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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Optimierung des Fadenabzugs
an einer Spulstelle eines Kreuzspulautomaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Auf
den Spulstellen von Kreuzspulautomaten werden Vorlagespulen, insbesondere
auf Ringspinnmaschinen gefertigte Spinnkopse, die relativ wenig
Garnvolumen enthalten, zu großvolumigen Kreuzspulen
umgewickelt.
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Das
Garn wird während
des Umspulvorganges außerdem
auf Garnfehler hin überwacht,
wobei Garnfehler herausgeschnitten und durch nahezu garngleiche
Spleiße
ersetzt werden.
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Während des
Umspulvorganges, bei dem das Garn unter Bildung eines sogenannten
Fadenballons über
Kopf vom Spinnkops abgezogen wird, ist das Garn Fadenzugkräften ausgesetzt,
die letztendlich die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens und damit
die Spulgeschwindigkeit des Kreuzspulautomaten begrenzen. Diese
Fadenzugkräfte
können
dabei recht unterschiedliche Größenordnungen
erreichen.
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Das
heißt,
die Fadenzugkraft kann im Laufe einer Kopsreise, wenn keine wirksamen
Gegenmaßnahmen
ergriffen werden, insbesondere während des
letzten Drittels der Kopsreise, auf ein Mehrfaches der Anfangs-Fadenzugkraft
anwachsen, was die Gefahr von Fadenbrüchen erheblich erhöht.
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Da
Fadenbrüche
nicht nur die Qualität
der Kreuzspule negativ beeinflussen, sondern auch den Wirkungsgrad
der betreffenden Textilmaschine herabsetzen, ist man seit langem
bemüht,
Vorrichtungen zu entwickeln, durch die das Ablaufverhalten der Spinnkopse
während
des Umspulprozesses verbessert sowie die Fadenabzugsgeschwindigkeit
erhöht werden
kann.
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Zur
Erhöhung
der Fadenabzugsgeschwindigkeit ist beispielsweise schon vorgeschlagen
worden, die Ablaufspule während
des Umspulens zu rotieren.
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Zum
Beispiel in der CH-PS 542 781 ist eine Spulstelle einer Präzisions-Kreuzspulmaschine
beschrieben, die einen drehbar gelagerten Spulenaufnahmedorn für die Vorlagespule
aufweist. Der Spulenaufnahmedorn steht dabei über einen Antriebsriemen mit
einer Antriebstrommel in Verbindung, die auf einer maschinenlangen,
ständig
rotierenden Antriebswelle gelagert ist und über eine elektromagnetische
Kupplung gezielt mit der Antriebswelle verbunden werden kann.
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Wenn
der Durchmesser der über
ihre Aufnahmespindel angetriebenen Auflaufspule, im betreffenden
Fall einer Kreuzspule, ein vorbestimmtes Maß erreicht hat und somit eine
sehr hohe Fadenabzugsgeschwindigkeit vorliegt, sorgt eine entsprechende
Einrichtung dafür,
dass der Spulenaufnahmedorn der Vorlagespule entgegen der Abwickelrichtung
des Fadens rotiert und damit die Ablösung des Fadens von der Ablaufspule
erleichtert wird.
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Eine ähnlich arbeitende
Spulstelle für
einen Kreuzspulautomat ist auch in der
DE 38 43 928 A1 beschrieben.
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Bei
dieser bekannten Spulstelle wird der Spulenaufnahmedorn für die Vorlagespule
während des
Umspulvorganges pneumatisch rotiert.
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Dem
Spulenaufnahmedorn ist außerdem eine
Bremseinrichtung zugeordnet, die automatisch aktiviert wird, sobald
die Druckluftzufuhr für
den Rotationsantrieb abgeschaltet wird.
