, an infinitely variable winding spindle drive and means that scan the package diameter and interact with the winding spindle drive in order to influence the spindle speed as a function of the increase in the package diameter. is characterized in that the output of the continuously variable winding spindle gear is connected to a further continuously variable gear which is in drive connection with the delivery mechanism and that the adjusting elements of the two continuously variable gear can be actuated jointly via a gear in a predetermined ratio.
The yarn feeder drums are preferably permanently connected to the take-up bobbin spindle in a non-positive manner, while maintaining a constant ratio of the peripheral speed of the diameter-variable take-up bobbin to that of the yarn feeder drums. The constant ratio can be changed relatively, according to the coefficient of friction, the elasticity or the stretchability of the winding material or the desired slip, and the peripheral speed can be kept constant or, for economic reasons, slightly increasing during the entire winding process, without delay and without any interference the bobbin quality through bobbin diameter scanning and adjusting devices, which guarantees the winding of bobbins with a uniform tension, which can be regulated.
The drawing shows an example of an embodiment of the precision package winder according to the invention. Show it:
1 shows the structure of a precision package winder, schematically,
Fig. 2 drive and control of a winding apparatus, in perspective,
3 shows the drive friction disk according to FIG. 2 in longitudinal section,
Fig. 4 is a vertical section along line IV-IV in Fig. 2,
5 the mechanical control parts, schematically,
FIG. 6 shows a representation corresponding to FIG. 5, but in a different operating state,
7 shows the electrical circuit diagram,
8 shows the speed diagram resulting from FIGS. 2, 5, 6 and 7, and FIG
9 shows the thread tension diagram before and after the thread feed mechanism.
In the winding apparatus shown schematically in Fig. 1, the yarn 2 runs from a reel 1 via a spring-loaded parking arm 3 to an overflow 4, back to the parking arm 3 and then via the waxing apparatus 5 to the delivery mechanism 6. From the delivery mechanism 6 designed as a pair of rollers runs the yarn 2 via a moistening device 7, through the insulation 8, via the parking bracket 9, the reciprocating thread guide 10 and between the support roller 11 and the take-up bobbin 12 on the circumference of this bobbin. The take-up bobbin 12 is rotatably mounted on a winding bow 13 which rests against the support roller 11 and which in turn is pivotably attached to the hub 32.
The relatively long parking arm 3, which is pulled up by adjustable spring force, and the multiple wrapping of the parking arm 3 and the overflow 4 by the yarn 2 prevent a sudden interruption of the yarn supply due to a disruption in the process on the reel 1, a stretching or a breakage of the yarn 2. By the arrangement described, enough yarn reserve is created, which is released by the pivoting of the deputy arm 3 by a certain angle clockwise until the malfunction has resolved itself.
If the process malfunction does not resolve itself, e.g. B. because of entanglement of the yarn on the reel 1, the parking arm 3 is pulled down over the mentioned, certain angle and be actuated in this case the switch 14 (Fig. 6), whereby the circuit 15 is closed. In this circuit 15 there is an electromagnet 16 which, when energized, stops the winding unit in a manner described later. The winding station can also be shut down by the parking bracket 9, in that it can also close the circuit 15 by means of switch 17 if, due to thread breakage or exhaustion of the yarn on the reel 1, the thread tension fails after the insulation 8 and the parking bracket 9 consequently falls forward and while the switch 17 is operated.
In Fig. 2, an embodiment of a winding unit drive is shown in perspective, the effective position of the various parts relative to one another is not taken into account in the effort to provide a clear representation of the relationships. This, or the thread run, can be found in FIG. 1 and transferred accordingly. Likewise, in the endeavor to provide a clear representation in FIG. 2, all organs not involved in the drive are not shown.
On a precision cross winder with several winding units side by side, a shaft 18 runs over the entire length of the machine, this shaft 18 being driven by an electric motor (not shown) and all winding units serving as a drive shaft. A friction disk 19 is arranged on this drive shaft 18 in the area of each winding apparatus. Each of these friction disks 19 is rotatably connected to the drive shaft 18 via its relatively long, cylindrical hollow hub 20, but is displaceable in the axial direction.
A helical spring 21 (Fig. 3) arranged in the annular space between drive shaft 18 and hollow hub 20, which is supported on the one hand on the driving pin 22 producing the rotary connection and on the other hand on the hollow hub 20 or on the friction disk 19, has the tendency to always counteract the friction disk 19 to press the largest diameter of the friction plate 23 cooperating with it. This friction plate 23 is rotatably connected to the shaft 25 by a wedge 24 and is axially displaceable thereon. The plate 23 is pressed against the friction disk 19 by a spring 26, so that the two are frictionally connected to one another in a non-positive manner.
