CH695733A5 - Vorrichtung zur Führung, Behandlung oder Aufnahme eines laufenden Fadens und Verfahren zur Beeinflussung von Schwingungen in einer derartigen Vorrichtung. - Google Patents

Description

  [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung, Behandlung oder Aufnahme eines laufenden Fadens mit einem langgestreckten zylinderförmigen Rotationskörper gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Beeinflussung von Schwingungen in einer derartigen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

[0002] In Spinnanlagen oder Textilmaschinen werden derartige Vorrichtungen in unterschiedlicher Art und Form eingesetzt, um einen oder mehrere Fäden zu führen, zu behandeln oder aufzunehmen. So werden derartige Vorrichtungen als Galetten eingesetzt, die zum Fördern, Verstrecken oder Erwärmen von Fäden verwendet werden. Ebenso sind Vorrichtungen bekannt, die beim Aufwickeln eines Fadens als Andrückwalze den Faden zu einer Spulenoberfläche führen.

   Es sind jedoch auch Vorrichtungen bekannt, welche in Aufspulmaschinen als Spulenhalter eine Vielzahl von Fäden zu jeweils einer Spule aufwickeln. Alle genannten Vorrichtungen haben gemein, dass ein langgestreckter zylinderförmiger Rotationskörper verwendet wird, um den Faden oder die Fäden zu führen, zu behandeln oder aufzunehmen. Der langgestreckte zylinderförmige Rotationskörper kann hierbei einseitig oder an beiden Seiten drehbar gelagert sein, so dass dieser rotierend antreibbar ist. Zur Realisierung hoher Fadenlaufgeschwindigkeiten von mehr als 6000 m/min muss beispielsweise ein Spulenhalter je nach Durchmesser der Spulen von Anfang bis Ende der Aufwicklung zu einer Spule einen Drehzahlbereich von ca. 2000 U/min bis 30 000 U/min durchlaufen.

   Hierbei müssen insbesondere Masse, die kritischen Drehzahlen, die eine ungedämpfte Schwingung des Rotationskörpers verursachen, vermieden werden, um die einseitige Lagerung des Rotationskörpers nicht zu zerstören. Eine kritische Drehzahl liegt vor, wenn die Erregerfrequenz mit der Eigenfrequenz des Rotationskörpers zusammenfällt. Die Eigenfrequenzen sind von den geometrischen und materialtechnischen Gegebenheiten (E-Modul), den Lagersteifigkeiten und den Massen des Systems abhängig.

   Die resultierenden Amplituden sind von der Erregerfrequenz, den Eigenfrequenzen des Systems, den Unwuchtmassen und der Dämpfung des Systems abhängig.

[0003] Zur Beeinflussung der Schwingungen ist beispielsweise aus der EP 0 234 844 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Rotationskörper mehrere Ausgleichmassen aufweist, um die Unwuchtmassen und damit die resultierenden Schwingungsamplituden zu reduzieren. Hierzu ist eine sehr langwierige und kostspielige Auswuchtung nötig, um die erforderliche Auswuchtgüte zu erreichen. Wenn während des Lebenszyklus einer Vorrichtung neue Unwuchten an dem Rotationskörper entstehen, kann unter Umständen eine neue Auswuchtung nötig werden.

   Als Beispiel sind wartungsbedingte Demontagen und anschliessende Montagen zu nennen, bei denen erneute Unwuchten erzeugt werden könnten.

[0004] Aus der DE 4 240 920 A1 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, bei welcher die auftretenden Schwingungen durch den Einsatz von einem Dämpfer gedämpft werden. Zur Dämpfung ist in dem Maschinengestell der Vorrichtung ein Vibrationsabsorber angeordnet. Derartige Vibrationsabsorber zeigen nur in einem relativ eingeengten Frequenzbereich ein opitmales Dämpfungsverhalten. Damit ist jedoch nicht möglich, die Schwingungen über einen gesamten Drehzahlbereich ausreichend zu dämpfen. Im Gegenteil werden die Bereiche der kritischen Drehzahlen nur frequenzmässig verschoben.