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Mittels
der vorbeschriebenen Einrichtungen konnten zwar die während des
Umspulprozesses auftretenden Fadenzugkräfte etwas reduziert und dadurch
die Fadenabzugsgeschwindigkeit etwas erhöht werden, als nachteilig hat
sich allerdings herausgestellt, dass es bei diesen Einrichtungen
oft zu unkontrollierten Ablösungen
des Fadens von der Ablaufspule und damit zu Schlingenbildungen kommt.
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Derartige
Fadenschlingen führen
jedoch, insbesondere wenn sie unbemerkt auf die Kreuzspule auflaufen,
zu einer starken Qualitätsminderung
bis hin zu einer völligen
Unbrauchbarkeit der betreffenden Kreuzspule.
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Selbst
wenn solche Fadenschlingen bemerkt und durch den Fadenreiniger herausgeschnitten
werden, führt
das vermehrte Auftreten von Fadenschlingen zumindest zu einer negativen
Beeinflussung des Wirkungsgrades der Textilmaschine.
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Im
Zusammenhang mit dem Überkopfabziehen
von Spinnkopsen an den Spulstellen von Kreuzspulautomaten sind des
Weiteren mechanische Fadenführungseinrichtungen,
sogenannte Fadenabzugsbeschleuniger, bekannt.
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Diese
Fadenabzugsbeschleuniger sind beabstandet oberhalb des Spinnkopses
stationär
angeordnet und erleichtern das Abziehen des Fadens vom Spinnkops.
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In
der
EP 0 684 203 A2 ist
ein Fadenabzugsbeschleuniger beschrieben, der stationär oberhalb des
Spinnkopses positioniert ist und eine kegelstumpfförmig ausgebildete
Fadenführungsfläche mit zahlreichen
Störkanten
aufweist. Durch die Störkanten
dieses bekannten Fadenabzugsbeschleunigers wird der Fadenballon,
der beim Abspulen des Spinnkopses entsteht, gestört, was sich positiv auf das
Abspulverhalten des Spinnkopses auswirkt.
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Auch
mittels dieser bekannten, mechanischen Fadenführungseinrichtungen konnten
die während
des Umspulvorganges auftretenden Fadenzugkräfte etwas reduziert und entsprechend
die Fadenabzugsgeschwindigkeit etwas gesteigert werden.
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Die
beim Abspulen des unteren Drittels des Spinnkopses wirksamen Fadenzugkräfte, die
sich beispielsweise durch Anlegen des Fadens an die Hülsenspitze
des Spinnkopses einstellen, begrenzen die erzielbare Fadenabzugsgeschwindigkeit
aber nach wie vor erheblich.
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Eine
nach Art eines Fadenabzugsbeschleuniger wirkende Fadenführungseinrichtung
ist auch durch die
DE
42 21 559 A1 bekannt.
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Diese
bekannte Fadenführungseinrichtung weist
ein erstes rohrförmiges
Begrenzungsglied auf, das dem Abspulfortschritt des Spinnkopses
folgend definiert derart absenkbar ist, dass der Abstand dieses
Rohrkörpers
zum Wicklungskonus des Spinnkopses im Wesentlichen gleich bleibt.
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Das
heißt,
das erste Begrenzungsglied beeinflusst die Form des Fadenballons
während
des Umspulens des Spinnkopses.
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Auf
diesem ersten Begrenzungsglied ist verschiebbar ein zweites Begrenzungsglied
gelagert, das eine Fadenführungsöffnung aufweist,
die die Länge
des Fadenballons begrenzt.
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Dieses
zweite Begrenzungsglied wird während
des Abspulens des Spinnkopses zunächst gemeinsam mit dem ersten
Begrenzungsglied abgesenkt und legt sich schließlich auf einen separaten Anschlag.
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Bei
dieser bekannten Fadenführungseinrichtung
bildet sich beim Abspulen des Spinnkopses innerhalb der beiden Begrenzungsglieder
ein Mehrfach-Fadenballon aus, der an der Innenwandung der Begrenzungsglieder
entlang rollt bzw. entlang gleitet.