A shift fork 27, which engages in the annular groove 28 of the hub of the friction plate 23, is operatively connected to the electromagnet 16 (FIGS. 5, 6) by means of a pull rod 29, so that when the same is excited, the friction plate 23 counteracts the action of the spring 26 of the friction disk 19 is pulled away (Fig. 6) and thus the drive connection between the two is interrupted. The shaft 25 drives the winding bobbin 12 via the belt drive 30. The winding bobbin 13 carrying the winding bobbin 12 is pivoted about two axes via the hub 32 with respect to the housing 33 of the winding unit and is pressed radially against the support roller 11 by spring 34 with an adjustable force, while the spring 36 pivots the winding bobbin relative to the hub 32 that the take-up bobbin 12 rests against the platen 11 with a surface line at every conicity.
The bearings of the platen 11 and the guide 37 of the thread guide 10 are firmly connected to the housing 33 (not shown).
On the opposite side of the friction disk 23 with respect to the friction disk 19, a second friction disk 38 is frictionally connected to the friction disk 23 in a non-positive manner. This second friction disk 38, which is displaceable on a shaft 39, is rotatably mounted in the cylindrical bearing 40 and drives the shaft 44 via the shaft 39 and the belt drive 41, the transmission roller 42, the belt drive 43. The shafts 44 and 45, which carry the delivery unit rollers 6, are rotatably connected to one another by a string drive 46 and lie in one plane, but at a certain angle to one another, so that the yarn looping around the two feed unit drums 6 follows a naturally rising (helical) line and special thread guides are not necessary (e.g.
B. in yarn feeders with only one drum, where the individual wraps must be kept apart by a comb).
A spindle 48, which carries a nut 47, is mounted under the drive shaft 18 and parallel to it. This nut 47, which is guided in parallel by guide rail 49, carries a pressure roller 51 on a holder 50 rigidly connected to it, against which the friction disk 19, which is pressed by spring 21 against the largest diameter of friction plate 23, is supported. By rotating the spindle 48 accordingly, the friction disk 19 can be shifted towards the center of the friction plate 23, as a result of which the speed of the winding actuating drive shaft 25 increases continuously. If the spindle 48 is rotated in the opposite direction, the friction disk 19 follows the pressure roller 51 under the action of the spring 21, whereby the speed of the shaft 25 is continuously reduced.
A spindle 52 with a nut 54 guided in parallel through the guide rail 53 is arranged below the shaft 39 and parallel to it. A rocker 55, the upper end of which is designed as a sleeve 56, is articulated to the nut 54. The rocker 55 is pressed in the direction of the friction plate 23 by the leaf spring 57 screwed tightly to the nut 54. The cylindrical bearing 40 of the shaft 39 or the friction disk 38 is seated longitudinally displaceably in the sleeve 56 and can be clamped by the adjusting screw 58. The arrangement of the friction disk 38 has the effect that the speed adjustment is inevitably carried out in both directions by the spindle 52 and nut 54 and that the friction between the friction disk 38 and the friction disk 23 by the leaf spring 57 is maintained at all times.
In contrast, the frictional connection between the friction disk 19 and the friction plate 23 can be canceled by the switching arm 3 via switch 14 or by the parking bracket 9 via switch 17 by closing the circuit 15 through each of these two switches, energizing the electromagnet 16 and thereby the switching rod 29 is drawn into this.
Due to the operative connection of this switching rod 29 via its switching fork 27 in the annular groove 28, the friction plate 23 is lifted against the spring 26 from the friction disk 19 and the winding unit is shut down as a whole, with the yarn feeder drums 6 every movement of the winding bobbin 12 due to the permanent frictional connection within the winding unit consequences.
With a constant bobbin or thread speed, each diameter of the growing winding bobbin 12 corresponds to a certain position of the disk 19 driving the bobbin spindle, which position is ensured by control means described later. From the requirement that the thread speed should be kept constant or increasing only slightly over the entire bobbin structure, it follows that the bobbin spindle speed must be reduced as the bobbin diameter increases, which is achieved by moving the friction disk 19 on the friction plate 23 from the inside to the outside. In Fig. 8 the thread speed V is plotted as a function of the diameter D, the curve 59 representing the course of this thread speed.
At the same time, it is necessary that the ratio of the circumferential speed of the yarn feeder drums to the yarn speed is maintained, or that the circumferential speed of the yarn feeder drums over the entire bobbin structure must be higher than the yarn speed by a certain amount, namely by the slip. This is achieved in that the friction disk 38 on the friction plate 23, which is running at a falling speed, is shifted from the inside to the outside, which, assuming the same conditions for both speed converters, results in a constant speed or a constant peripheral speed for the yarn feeder drums 6, as shown in FIG 8 is shown as horizontal line 60 and, according to FIG. 2, is accomplished by rotary connection of the two adjusting spindles 48 and 52 by means of gears 61 and 62.
The resulting reduction in the slip difference emerges more clearly from FIG. For this reason, the gear 61 in Fig. 2 is selected to be larger than the gear 62, which results in a higher speed for the spindle 52, a larger adjustment path for the friction disk 38 and consequently an increased speed increase for the yarn feeder drive, which corresponds to an increasing peripheral speed of the Yarn feeder drums corresponds. Instead of two unequally sized gears 61 and 62, two equally sized gears can be used, in which case two adjusting spindles 48 and 52 with different thread pitches create the desired compensation.