   Zum anderen ist hierbei ein hoher technischer Aufwand erforderlich, um die erforderlichen Dämpfungswerte insbesondere bei Betrieb der Vorrichtung im Bereich der Eigenfrequenzen zu erreichen. Zudem wird hier mechanische Energie in thermische Energie durch Reibung umgewandelt, die zu weiteren Nachteilen führen kann.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem langgestreckten zylinderförmigen Rotationskörper sowie ein Verfahren zur Beeinflussung von Schwingungen in einer derartigen Vorrichtung zu schaffen, bei welcher bzw.

   durch welchen ein Betrieb des Rotationskörpers im Bereich seiner Eigenfrequenzen vermieden wird, ohne den Betriebsdrehzahlbereich zu verändern.

[0006] Die erfindungsgemässe Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst.

[0007] Die Erfindung beschreitet einen gegenüber den bekannten Vorrichtungen gänzlich neuen Lösungsweg. Hierbei werden nicht die resultierenden Schwingungen gedämpft bzw. die Unwuchten reduziert, sondern es wird verhindert, dass der Rotationskörper im Bereich der Eigenfrequenzen betrieben wird. Hierzu wird die Beschaffenheit einer an dem Rotationskörper angebrachten Ausgleichsmasse derart verändert, dass eine Erhöhung oder eine Absenkung der Eigenfrequenz des Rotationskörpers auftritt.

   Durch derartige Frequenzverschiebung der Eigenfrequenz kann das Auftreten kritischer Drehzahlen innerhalb des Betriebsdrehzahlbereichs vorteilhaft vermieden werden. Hierzu ist eine Ausgleichseinrichtung an dem Rotationskörper ausgebildet, die die Änderung der Ausgleichsmasse zum Zwecke der Beeinflussung der Eigenfrequenz des Rotationskörpers verändert.

[0008] Zur Änderung der Ausgleichsmasse sind grundsätzlich zwei Varianten möglich. Bei einer ersten Variante wird die Lage der Ausgleichsmasse vorzugsweise in Längsrichtung des Rotationskörpers verändert.

   Damit lässt sich die Ausgleichsmasse in beliebiger Lage am Rotationskörper positionieren, so dass eine optimale Beeinflussung der Eigenfrequenz gewährleistet ist.

[0009] Die Ausgleichseinrichtung wird hierbei vorteilhaft durch eine Linearführung, in welcher die Ausgleichsmasse beweglich führbar ist, und einen Bewegungsaktor zum Bewegen und Festsetzen der Ausgleichsmasse gebildet. Diese Ausbildung ist insbesondere für lang auskragende Rotationskörper wie beispielsweise Spulenhalter oder Andrückwalzen vorteilhaft.

[0010] Die Linearführung könnte hierbei durch einen innerhalb des Rotationskörpers angeordneten Zylinder gebildet sein. In dem Zylinder ist die als Kolben ausgebildete Ausgleichsmasse beweglich angeordnet.

   Zum Bewegen und Festsetzen des Kolbens wird der Bewegungsaktor dabei durch eine Pneumatikeinheit gebildet, die mittels Leitungen mit zumindest einem Ende des Zylinders verbunden ist. Somit kann jede beliebige Position innerhalb des Zylinders von dem Kolben bzw. der Ausgleichsmasse eingenommen werden. Die Pneumatikeinheit befindet sich ausserhalb des Rotationskörpers.

[0011] Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist der Kolben einen elastischen Mantel auf, welcher durch wechselnde Belastung des Kolbens einen minimalen Durchmesser oder einen maximalen Durchmesser bildet. Dabei ist der maximale Durchmesser derart bemessen, dass der Kolben innerhalb des Zylinders fixiert ist.

[0012] Bei einer zweiten grundsätzlichen Variante zur Beeinflussung der Ausgleichsmasse wird vorgeschlagen, das Gewicht der Ausgleichsmasse an dem Rotationskörper zu verändern.

