Kreuzspulmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreuzspulmaschine mit konstantem Verhältnis zwischen Spulspindeldrehzahl und Fadenführerhubzahl, bei welcher die Spulspindel den Faden unmittelbar von einer Lieferstelle abzieht und der Fadenführer an einem schwenkbaren Tragrahmen angeordnet ist, dessen Schwenkbewegung beim Anwachsen des Wickels über ein Hebelsystem und eine Steuerkurve die Drehzahl der Spulspindel im Sinne einer vorgegebenen Fadengeschwindig- keit steuert.
Bei bekannten Präzisionskreuzspulmaschinen wird die Spulspindel über einen Planscheiben-Friktionstrieb angetrieben. Bei diesen Getrieben, die im wesentlichen aus einer treibenden und einer getriebenen Scheibe als kraftschlüssige Übertragungseiemente bestehen, liegt die mit konstanter Drehzahl treibende Scheibe mit ihrem Umfang an der Stirnseite der getriebenen Scheibe an.
Die Grösse der Drehzahl an der Abtriebswelle ist umgekehrt proportional dem jeweiligen Abstand des Berührungspunktes beider Scheiben vom Mittelpunkt der angetriebenen Scheibe, Zur Verminderung der Spulspindeldrehzahl ist keine zusätzliche Verstellkraft aufzubringen, da die treibende Scheibe die Tendenz zeigt, zum grösseren Durchmesser der getriebenen Scheibe hin auszuwandern. Diese Bewegung muss entsprechend dem langen Wickel aufb au auf der Spulenhülse verzögert werden. Zu diesem Zweck sind Reib- oder Zahngesperre vorgesehen, die in regelmässigen Abständen vom ausschwenkenden Fadenführer gelöst werden, sich dann aber nach einem kurzen Verstellweg sofort wieder selbsttätig sperren. Diese Verstellung erfolgt linear vom Anfang bis Ende des Wickelprozesses.
Andere Kreuzspulmaschinen haben eine kombinierte Fadengeschwindigkeits-Fadensp annungssteuerung. Bei ihnen dient der Fadenführer, der den Wickeldurchmesser abtastet, als Impulsgeber für die Verstellung der Fadengeschwindigkeit. Mit Hilfe einer Rutschkupplung auf der Spulenspindel, deren übertragbares Moment mit wachsendem Schlupf steigt, und der vom Wickel aurcnmesser gesteuerten rauengescnwmulgKelt wirn auch die Fadenspannung gesteuert. Diese Spulmaschinenart ermöglicht es im Gegensatz zu den weiter oben angeführten Vorrichtungen mit Friktionsantrieb auch, die Fadengeschwindigkeit über die Spulenreise je nach Wunsch konstant zu halten, zunehmen zu lassen oder zu verringern.
Weiter sind auch schon Spulvorrichtungen bekannt, bei denen der Antrieb der Spulspindel über einen Kegelscheibenriementrieb mit stufenloser Verstellbarkeit der Abtriebsdrehzahl erfolgt. Die Drehzahländerung, geschieht mit Hilfe eines Untersetzungsgetriebes, das vom zulaufenden Faden angetrieben wird, dessen Drehbewegung sich also mit der Fadeniaufgeschwindigkeit ändert, und eines weiteren Unters etzungs getriebes, das vom Motor der Spulvorrichtung angetrieben wird. Die Drehbewegungen beider Getriebe werden überlagert, so dass, wenn sich Relativbewegungen zwischen diesen beiden Drehbewegungen ergeben, der Kegelscheibenriementrieb verstellt wird. Damit ändert sich die Spulendrehzahl und die Fadengeschwindigkeit, bis die Relativbewegung zwischen den beiden Drehbewegungen aufhört.
Die aufgezeigten Spulvorrichtungen mit Reibradgetriebe oder Kegelscheibenriementrieb ermöglichen es nur, die Fadengeschwindigkeit über die Spulenreise trotz wachsenden Wickeldurchmessers konstant zu halten. Ausserdem ist der Durchmesser des zu erstellenden Wickels bei Vorrichtungen mit Reibradgetriebe nicht beliebig gross, weil mit der Zunahme des maximalen Wickeldurchmessers auch der Radius der getriebenen Scheibe grösser werden muss, was schon wegen des damit wachsenden Platzbedarfs begrenzt ist.
Zuviel Platz, besonders beim nachträglichen Einbau in vorhandene Spulvorrichtungen, benötigt auch die Vorrichtung zum Erstellen von Kreuzspulen mit kombinierter Fadengeschwindigkeits-und Fadenspannungssteuerung. Ausserdem ist es in vielen Fällen erwünscht, zur Erzielung wirtschaftIicher, d. h. grosser, Fadengeschwin digkeiten die Steuerung von Fadengeschwindigkeit und Fadenspannung voneinander unabhängig durchzuführen.