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Bei
dieser bekannten Fadenführungseinrichtung
ergibt sich eine zusätzliche
mechanische Beanspruchung des Fadens und damit die Gefahr, dass der
Faden während
des Umspulens geschädigt
wird.
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Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Optimierung des Fadenabzugs an einer
Spulstelle eines Kreuzspulautomaten zu entwickeln, bei der während des
gesamten Abspulvorganges sowohl die Fadenzugkraft deutlich reduziert
als auch sichergestellt ist, dass Fadenschädigungen während des Umspulvorganges weitestgehend
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung gelöst,
die die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Stelleinrichtung für
ein vertikal verschiebbar gelagertes Fadenleitelement auf, das während des
Fadenabzuges eine obere Begrenzung für einen Fadenballon bildet
und die während
des Fadenabzugs in Abhängigkeit
vom jeweiligen Bewicklungszustand des Spinnkopses online so nachgeführt wird,
dass ein schwingungsarmer, gestauchter Einfach-Fadenballon entsteht.
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Das
heißt,
durch ständige
Optimierung der Form des Fadenballons während des Fadenabzuges wird
der Faden während
des gesamten Spulprozesses nahezu orthogonal zur Oberfläche des
Wicklungskegels der Ablaufspule abgezogen.
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Auf
diese Weise können
niedrige Fadenabzugsspannungen realisiert werden, die einen schonenden
Fadenabzug auch bei hohen Fadenabzugsgeschwindigkeiten gewährleisten.
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Wie
im Anspruch 2 beschrieben, ist eine Einrichtung, zum Beispiel ein
Spulstellenrechner oder eine Zentralsteuereinheit, vorhanden, an
der verschiedene Parameter eingebbar sind, die bei der vertikalen
Verlagerung des Fadenleitelementes während des Fadenabzugs Berücksichtigung
finden.
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Diese
Parameter sind beispielsweise die Garnfeinheit des Fadens, die Länge der
Ablaufspule, der Durchmesser der Fadenführungsöffnung des Fadenleitelementes
oder der Abstand des Fadenleitelementes zur Ablaufspulenspitze.
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Durch
eine solche individuelle Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten
können
die beim Ablösen
des Fadens von der Ablaufspule auftretenden Kräfte minimiert und während des
gesamten Spulvorganges nahezu konstant gehalten werden.
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Zusätzlich oder
alternativ ist außerdem,
wie im Anspruch 3 dargelegt, eine Sensoreinrichtung vorgesehen,
die den Fadenballon berührungslos
abtastet und mit einer Einrichtung zum Analysieren der Fadenballonform
in Verbindung steht.
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Die
Einrichtung zum Analysieren des Fadenballons initiiert entsprechend
ihrer Bewertung den Antrieb für
das Fadenleitelement zur Nachführung des
Fadenleitelementes. Auch auf diese Weise kann ein gleichmäßiges, garnschonendes
Abwickeln des Fadens von der Ablaufspule sichergestellt werden, was
sich positiv auf die Fadenabzugsspannung auswirkt, die deutlich
vermindert und während
des gesamten Umspulvorganges nahezu konstant gehalten wird.
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Als
berührungslos
arbeitende Sensoreinrichtung dabei vorzugsweise eine optische Sensoreinrichtung
vorgesehen, deren Signale in der nachgeschalteten Einrichtung verarbeitet,
bewertet und online zur Nachführung
des Fadenleitelementes umgesetzt werden.
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Gemäß Anspruch
4 besteht das Fadenleitelement in vorteilhafter Ausgestaltung aus
einem Grundkörper,
der mittels einer Stelleinrichtung in vertikaler Richtung definiert
verstellbar ist sowie aus einem innerhalb des Grundkörpers schwimmend
gelagerten Einsatz mit einer Fadenführungsöffnung.