   Durch die Erhöhung öder die Absenkung des Gewichtes der Ausgleichsmasse am Rotationskörper lässt sich die Eigenfrequenz des Rotationskörpers in gewünschter Weise vorteilhaft beeinflussen.

[0013] Eine besonders einfache Ausführung bildet hierbei die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 7. Dabei ist die Ausgleichseinrichtung durch einen Speicher, in welchem die als ein Fluid ausgebildete Ausgleichsmasse aufnehmbar ist und durch ein Ablassaktor zur Förderung des Fluids gebildet. Je nach gewünschten Zustand der Ausgleichsmasse wird durch den Ablassaktor Fluid in den Speicher gefördert oder eine bestimmte Menge des Fluids aus dem Speicher herausgefördert.

[0014] Um eine feste Einspannung der Fluidmenge zu ermöglichen, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung vorteilhaft nach den Merkmalen des Anspruchs 8 ausgebildet.

   Hierbei wird der Speicher durch eine Druckkammer innerhalb des Rotationskörpers gebildet. Die Druckkammer enthält eine beweglich geführte Druckscheibe, die die Druckkammer gegenüber einem Fluideinlass abdichtet. Der Fluideinlass ist mit dem ausserhalb des Rotationskörpers angeordneten Ablassaktor verbunden. Somit wird bei Förderung des Fluids die Druckscheibe innerhalb der Druckkammer gegenüber einem Luft- oder Gaspolster verschoben.

[0015] Der Ablassaktor wird vorteilhaft durch einen teilweise mit einem Fluid gefüllten Behälter und einer steuerbaren Druckquelle gebildet. Durch einen Überdruck im Behälter lässt sich eine bestimmte Fluidmenge vorteilhaft in die Druckkammer fördern.

   Hierbei kann der Überdruck innerhalb des Behälters unmittelbar in der Flüssigkeit oder durch ein Luft- oder Gaspolster innerhalb des Behälters erreicht werden.

[0016] Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die beiden Varianten zu verknüpfen, so dass die Ausgleichsmasse in Lage und Gewicht änderbar ist.

[0017] Zur Gewährleistung, dass während des gesamten Drehzahlbereichs kein kritischer Zustand erreicht wird, wird gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Schwingung des Rotationskörpers durch einen Schwingungssensor gemessen. Dabei sind der Schwingungssensor und die Ausgleichseinrichtung zur Veränderung der Ausgleichsmasse über eine Steuereinheit gekoppelt.

   Somit lassen sich gezielte Veränderungen rechtzeitig ohne grössere Verzögerung an dem Rotationskörper einleiten.

[0018] Zur Beeinflussung der Eigenfrequenzen höherer Ordnung ist die Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 11 besonders vorteilhaft. Hierbei können mehrere Ausgleichsmassen gleichzeitig an dem Rotationskörper verändert werden, so dass höhere Schwingungsformen vorteilhaft in nicht kritische Bereiche verschoben werden können.

[0019] Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie das erfindungsgemässe Verfahren sind unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

[0020] Es zeigen:
<tb>Fig. 1 und 2<sep>schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung;


  <tb>Fig. 3<sep>schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung;


  <tb>Fig. 4<sep>schematisch zwei Eigenschwingungsformen eines zweiseitig gelagerten Rotationskörpers;


  <tb>Fig. 5<sep>schematisch eine Eigenschwingungsform eines einseitig gelagerten Rotationskörpers.

[0021] In Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung, wobei nur die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung gezeigt sind. In Fig. 2 ist eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Fig. 1 und 2, insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren genommen ist.

[0022] Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist einen lang auskragenden zylinderförmigen Rotationskörper 1 auf. Der Rotationskörper 1 ist an einem Ende mit einem Träger 24 durch die Lager 25 drehbar gelagert.