Endlich sei noch gesagt, dass der Faden bei seiner Geschwindigkeitsänderung durch das seitliche Verschieben auf den konischen Lieferwalzen stark beansprucht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu beseitigen und die Erstellung von Steuereinrichtungen für die Fadengeschwindigkeit an Kreuzspulmaschinen zu ermöglichen, die bei wenig Platzbedarf und geringer Fadenb eanspruchung die Anwendung grösstmöglicher Fadengeschwindigkeiten erlauben, wobei die Fadengeschwindigkeit im Verlauf der Spulenreise, wenn es für einen bestimmten Wickelaufbau erforderlich sein sollte, verschieden gross sein kann.
Die erfindungsgemässe Kreuzspulmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve als Schiene ausgebildet ist, an ihrem einen Ende mit einem Langloch an das Hebelsystem des Fadenführertragrahmens angelenkt ist und mit ihrem freien anderen Ende keilartig in einen Spalt ragt, der einerseits vom Umfang eines umlaufenden Exzenters und anderseits von einem verschiebbar gelagerten Tastkopf einer Verstelleinrich- tung für ein stufenlos regelbares Getriebe zur Änderung der Spulspindeldrehzahl gebildet ist.
Um Spulvorgänge mit verschiedenen, sich über die Spulenreise ändernden Fadengeschwindigkeiten fahren zu können, kann die Steuerkurve auswechselbar am Hebelsystem befestigt sein. Da ausser der Kurve kein weiteres Maschinenelement ausgetauscht werden muss, kann so die Umstellung der Maschine von einem Fadengeschwindigkeitsverlauf auf einen anderen sehr einfach und schnell vorgenommen werden. Bereits vorhandene Maschinen können ohne grossen Aufwand nachträglich mit der angegebenen Steuereinrichtung ausgerüstet werden, weil keine Veränderungen an der eigentlichen Maschine notwendig sind und nur wenige Bauteile zusätzlich angebracht werden müssen. Der Antrieb für den umlaufenden Exzenter kann von einem Antriebselement mitübernommen werden, das für eine andere Funktion in der Spulmaschine bereits vorhanden ist, z. B. von der Antriebswelle für eine Schlichteeinrichtung.
Wegen des schon aufgeführten begrenzten grössten Wickeldurchmessers bei Spulvorrichtungen mit Frik tionsgetriebe kann ferner als stufenlos regelbares Ge- triebe ein Kegelscheiben-Riementrieb vorgesehen sein.
Neben der damit erreichbaren engeren Maschinenteilung kommt als weiterer Vorteil hinzu, dass diese Getriebebauart den grossen Regelbereich ermöglicht, der zur Herstellung extrem grosser Wickel notwendig ist.
Damit die Steuereinrichtung nicht rückwirkend eine zusätzliche Belastung auf den Wickelkörper ausübt, kann man die Steuerschiene durch ihr eigenes Gewicht zwischen den Tastkopf und den umlaufenden Exzenter gleiten lassen und sie nicht etwa mit einer vom Fadenführer aufgebrachten Kraft zwischen diese beiden Teile zwängen. Bei jeder Umdrehung gibt der Exzenter die Steuerschiene zeitweise frei, so dass sie, der Bewegung des ausschwenkenden Fadenführers entsprechend, sich ständig, vorzugsweise abwärts, bewegen kann. Um bei der kurzzeitigen Freigabe der Steuerschiene durch den Exzenter eine selbständige Rückstellung des Regelgetriebes zu verhindern, kann eine Rückstellsicherung für die Verstelleinrichtung des stufenlos regelbaren Getriebes vorgesehen sein.
Zur Anpassung an die unterschiedlichen Verhaltensweisen und Festigkeitseigenschaften von verschiedenen zu verspulenden Fadenmaterialien kann die Verstelleinrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen einer be stimmte Lage des Drehzahlbereiches der Spulspindel besitzen. Um die Möglichkeit der Verarbeitung aller vorkommenden textilen Fadenarten auf einer Spulmaschine zu haben, ist es vorteilhaft, diese Geschwindigkeitsanpassung an die speziellen Fadeneigenschaften durchführen zu können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ubersichtsskizze der Steuereinrichtung an einer Spulstelle einer Kreuzspulmaschine,
Fig. 2 und 3 Steuerschienen für je ein bestimmtes Spulprogramm.