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Der
vom Spinnkops abgezogene Faden durchläuft dabei eine im Einsatz angeordnete
Fadenführungsöffnung,
die beispielsweise einen runden Querschnitt (Anspr.5) aufweist.
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Die
schwimmende Lagerung des Einsatzes hat dabei den Vorteil, dass der
Einsatz dem Fadenballon während
des Umspulvorganges stets etwas folgen kann, was zu einer schonenden
Behandlung des Fadens führt.
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Anstelle
einer runden Fadenführungsöffnung kann
der Einsatz auch eine elliptisch ausgebildete (Anspr.6) oder eine
vieleckig (Anspr.7) gestaltete Fadenführungsöffnung besitzen. Die optimale
Form der Fadenführungsöffnung ist
dabei von verschiedenen Parametern, wie Garnmaterial, Garnfeinheit,
Abzugsgeschwindigkeit etc. abhängig.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 in
Seitenansicht, eine Spulstelle eines Kreuzspulautomaten mit einer
Vorrichtung zur Optimierung des Fadenabzuges,
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2 die
Stellung eines erfindungsgemäßen, vertikal
verstellbaren Fadenleitelements zu Beginn eines Umspulvorganges,
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3 die
Stellung des Fadenleitelements gemäß 2 zu einem
späteren
Zeitpunkt des Umspulvorganges,
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4 eine
an der Spulstelle angeordnete Sensoreinrichtung zur Erfassung der
Form des Fadenballons sowie eine nachgeschalteten Einrichtung zum
Analysieren des Fadenballons,
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5 eine
weitere, vorteilhafte Ausführungsform
eines vertikal verstellbaren Fadenleitelements, gemäß Schnitt
V-V der 6,
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6 das
Fadenleitelement gemäß 5, in
Draufsicht,
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7 eine
dritte Ausführungsform
eines vertikal verstellbaren Fadenleitelements, in Draufsicht,
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8 eine
vierte Ausführungsform
eines vertikal verstellbaren Fadenleitelements, ebenfalls in Draufsicht.
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In 1 ist
in Seitenansicht schematisch ein insgesamt mit der Bezugszahl 1 gekennzeichneter Kreuzspulautomat
dargestellt.
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Derartige
Kreuzspulautomaten 1 weisen üblicherweise zwischen ihren
(nicht dargestellten) Endgestellen eine Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen,
im vorliegenden Fall Spulstellen 2, auf.
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Auf
diesen Spulstellen 2 werden, wie bekannt und daher nicht
näher erläutert, die
auf einer Ringspinnmaschine produzierte Spinnkopse 9 zu großvolumigen
Kreuzspulen 15 umgespult, die nach ihrer Fertigstellung
mittels eines selbsttätig
arbeitenden (nicht dargestellten) Serviceaggregates, vorzugsweise
eines Kreuzspulenwechslers, auf eine maschinenlange Kreuzspulentransporteinrichtung 21 übergeben
und zu einer maschinenendseitig angeordneten Spulenverladestation
oder dergleichen transportiert werden.
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Solche
Kreuzspulautomaten 1 verfügen oft außerdem über eine Logistikeinrichtung
in Form eines Spulen- und Hülsentransportsystems 3.
In diesem Spulen- und Hülsentransportsystem 3 laufen, auf
Transporttellern 8, die Spinnkopse 9 beziehungsweise
Leerhülsen
um.
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Von
diesem Hülsentransportsystem 3 sind
in 1 lediglich die Kopszuführstrecke 4, die reversierend
antreibbare Speicherstrecke 5, eine der zu den Spulstellen 2 führenden
Quertransportstrecken 6 sowie die Hülsenrückführstrecke 7 dargestellt.
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Die
angelieferten Spinnkopse 9 werden dabei in den Abspulstellungen
AS, die sich jeweils im Bereich der Quertransportstrecken 6 an
den Spulstellen 2 befinden, zu großvolumigen Kreuzspulen 15 umgespult.