   Derartige Vorrichtungen werden als Galetten oder Überlaufrollen zur Führung und Förderung von Fäden eingesetzt. Dabei könnte der Rotationskörper 1 mit einem elektrischen Antrieb (hier nicht dargestellt) angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Rotationskörper 1 durch Friktion zur Drehung angetrieben wird.

[0023] Im Innern des Rotationskörpers 1 ist eine Ausgleichsmasse 2 angeordnet, die mittels einer Ausgleichseinrichtung 3 in Längsrichtung des Rotationskörpers 1 verstellbar ist. Hierzu wird die Ausgleichsmasse 2 in einer Linearführung 4 geführt. Die Linearführung ist als ein Zylinder 7 ausgebildet, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rotationskörpers 1 erstreckt. Im Innern des Zylinders 7 wird die als Kolben 6 ausgebildete Ausgleichsmasse geführt.

   An dem zum Lagerende hingewandten Ende des Zylinders 7 ist eine Öffnung 12 vorgesehen, die über einen Kanal 11 und eine Leitung 10.1 mit einer Pneumatikeinheit 5 verbunden ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders 7 ist eine Öffnung 15 ausgebildet, die über die Ringkammer 14, über ein Nutensystem 13, das zwischen dem Zylinder 7 und dem Mantel 8 des Rotationskörpers 1 ausgebildet ist und einen Kanal 42, mit der Leitung 10.2 und der Pneumatikeinheit 5 verbunden. Hierzu ist im Träger 24 eine Drehdurchführung 43 zwischen der Leitung 10.2 und dem Kanal 42 am Lagerende des Rotationskörpers 1 ausgebildet.

   Die Pneumatikeinheit 5, die den Bewegungsaktor zur Lageveränderung der Ausgleichsmasse 2 darstellt, ist über die Steuereinheit 23 mit einem am Lagerende des Rotationskörpers 1 vorgesehenen Schwingungssensor 22 gekoppelt.

[0024] Der in dem Zylinder 7 geführt Kolben 6, der die Ausgleichsmasse 2 bildet, ist in Fig. 2 näher dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 2.1 den Kolben 6 in einem nicht fixierten Zustand und die Fig. 2.2 in einem fixierten Zustand innerhalb des Zylinders 7.

[0025] Der Kolben 6 weist an den Stirnseiten jeweils eine Gleitplatte 16.1 und 16.2 auf, die dichtend in dem Zylinder 7 gefuhrt sind. Zwischen den Gleitplatten 16 ist eine Druckfeder 17 eingespannt. Dabei werden die Gleitplatten 16.1 und 16.2 durch einen elastischen Mantel zusammengehalten.

   Der durch den Mantel 18 und die Gleitplatten 16.1 und 16.2 definierte Innenraum ist mit einem Fluid 19 gefüllt.

[0026] Während des Betriebes des Rotationskörpers 1 wird der Kolben 6 zunächst in einer vorgewählten Position innerhalb des Zylinders 7 fixiert, wie in Fig. 2.2 dargestellt. Hierzu wird über die Pneumatikeinheit 5 in dem Zylinder 7 auf dem zum Lagerende hingewandten Ende des Kolbens ein Überdruck p1 und auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 6 ein Innendruck p2 erzeugt. Dabei werden die Überdrücke p1 und p2 derart eingestellt, dass die aus der Druckdifferenz resultierende Kraft grösser als die von der Druckfeder ausgeübte Kraft ist. Somit werden die Gleitplatten 16.1 und 16.2 gegeneinander gedrückt, so dass das eingespannte Fluid 19 dem Mantel 18 aus einem minimalen Durchmesser in einen maximalen Durchmesser überführt.

   Dabei wird der elastische Mantel an die Innenwand des Zylinders 7 gedrück. Der Kolben 6 ist fest mit dem Zylinder 7 verbunden. Es ist keine Relativbewegung möglich, so dass die Masse des Kolbens 6 schwingungstechnisch voll wirksam wird.