By suitable selection of the transmission ratio of the gears 61 and 62, the peripheral speed of the thread feeder drums can be set practically parallel to the thread speed 59, as shown in FIG. 8 by line 63. In order to be able to take into account the different material properties of the yarn such as coefficient of friction, elasticity, elongation, the slip, i.e. H. the speed difference between the thread speed and the circumferential speed of the thread feeder drums can be adjusted as desired by the basic position of the two friction disks 19 and 38 can be changed relative to each other, by moving the cylindrical bearing 40 in the sleeve 56 (FIGS. 2 and 5).
The shift towards the center of the friction plate 23 corresponds to a reduction in the slip, because as a result, without adjusting the first speed converter (19, 23), the initial speed of the second speed converter (23, 38) is reduced and the difference is due to the rigid rotary connection between the two Adjusting spindles 48 and 52 via the gears 61 and 62, remains constant. An increase in the slip results analogously by shifting the cylindrical bearing 40 in the direction towards the largest diameter of the friction plate 23. This setting option is shown in FIG. 8 by the lines 63a and 63b, which correspond to the positions shown in phantom in FIGS Friction disk 38 corresponds, which are also designated by 63a and 63b.
The control of the first gear or speed converter (19, 23) or the setting of the friction wheel 19 depending on the growing diameter of the package 12 is carried out by a servo follow-up control as shown in an exemplary embodiment in Fig. 7 and in its main parts the bridge circuit A, the switching amplifier B and the servo motor M together with the necessary switching elements. A potentiometer 64 is rotatably connected to the winding bobbin hub 32 by a gear 65 and a toothed segment 66 (FIG. 2) and its setting is therefore directly dependent on the winding bobbin diameter.
A second potentiometer 67 is rotatably connected to the extended adjusting spindle 48 by worm wheel 68 and worm 69 and its position is therefore directly dependent on the position of the nut 47 or the switching roller 51 or the position of the friction disk 19. These two potentiometers 64 and 67 represent in the bridge circuit A, which may be assumed to be known in terms of their mode of operation, the transmitters to be coordinated with one another, the transmitter 64 (FIG. 7) being controlled positively and the second transmitter 67 being controlled by, depending after the position of the transmitter 67 with respect to the position of the transmitter 64, the switching amplifier B actuates the switching element 70 or 71, both of which are shown in FIG. 7 in their rest position.
In a circuit 72 there is an electric motor M, which has a contact 73 for the counterclockwise direction of rotation and a contact 74 for the clockwise direction of rotation. Like the worm 69, this motor M is also seated on the extended adjusting spindle 48 and is rotatably connected to it. If the transmitter 64 now advances due to the increase in the diameter of the package 12, the switching element 71 responds and actuates the toggle switch 75, i. H. Contact 73 is opened and contact 74 is closed. This closes the circuit 72-74 and the motor M rotates clockwise.
With this rotation, the position of the transmitter 67 also changes inevitably in the sense that it lags behind the transmitter 64 until it has reached its position and the changeover switch 75 (through switching element 71) jumps back into its rest position, whereby the circuit 72 is interrupted and the engine M is switched off. If for some reason the encoder 67 is in front of the encoder 64, the switching element 70 responds and closes the contact 76 via the changeover switch 77, whereby the circuit 72-76-73 is closed and the motor M rotates counterclockwise until the Equalization of the two transmitters 64 and 67 is achieved and the switch 77 jumps back into its rest position, whereby the motor M comes to a standstill again.
Instead of the servo follow-up circuit described, such a different type such. B. mechanically-electrically provided, with two state-dependent points are articulated as a transmitter by a rod, in the middle of which an on-off switch on both sides are in operative connection with the rod, so that when you press the switch, the corresponding Circuit is closed. If one encoder point is now in adjustment connection with a servo motor (M) and the other is positively adjusted in front of or behind, the switch in front of or after the rod responds accordingly, with which it switches the motor to right or left rotation let the secondary encoder point follow the primary up to equality.
The described embodiment of a precision package winder, in particular its drive, enables two speed converters to be connected in series, the adjustment mechanisms of which are inevitably coupled in a certain ratio and dependent on one another and the relative basic setting of the speed converters can be changed against each other for the purpose of adjusting the slip the special properties of the material to be processed, d. H. the adjustment of the difference between the thread speed on the take-up bobbin and the peripheral speed of the thread feeder drums, the processing of the most varied of winding materials into high quality bobbins, d. H.
to bobbins with uniform, low and appropriate thread tension, in that the thread feed mechanism compensates for the strong fluctuations in tension resulting from the unwinding and supplies the thread to the insulation with practically no tension, as shown in FIG. The thread tension in grams g is plotted vertically therein and the thread tension curve in front of the thread feed mechanism is denoted by 78 and that after it is denoted by 79. The corresponding measuring points are also designated by 78 and 79 in FIG. 1.