Gemäss Fig. 1 sitzt auf der Spulspindel 1 an dem einen Ende die Spule 2 und auf dem anderen das Kegeischeibenpaar 3, 4. Eine der beiden Kegelscheiben 3, 4 ist gegen oder in der Kraftrichtung einer nicht dargestellten Feder axial auf der Spulspindel 1 verschiebbar. Das Spulkopfgehäuse, in dem unter anderem auch die Spulspindel 1 gelagert ist, wurde zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung weggelassen und die Lagerstellen lediglich symbolisch angedeutet. Der Keilriemen 5 verbindet das Kegelscheibenpaar 3, 4 kraftschlüssig mit dem zweiten Kegelscheibenpaar 6, 7, welches auf dem Wellenstumpf des Motors 8 sitzt. Die Kegelscheibe 6 ist mit einer Schiebemuffe 9 fest verbunden, mit der zusammen sie auf dem Wellenstumpf des Motors 8 gegen oder in Richtung der Kraft einer nicht dargestellten Feder axial verschiebbar angeordnet ist.
Das fest mit der Spulspindel 1 verbundene Zahnrad 10 steht mit dem die Welle 11 treibenden Zahnrad 12 in Eingriff. Auf der Welle 11 ist die Nutentrommel 13 angeordnet, welche mit der Fadenführernut 14 versehen ist, in die das eine Ende der Fadenführerstange 15 eingreift. Diese trägt an ihrem freien Ende einen Fadenführer 16. Ausserdem ist auf der Welle 11 der Fadenführertragrahmen 17 so angeordnet, dass er sich relativ zur Welle 11 um diese drehen kann. Ein am unteren Ende des Tragrahmens 17 lösbar befestigtes Gewicht 18 sorgt dafür, dass eine im oberen Ende des Tragrahmens 17 gelagerte, jedoch in der schematischen Zeichnung nicht dargestellte Abstützrolle ständig an der Spule 2 anliegt. Die Rolle gewährleistet einen konstanten Abstand des Tragrahmens 17 und des Fadenführers 16 von der Oberfläche der Spule 2.
Es können im Tragrahmen 17 noch weitere allgemein übliche Elemente zur Beeinflussung der Fadenführerbewegung untergebracht sein. Auf ihre Darstellung ist der besseren tÇbersicht- lichkeit wegen verzichtet worden. Am Lagerbügel 19 des Fadenführertragrahmens 17 ist ein Hebelarm 20 befestigt, an dessen gabelförmigem Ende mittels eines Stiftes die Stange 21 beweglich aufgehängt ist. Mit dem unteren Ende der Stange 21 ist die schienenförmige Steuerkurve 22 gelenkig und leicht auswechselbar verbunden. Es ist aber auch möglich, die Steuerschiene 22 anders als hängend, z. B. horizontal gleitend, über eine Hubstange mit dem Fadenführertragrahmen zu verbinden.
Der an der Steuerkurve 22 dauernd anliegende Tastkopf 23 des Verstellgliedes 24 ist gabelartig ausgebildet und übernimmt ausser der Tastfunktion gleichzeitig die seitliche Führung der Kurvenschiene 22. Es kann zu diesem Zweck aber auch eine besondere Führungsvorrichtung vorgesehen sein. Auf die dem Tastkopf 23 gegenüberliegende Schmalseite der Kurvenschiene 22 wirkt periodisch das mit der Welle 25 fest verbundene, hier als Exzenternocken ausgebildete Schaltorgan 26 ein. Die Hauptaufgabe Ider Welle 25 besteht darin, die Präparationswalzen 27 der Schlichteeinrichtung zu drehen. Da jeder Spulstelle ! der Kreuzspulmaschine eine solche Walze 27 zugeordnet und für alle Walzen eine gemeinsame Welle vorgesehen ist, erstreckt sich die Welle 25 über die ganze Länge der Maschine.
Sie steht also an jeder Spulstelle auch zum Antrieb eines Schaltnockens zur Verfügung. Auch jeder andere Antrieb, der die einzelnen Spulstellen der gesamten Maschine erreicht, z. B. die Welle für den Antrieb der sogenannten Atmungs - oder Störungseinrichtung des des Faden- führers, kann die Schaltnocken dieser Maschine antreiben. Der Tastkopf 23 wird dauernd durch den Druck der Feder 28, die das Verstellglied 24 umgibt und sich mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Teil des Maschinengestells abstützt, gegen die Kurvenschiene 22 gepresst. Das Verstellglied 24 ist teilweise als Zahnstange 29 ausgebildet oder mit einer solchen fiest verbunden. Im rechten Teil der Fig. 1 läuft das Verstellglied 24 in eine Gabel 30 aus, deren offenes Ende mit einem Steg 31 überbrückt ist.