[0027] Während des Betriebes des Rotationskörpers 1 werden die Signale des Schwingungssensors 22 durch die Steuereinheit 23 empfangen und bewertet. Für den Fall, dass eine Erregerfrequenz festgestellt wird, die in die Nähe einer Eigenfrequenz gelangt, wird über die Steuereinheit 23 die Pneumatikeinheit 5 aktiviert. Die Druckdifferenz zwischen den Überdrücken p1 und p2 wird verändert, so dass zunächst die Gleitplatten 16.1 und 16.2 durch die Druckfeder 7 in ihre Ausgangslage zurückgedrückt werden.

   Nun lässt sich durch Erhöhung des Überdruckes p1 der Kolben 6 innerhalb des Zylinders 7 in Richtung zum freien Ende des Rotationskörpers 1 hin verschieben, wie in Fig. 2.1 dargestellt. So könnte beispielsweise der Kolben 6 sich an dem Anschlag 20 befinden. Dabei ist der Überdruck p1 < p2. Die aus der Druckdifferenz resultierende Kraft, die auf den Kolben 6 einwirkt, ist grösser als die Federkraft, so dass der Kolben 6 an dem Anschlag 20 innerhalb des Zylinders 7 fixiert ist. Hieraus resultiert eine bestimmte Eigenfrequenz des Rotationskörpers. Wenn die Erregungsfrequenz sich der Eigenfrequenz des Rotationskörpers 1 nähert, was durch den Schwingungssensor 22 der Steuereinheit 23 signalisiert wird, erfolgt eine Veränderung der Druckeinstellung in dem Zylinder 7 derart, dass der Druck p1 > p2 eingestellt wird.

   Dabei ist die aus der Druckdifferenz resultierende Kraft kleiner als die Federkraft, so dass der Kolben, wie in Fig. 2.1 dargestellt, sich im entspannten Zustand befindet. Der Kolben 6 wird an den Anschlag 21 auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 7 verschoben. Sobald der Kolben 6 den Anschlag 21 erreicht hat, was beispielsweise über einen Kontaktsensor der Steuereinheit übermittelt wird, erfolgt eine Änderung der Druckdifferenz derart, dass der Kolben in dem Zylinder 7 festgesetzt wird. Damit weist der Rotationskörper 1 eine veränderte Eigenfrequenz auf.

[0028] In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt, wobei die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile in einer Schnittdarstellung gezeigt sind.

   In Fig. 3.1 ist die Vorrichtung in einem Zustand gezeigt, bei welchem der Rotationskörper eine minimale Ausgleichsmasse aufweist. In Fig. 3.2 ist dagegen der Zustand mit maximaler Ausgleichsmasse dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Fig. 3.1 und 3.2.

[0029] Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung besitzt einen lang auskragenden Rotationskörper 1, der in dem Träger 24 gelagert ist. Der Rotationskörper 1 ist nicht in seiner ganzen Länge gezeigt, was durch eine Bruchlinie symbolisiert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am Umfang des Rotationskörpers 1 mehrere Hülsen 44 aufgespannt, die zur Aufnahme jeweils eines Fadens dienen. Dieses Vorrichtungsbeispiel wird in Aufspulmaschinen zum Aufwickeln von Fäden eingesetzt.

[0030] Der Rotationskörper 1 ist durch die Lager 25 in dem Träger 24 gelagert.

   Innerhalb des Rotationskörpers 1 ist ein Fluid 32 eingebracht, das als Ausgleichsmasse am Rotationskörper 1 wirksam ist. Die Ausgleichseinrichtung 3 besteht hierbei aus einem innerhalb des Rotationskörpers 1 aufgenommenen Speichers 30 sowie einem Behälter 28, der über einen Auslassaktor 29 mit einer Steuereinheit 23 verbunden ist. Die Steuereinheit 23 ist mit einem Schwingungssensor 22 gekoppelt, welcher am Lagerende des Rotationskörpers 1 die Schwingungen erfasst. In dem Speicher 30 innerhalb des Rotationskörpers 1 ist eine Druckkammer 31 gebildet, die durch eine Druckscheibe 26 gegenüber einen in den Speicher 30 mündenden Fluideinlass 33 abgedichtet ist. Der Druckraum 31 ist vorzugsweise mit einem gasförmigen Medium gefüllt.