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Die
einzelnen Spulstellen 2 verfügen zu diesem Zweck, wie ebenfalls
bekannt und daher nur angedeutet, über verschiedene Einrichtungen,
die einen ordnungsgemäßen Betrieb
dieser Spulstellen ermöglichen.
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Diese
Einrichtungen sind beispielsweise eine Saugdüse 12, ein Greiferrohr 25 sowie
eine Fadenverbindungseinrichtung 10.
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Die
Saugdüse 12,
die um eine Drehachse 16 schwenkbar gelagert ist sowie
das Greiferrohr 25 mit seiner Drehachse 26 sind
dabei jeweils über
Saugluftanschlüsse
an einen maschinenlangen Saugkanal 37 angeschlossen.
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Des
weiteren verfügt
ein solcher Kreuzspulautomat 1 üblicherweise über eine
Zentralsteuereinheit 42, die über einen Maschinenbus 43 mit
den Spulstellenrechnern 29 der einzelnen Spulstellen 2 verbunden
ist.
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Weitere,
nicht näher
dargestellte Einrichtungen derartiger Spulstellen 2 sind
Fadenspanner, Fadenreiniger, Paraffiniereinrichtung, Fadenschneideinrichtung,
Fadenzugkraftsensor sowie Unterfadensensor.
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Das
Wickeln der Kreuzspulen 15 erfolgt, wie üblich, auf
einer Spulvorrichtungen 24.
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Derartige
Spulvorrichtung 24 verfügen
unter anderem über
einen Spulenrahmen 28, der um eine Schwenkachse 13 beweglich
gelagert ist und eine Einrichtung zum drehbaren Haltern einer Kreuzspulenhülse aufweist.
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Das
heißt,
die Kreuzspule 15 ist während
des Spulprozesses frei drehbar zwischen den Armen des Spulenrahmens 28 gelagert
liegt dabei mit ihrer Oberfläche
auf einer Nuttrommel 14 auf, die die Kreuzspule 15 reibschlüssig mitnimmt.
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Wie
in 1 angedeutet, läuft der Faden 31, der
von einem in Abspulstellung AS positionierten Spinnkops 9 über Kopf abgezogen
wird, auf seinem Weg zur Kreuzspule 15 zunächst durch
die erfindungsgemäße, vertikal
verschiebbar gelagerte Fadenführungseinrichtung 11.
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Die
Fadenführungseinrichtung 11 verfügt über ein
Fadenleitelement 17, das über eine Stelleinrichtung 18,
wie durch den Doppelpfeil 19 angedeutet, definiert in vertikaler
Richtung verfahrbar ist.
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Die
Stelleinrichtung 18 ist über eine Steuerleitung 20 mit
dem Spulstellenrechner 29 verbunden.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
verfügen
die Spulstellen außerdem über eine
Sensoreinrichtung 22, die berührungslos die Form des Fadenballons 30 abtastet.
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Die
Sensoreinrichtung 22, beispielsweise ein optischer Lichttaster,
ist an eine Analyseeinrichtung 27 angeschlossen, die ihrerseits über eine
Datenleitung 23 mit dem Spulstellenrechner 29 in
Verbindung steht.
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Die 2 bis 4 zeigen
schematisch eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fadenführungseinrichtung 11.
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Das
vertikal verschiebbare Fadenleitelement 17 ist hier einstückig als
geschlossener Ring ausgebildet, dessen lichter Innendurchmesser
d zum Beispiel auf die Garnfeinheit des Fadens 31 abgestimmt ist.
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Die 2 zeigt
dabei die Situation zu Beginn eines Umspulvorganges, während 3 einen
späteren
Zeitpunkt zeigt. Das heißt,
von einem in einer Abspulstellung AS positionierten Spinnkops 9 wird über Kopf
ein Faden 31 abgezogen, der anschließend, wie bekannt, auf eine
in den 2 – 4 nicht
dargestellte Kreuzspule aufgewickelt wird.