Durch den Steg 31 ragt in der Verlängerung der Achse des Verstellgliedes 24 ein Gewindebolzen 32, dessen eines Ende als Auge ausgebildet ist und eine senkrecht zur Längsachse des Verstellgliedes 24 verlaufende Drehachse 33 trägt. Auf dieser sitzt die Lagergabel 34 des Schwenkhebels 35.
Er kann sich um die ortsfest am Maschinengestell angebrachte Drehachse 36 drehen und mit Hilfe eines als Verstellgabel 37 ausgebildeten oberen Endes die unter Federdruck stehende Schiebemuffe 9 sowie die damit verbundene Kegelscheibe 6 auf der Achse des Motors 8 verstellen. Eine auf den Gewindebolzen 32 aufgeschraubte Stellmutter 38 stützt sich gegen den Steg 31 ab. Um die ortsfest angeordnete Achse 39 ist der Winkelhebel 40 drehbar. Sein längerer Arm ist als Sperrhebel 41 ausgebildet und greift unter der Wirkung seines Eigengewichtes sperrend in die Zähne der Zahnstange 29 ein. Der Winkelhebel 40 mit dem Sperrhebel 41 und die Zahnstange 29 bilden zusammen ein als Rückstellsicherung für das Verstellglied 24 dienendes Zahngesperre. Statt dessen kann aber auch ein Klemmgesperre als Rückstellsicherung verwendet werden.
Die Rückstellsicherung kann mit Hilfe des Bowdenzuges 42 entsperrt werden. Der Faden 43 ist als strichpunktierte Linie dargestellt.
Zu Beginn der Spulwickelbildung, wenn der Fadenführer 16 seinen kürzesten Abstand zur Spulendrehachse hat, liegt die Kurvenschiene 22 mit ihrem unteren Ende am Tastkopf 23 des Verstellgliedes 24 an. Der in die Zähne der Zahnstange 29 eingreifende Sperrhebel 41 hält das Verstellglied 24 fest, so dass dieses dem Druck der Feder 28 auf den Tastkopf 23 nicht nachgeben kann. Bei dieser Stellung des Verstellgliedes 24 haben die beiden Kegelscheiben 6, 7 ihren kleinsten Abstand voneinander, so dass der Keilriemen 5 auf deren grösstem Durchmesser und infolgedessen mit grösster Riemengeschwindigkeit läuft.
Die beiden Kegelscheiben 3, 4 haben sich entsprechend der Länge des Keilriemens 5 unter der Wirkung der nicht dargestellten Druckfeder selbsttätig auf ihren grössten Abstand eingestellt, so dass der Keilriemen hier auf dem kleinsten Durchmesser der Kegelscheiben liegt, die Spulspindel also mit grösster Drehzahl umläuft.
Die Anfangsdrehzahl kann je nach dem zu verarbeitenden Fadenmaterial verschieden gross lerwünscht sein.
Die erforderliche Anfangsdrehzahl der Spindel stellt man vor Beginn des Spulprozesses ein, indem man durch Drehen der Stellmutter 38 auf dem Gewindebolzen 32 eine Änderung des Winkels, den der Schwenkhebel 35 mit dem Verstellglied 24 bildet, vornimmt und dadurch über die Verstellgabel 37 und die Schiebemuffie 9 ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis des Kegelscheiben- Riementriebes 3, 4, 5, 6, 7 erreicht.
Die gemäss Fig. 1 in die Maschine eingebaute Sbeuerkurve 22 wird für das einfachste Spulverfahren, bei dem die Fadenauflaufgeschwindigkeit von Anfang bis Ende des Wickelprozesses gleichgehalten wird, gebraucht. Entsprechend dem kontinuierlichen Anwachsen des Wickeldurchmessers schwenkt der Fadenführertragrahmen 17 entgegen dem durch das Gewicht 18 verursachten Drehmoment aus. Der am Lagerbügel 19 befestigte Hebelarm 20 neigt sich dabei nach unten, so dass die mittels der Stange 21 daran aufgehängte Steuerschiene 22 infolge ihres Gewichtes vom Tastkopf 23 seitlich geführt langsam und kontinuierlich abwärts gleiten kann, solange der Schaltexzenter 26 während seiner Drehbewegung die Steuerkurve 22 freigibt. Sobald das Schaltorgan 26 beim Weiterdrehen die Schiene 22 in die Gabel 23 klemmt, übt es auf diese und damit auf das Verstellgiied 24 eine Kraft aus.