[0031] Der Fluideinlass 33 ist über die Kanäle 36 und 37 mit einem Fluidauslass 34 an dem Rotationskörper 1 verbunden.

   Am Lagerende des Rotationskörpers 1 mündet der Fluidauslass 34 in einem umlaufende Ringnut 39, der eine Ringnut 40 in dem Träger 24 gegenüberliegt. Die Ringnut 39 und die Ringnut 40 sind über die Dichtringe 27.1 und 27.2 nach aussen hin abgedichtet. Die Ringnut 40 ist über eine Bohrung 41 mit einer Flüssigkeitsleitung 35 mit dem Behälter 28 verbunden. Der Behälter 28 ist zum Teil mit dem Fluid 32 und zum Teil mit einem gasförmigen Medium gefüllt. Zwischen dem gasförmigen Medium und dem Fluid 32 ist eine Trennmembran 38 vorgesehen. Das gasförmige Medium wird dabei über den Auslassaktor 29, der als Druckquelle ausgebildet ist, in den Behälter 28 eingebracht.

[0032] Im Betrieb wird der Rotationskörper 1 durch einen am Lagerende vorgesehenen elektrischen Antrieb angetrieben. Dabei werden auf den aufgespannten Hülsen 42 zulaufende Fäden zu Spulen aufgewickelt.

   Hierbei könnte der Rotationskörper 1 in einem Zustand betrieben werden, bei welchem die Ausgleichsmasse ein minimales Gewicht aufweist, wie in Fig. 3.1 dargestellt. In einem zweiten Zustand könnte der Rotationskörper 1 in einen Zustand versetzt werden, in welchem die Ausgleichsmasse ein maximales Gewicht einnimmt, wie in Fig. 3.2 gezeigt. Hierzu lässt sich die Druckquelle 29 über die Steuereinheit 23 derart steuern, dass sich innerhalb des Behälters 28 der anstehende Überdruck p3 gegenüber dem in der Druckkammer 31 vorherrschenden Überdruck p4 erhöht oder verringert. Für den Fall, dass p3 grösser ist als der Überdruck p4 in der Druckkammer wird die Druckscheibe 26 in dem Speicher 30 bis zum gegenüberliegenden Anschlag verschoben. Das Volumen der Druckkammer 31 verringert sich.

   Demgegenüber vergrössert sich das aufgenommene Volumen des Fluids 32 innerhalb des Speichers 30. Das Gewicht der Ausgleichsmasse wurde vergrössert, so dass die Eigenfrequenz des Rotationskörpers einen veränderten Wert annimmt. Durch die Steuerung des Druckes p3 ist die Eigenfrequenz des Rotationskörpers 1 steuerbar. Durch die Auswertung der vom Schwingungssensor 22 gemessenen Schwingungen des Rotationskörpers 1 kann die Eigenfrequenz des Rotationskörpers 1 verändert werden, so dass der Betrieb des Rotationskörpers 1 im kritischen Eigenfrequenzbereich vermieden wird.

[0033] Zur Erläuterung der Wirkungsweise sind in den Fig. 4 und 5 einige Schwingungsformen eines zweiseitig gelagerten Rotationskörpers (Fig. 4) sowie eines einseitig gelagerten Rotationskörpers (Fig. 5) dargestellt. Die Eigenfrequenzen eines schwingenden Systems haben immer definierte Eigenformen.

   Ist eine Masse m1 in den Bereichen der maximalen Auslenkungen der jeweiligen Eigenfrequenz angebracht, hat sie als träge Masse einen grossen Einfluss auf die resultierenden Eigenfrequenzen des Rotationskörpers. Ist die träge Masse m1 in den Knotenpunkten angebracht, so hat sie einen sehr geringen Einfluss. Bei gleichbleibendem System sinkt die jeweilige Eigenfrequenz, je näher die Masse m1 im Bereich der maximalen Auslenkung der Eigenfrequenz ist.