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Das
vertikal verschiebbar gelagerte Fadenleitelement 17 steht
dabei zunächst
in einer Startposition SP, in der gewährleistet ist, das der Faden 31 unter
Bildung eines gestauchten Einfach-Fadenballons 30 vom Spinnkops 9 abgezogen
wird.
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Im
Laufe des Umspulvorganges wird das Fadenleitelement 17 durch
die zugehörige
Stelleinrichtung 18 nach unten verlagert, bis das Fadenleitelement 17 schließlich ihre
in 3 angedeutete Endposition EP erreicht.
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Die
Verlagerung des Fadenleitelements 17 erfolgt dabei in Abhängigkeit
vom jeweiligen Bewicklungszustand des Spinnkopses 9.
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Außerdem können an
einer weiteren Einrichtung, beispielsweise am Spulstellenrechner 29 oder einer
Zentralsteuereinheit 42 des Kreuzspulautomaten 1,
verschiedene Parametern eingebbar sein.
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Diese
Parameter sind zum Beispiel die Garnfeinheit des Fadens 31,
die Länge
L der Ablaufspule 9, der Durchmesser d und/oder die Form
des Fadenleitelements 17, der Abstand a zwischen der Ablaufspulenspitze 32 und
der Fadenleitelements 17 etc.
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In
einer alternativen, in 4 angedeuteten Ausführungsform
sind im Bereich der Spulstellen 2 jeweils Sensoreinrichtungen 22,
beispielsweise optische Lichttaster angeordnet, die Form des beim
Abziehen des Fadens 31 entstehenden Fadenballons 30 berührungslos
erfassen.
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Die
erfasste Form des Fadenballons 30 wird dabei jeweils in
einer nachgeschalteten Analyseeinrichtung 27 bewertet und über eine
Datenleitung 23 beispielsweise an den Spulstellenrechner 29 weitergeleitet.
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Über den
Spulstellenrechner 29 wird die Stelleinrichtung 18 dann
zur Optimierung der Form des Fadenballons 30 durch entsprechendes
Nachführen
des Fadenleitelements 17 benutzt.
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Die 5, 6;
sowie 7 und 8 zeigen jeweils weitere alternative,
mehrteilige Ausführungsformen
für das
Fadenleitelement 17.
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Wie
insbesondere aus 5 ersichtlich, besteht das Fadenleitelement 17 bei
dieser Ausführungsformen
aus einem mittels einer Stelleinrichtung 18 vertikal verlagerbaren
Grundkörper 33,
in dem schwimmend ein Einsatz 34 angeordnet ist.
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Der
Grundkörper 33 weist
dabei sowohl im Bereich seines Deckbleches als auch im Bereich seines
Bodenbleches jeweils eine Fadendurchtrittsöffnung 35 bzw. 36 auf.
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Der
schwimmend gelagerte Einsatz 34, der während des Spulvorganges durch
den Faden 30 auslenkbar ist, ist möglichst leicht ausgebildet
und beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff gefertigt.
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Der
Einsatz 34 verfügt
außerdem über eine verschleißfeste Fadenführungsöse 38 aus
Stahl oder Keramik mit einer Fadenführungsöffnung 39, in der der
Faden 31 während
des Umspulvorganges gleitet.
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Die
Fadenführungsöffnung 39 der
Fadenführungsöse 38 kann
dabei verschiedene Formen aufweisen.
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Das
heißt,
die Fadenführungsöffnung 39 kann
beispielsweise, wie in 6 angedeutet, einen lichten
Querschnitt aufweisen der eine elliptische Form hat.
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Die
Fadenführungsöffnung kann
jedoch auch, wie in der 7 dargestellt, und mit der Bezugszahl
(40) gekennzeichnet kreisrund ausgebildet sein.
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Es
ist selbstverständlich
jedoch auch möglich,
als Fadenführungsöffnung,
wie in 8 angedeutet, ein Vieleck 41 vorzusehen.