Das Verstellglied 24 verschiebt sich dadurch gegen den Druck der Feder 28 in seiner Längsrichtung nach rechts. Dabei wird der Sperrhebel 41 selbsttätig aus der Verzahnung, der Zahnstange 29 gehoben und der Schwenkhebel 35 über Gabel 30, Steg 31, Stellmutter 38, Gewindebolzen 32, Drehachse 33 und Lagerhebel 34 um die Drehachse 36 geschwenkt. Entsprechend den aufgezählten Bewegungen der Teile des Verstellmechanismus schwenkt das obere Ende des Hebels 35 mit der Verstellgabel 37 in Fig. 1 nach links aus und zieht dabei die Schiebemuffe 9 gegen die Kraft einer nicht dargestellten Druckfeder ebenfalls nach links.
Die mit der Schiebemuffe 9 fest verbundene Kegelscheibe 6 vergrössert dadurch ihren axialen Abstand von der Kegelscheibe 7, so dass der Keilriemen 5 auf einem kleineren Durchmesser des Kegelscheibenpaares 6, 7 aufliegt und mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit läuft als zuvor. Gleichzeitig verkleinert sich der Abstand der Kegelscheiben 3, 4 und der Keilriemen 5 gleitet hier auf einen grösseren Durchmesser und treibt somit die Spulspindel 1 zu geringerer Drehzahl als zuvor an. Der Sperrhebel 41 fällt unmittelbar nach erfolgter Verschiebung des Verstellgliedes 24 und damit der Zahnstange 29 sperrend in eine andere Zahnlücke der Verzahnung zurück und verhindert so die Rückstellung der Verstelleinrichtung 23, 24 und 28 bis 35 und 37 der Schiebemuffe 9 und des Getriebes 3, 4, 5, 6, 7.
Der soeben geschilderte Vorgang wiederholt sich während dert Spulenreise in kurzen Zeitabständen durch das Anwachsen des Wickeldurchmessers und das dadurch bedingte Ausschwenken des Fadenführertragrahmens 17. Auf diese Weise ist bei Verwendung einer Kurvenschiene mit entsprechend gebogenen Flanken, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, eine dauernd gleichbleibende Fadengeschwindigkeit von Anfang bis Ende des Wickelvorganges gewährleistet.
Beim Austausch der vollen Wickelspule gegen eine leere Spulhülse schwenkt der Fadenführertragrahmen 17 von selbst in seine Anfangsstellung zurück und hebt dabei auch die Steuerkurve 22 so weit an, dass sie nun wieder mit ihrem unteren Ende am Tastkopf 23 anliegt. Mit Hilfe des Bowdenzuges 42 wird nun das Zahngesperre 29, 41 lentsperrt. Die Verstelleinrichtung 23, 24 und 28 bis 37 sowie die Schiebemuffe 9 und das Regelgetriebe 3 bis 7 verschieben sich dann unter der Wirkung der Feder 28 und der nicht dargestellten Druckfeder auf dem Wellenstumpf des Motors 8 in ihre Anfangsstellung zurück.
Die Steuerkurve 44 gemäss Fig. 2 ist derart ausgebildet, dass bei dem von ihr gesteuerten Spulprogramm die Spulspindel eine konstante Drehzahl über eine bestimmte Zeit zu Beginn des Spulprozesses beibehält.
Die Fadengeschwindigkeit steigt dabei infolge des wachsenden Spulendurchmessers bis zu einem Wert an, welcher über den nun folgenden zweiten Teil des Wickelvorganges dadurch konstant bleibt, dass die Spulspindeldrehzahl von der Steuereinrichtung auf die oben beschriebene Weise allmählich vermindert wird.
Eine weitere Variante des Spulprogramms wird mit Hilfe der Kurvenschiene 45 gemäss Fig. 3 gesteuert.
Hier werden drei verschiedene Spulabschnitte voneinander unterschieden. Die ersten beiden Abschnitte entsprechen etwa denen der Kurve 44, während sich im letzten Teil die Spulspindeldrehzahl verzögert, die Fadengeschwindigkeit allmählich kleiner wird und der Faden auf diese Weise in den äusseren Lagen der Spule nur locker aufgewickelt ist.
Die drei dargestellten Ausführungsformen 22, 44 und 45 der Steuerkurven sind nur als Beispiele angegeben. Selbstverständlich lässt sich mit Hilfe der gezeigten Vorrichtung unter Verwendung entsprechend gestalteter Kurvenschienen jedes gewünschte Spulprogramm verwirklichen.