[0034] Die Positionierung der Massen zur Beeinflussung der ersten Eigenfrequenz einer beidseitig eingespannten Galette ist in Fig. 4.1 und die Positionierung zur Beeinflussung der zweiten Eigenfrequenz in Fig. 4.2 dargestellt. Hierbei wurden zur Beeinflussung der zweiten Eigenfrequenz die gleich grossen Massen m1 und m2 positioniert.

   Bei einer Ausgleichsmasse m1 wurde die Positionierung gemäss Fig. 4.1 bei einer beidseitig eingespannten Galette festgestellt, dass die Eigenfrequenz relativ um 17% verändert werden konnte. Dagegen wurde bei der Eigenfrequenz zweiter Ordnung nur eine geringe Veränderung registriert. Bei Verwendung zweier Ausgleichsmassen gemäss Fig. 4.2 konnte dagegen auch bei der Eigenfrequenz zweiter Ordnung eine Änderung der Eigenfrequenz von ca. 15% erreicht werden.

[0035] In Fig. 5 ist die Eigenschwingungsform erster Ordnung eines einseitig eingespannten Rotationskörpers gezeigt. Hierbei ist die Ausgleichsmasse im bei der oberen Ausführung am Einspannende und bei der unteren Ausführung am freien Ende des Rotationskörpers positioniert.

   Bei einer derart ausgebildeten Galette wurde festgestellt, dass die Positionsänderung der Ausgleichsmasse die Veränderung der Eigenfrequenz relativ von mehr als 20% ermöglichte. Der Effekt der Eigenfrequenzverschiebung hängt einerseits von dem Verhältnis der Eigenmasse des Rotationskörpers zu der Ausgleichsmasse und andererseits von der Positionierung der Ausgleichsmasse relativ zu den Knotenpunkten der Eigenfrequenzen ab.

[0036] Die erfindungsgemässe Vorrichtung sowie das erfindungsgemässe Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass das Schwingungsverhalten des Rotationskörpers ohne ein aufwendiges Dämpfungssystem beeinflusst werden kann.

   Für den Fall, dass sich die Erregerfrequenzen durch Änderungen von Betriebszuständen (Prozessgeschwindigkeiten, Massezuwachs während einer Spulreise) der Resonanzfrequenz nähert, so kann diese vorteilhaft verschoben werden, so dass die Eigenfrequenz weiterhin oberhalb der Erregerfrequenz oder die Eigenfrequenz unterhalb der Erregerfrequenz liegt.

Bezugszeichenliste

[0037] 
1 : Rotationskörper
2 : Ausgleichsmasse
3 : Ausgleichseinrichtung
4 : Linearführung
5 : Bewegungsaktor, Pneumatikeinheit
6 : Kolben
7 : Zylinder
8 : Mantel
10 : Leitungen
11 : Kanal
12 : Öffnung
13 : Längsnutensystem
14 : Ringkammer
15 : Öffnung
16 : Gleitplatte
17 : Spiralfeder
18 : Mantel
19 : Fluid
20 : Anschlag
21 : Anschlag
22 : Schwingungssensor
23 : Steuereinheit
24 : Träger
25 : Lager
26 : Druckscheibe
27 : Dichtring
28 : Behälter
29 : Ablassaktor, Druckquelle
30 : Speicher
31 :

   Druckkammer
32 : Fluid
33 : Fluideinlass
34 : Fluidauslass
35 : Flüssigkeitsleitung
36 : Kanal
37 : Kanal
38 : Trennmembran
39 : Ringnut
40 : Ringnut
41 : Bohrung
42 : Kanal
43 : Drehdurchführung
44 : Hülsen

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Führung, Behandlung oder Aufnahme eines laufenden Fadens mit einem langestreckten zylinderförmigen Rotationskörper (1), welcher zumindest einseitig drehbar gelagert ist und welcher eine Ausgleichsmasse (2) zur Beeinflussung von Schwingungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgleichseinrichtung (3) zur Änderung der Ausgleichsmasse (2) während des Betriebes an dem Rotationskörper (1) ausgebildet ist, wobei durch die Änderung der Ausgleichsmasse (2) eine Beeinflussung der Eigenfrequenz des Rotationskörpers (1) bezweckt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (3) mit der Ausgleichsmasse (2) derart zusammenwirkt, dass die Lage der Ausgleichsmasse (2) an dem Rotationskörper (1) vorzugsweise in axialer Richtung veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung eine Linearführung (4), in welcher die Ausgleichsmasse (2) beweglich führbar ist, und einen Bewegungsaktor (23) zum Bewegen und Festsetzen der Ausgleichsmasse (2) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (4) durch einen innerhalb des Rotationskörpers (1) angeordneten Zylinder (7) gebildet ist, welcher die als Kolben (6) ausgebildete Ausgleichsmasse (2) aufnimmt, und dass der Bewegungsaktor durch eine Pneumatikeinheit (23) gebildet ist, die mittels Leitungen (10.1, 10.2) mit zumindest einem Ende des Zylinders (7) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) einen elastischen Mantel (18) aufweist, welcher durch wechselnde Belastungen des Kolbens (6) einen minimalen Durchmesser oder einen maximalen Durchmesser aufweist, wobei der maximale Durchmesser derart bemessen ist, dass der Kolben (6) innerhalb des Zylinders (7) fixiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (3) mit der Ausgleichsmasse (2) derart zusammenwirkt, dass das Gewicht der Ausgleichsmasse (2) an dem Rotationskörper veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (3) einen Speicher (30), in welchem die als ein Fluid (32) ausgebildete Ausgleichsmasse (2) aufnehmbar ist, und einen Ablassaktor (29) zur Förderung des Fluids (32) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (30) durch eine Druckkammer (31) innerhalb des Rotationskörpers (1) gebildet ist, dass die Druckkammer (31) gegenüber einem Fluideinlass (33) eine beweglich geführte Druckscheibe (26) enthält, welche/ die Druckkammer (31) gegenüber dem Fluid (32) abdichtet, und dass der Fluideinlass (33) mit dem ausserhalb des Rotationskörpers (1) angeordneten Ablassaktor (23) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablassaktor durch einen teilweise mit dem Fluid (32) gefüllten Behälter (28) und einer steuerbaren Druckquelle (29) gebildet ist, wobei der Behälter (28) mit dem Fluideinlass (33) des Speichers (30) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungssensor (22) zur Messung der Schwingungen des Rotationskörpers (1) vorgesehen ist und dass der Schwingungssensor (22) und die Ausgleichseinrichtung (3) durch eine Steuereinheit (23) gekoppelt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausgleichsmassen an dem Rotationskörper (1) angeordnet sind, die mit der Ausgleichseinrichtung (3) zusammenwirken.

12. Verfahren zur Beeinflussung von Schwingungen in einer Vorrichtung zur Führung, Behandlung oder Aufnahme eines laufenden Fadens, bei welcher ein langgestreckter zylinderförmiger Rotationskörper im Betrieb rotierend angetrieben wird und bei welchem dem Rotationskörper vor Betrieb eine Ausgleichsmasse zugefügt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebes des Rotationskörpers die Beschaffenheit der Ausgleichsmasse zur Erhöhung oder Absenkung der Eigenfrequenz des Rotationskörpers verändert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Ausgleichsmasse vorzugsweise in Längsrichtung des Rotationskörpers verändert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der Ausgleichsmasse an dem Rotationskörper verändert wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Beschaffenheit der Ausgleichsmasse in Abhängigkeit von einer gemessenen Schwingung des Rotationskörpers erfolgt.