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Die
Erfindung betrifft eine Fadenbehandlungseinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
gattungsgemäße Fadenbehandlungseinrichtung ist
beispielsweise aus dem Patent
EP 0 539 866 B1 bekannt. Sie wird in Fäden
verarbeitenden Anlagen eingesetzt, um Fäden zu führen
und zu fördern. Hierzu weist die Fadenbehandlungseinrichtung
zwei drehbare Walzen auf, die von dem Faden s-förmig umschlungen
wird. Aufgrund der Eytelweinschen Beziehung ist es so möglich,
auf den Faden Kräfte zu übertragen. Hierzu werden
die Walzen mittels eines Elektromotors angetrieben. Um dem Faden
bestimmte physikalische Eigenschaften zu vermitteln, kann zudem
der Walzenmantel beheizt sein.
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Mittels
eines Drehtellers kann die Anordnung der beiden Walzen zwischen
einer Anlegeposition und einer Betriebsposition gewechselt werden.
In der Anlegeposition werden die beiden Walzen bei vertikalem Fadenlauf
im wesentlichen horizontal nebeneinander positioniert, so dass der
Faden mittels einer Saugpistole zwischen den beiden Walzen hindurch gezogen
werden kann und der nächsten Station der Faden verarbeitenden
Anlage zugeführt werden kann. In der Betriebsposition werden
die beiden Walzen hingegen so positioniert, dass der Faden die beiden
Walzen zumindest teilweise umschlingt.
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Dabei
ergibt sich aus geometrischen Gründen, dass der Umschlingungswinkel,
mit dem der Faden die Walze umschlingt, abhängig ist von
dem Winkel, um den der Drehteller von der Anlegeposition in die
Betriebsposition gedreht wird. So kann beispielsweise eine Drehung
des Drehtellers um 90° zu einem maximalen Umschlingungswinkel
von unter 90° führen. Um wie in der
JP 56-068103 A gezeigt
einen Umschlingungswinkel der Walzen um über 180° zu erreichen,
sind Dreh winkel des Drehtellers um ca. 270° erforderlich.
Hierzu wird in der
JP
56-068103 A der Drehteller mittels eines elektrischen Getriebemotors
angetrieben.
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Auf
Grund der Eytelweinschen Beziehung ist, um eine möglichst
hohe Kraft auf den Faden zu übertragen, ein möglichst
hoher Umschlingungswinkel der Walzen anzustreben. Dies ist nur mit
einem großen Schwenkwinkel zu erreichen. Ein besonders großer
Schwenkwinkel ist insbesondere dann erforderlich, wenn der Fadenlauf
zusätzlich an der Fadenbehandlungseinrichtung abgelenkt
werden soll, also beispielsweise senkrecht zuläuft und
hinter der Fadenbehandlungseinrichtung waagerecht abläuft.
Da sich der Umschlingungswinkel um diesen Ablenkwinkel verringert,
ist der Schwenkwinkel entsprechend zusätzlich zu vergrößern.
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Auf
der anderen Seite ist es in Hinblick auf eine kompakte und einfache
Konstruktion sowie auf eine einfache Ansteuerung des Drehtellers
vorteilhaft, den Drehteller pneumatisch anzutreiben. Eine kompakte
Konstruktion des Drehtellers ist insbesondere dann wichtig, wenn
die Fadenbehandlungseinrichtung aus ergonomischen Gründen
direkt an die Aufspulmaschine angebaut wird.
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Es
ist jedoch dem Fachmann bekannt, dass ein gattungsgemäßer
Drehteller mit Hilfe eines linear arbeitenden Pneumatikzylinders
um maximal 180° drehbar ist, da die Totpunktlagen durch
den Pneumatikzylinder nicht zu überwinden sind.
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Aus
der Patentanmeldung
WO
2005/118921 A1 und dem Patent
EP 1 268 887 B1 sind zwar
alternativ Mechanismen bekannt, bei denen eine erste Walzen feststeht
und die andere Walze mithilfe eines Schwenkarms um diese herumgeführt
wird. Jedoch werden auch hier keine Winkel erreicht, die einem Schwenkbereich
eines Drehtellers von signifikant über 180° entspricht.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kompakt aufgebauten und einfach
ansteuerbaren Antrieb für einen gattungsgemäßen
Drehteller oder Schwenkantrieb bereitstellen, der auch Drehwinkel über
180° zulässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mit einem
ein kolbenstangenlosen pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregat angetriebenen Drehteller
oder Schwenkantrieb gelöst.
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Kolbenstangenlose
pneumatische Kolben-Zylinder-Aggregate sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 32 40 105 A1 bekannt.
Dazu ist in einem Pneumatikzylinder, der von beiden Seiten mit Druckluft
beaufschlagbar ist, ein permanentmagnetischer Kolben ohne Kolbenstange
vorgesehen. Auf der Außenseite des Zylinders ist ein ebenfalls permanentmagnetischer
Schlitten vorgesehen, der entlang des Zylinders den Bewegungen des
Kolbens folgt. Der Vorteil des kolbenstangenlosen Zylinders ist,
dass dieser nicht zwangsläufig gerade sein muss. Diese
Eigenschaft macht sich die Erfindung zunutze, um die Problematik
der Totpunktlagen zu umgehen, indem die Form des Zylinders der Drehbewegung des
Drehtellers oder des Schwenkarms folgt.
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In
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind somit
Umschlingungswinkel der Walzen von über 180° möglich.
Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Schwenkbereich
des Drehtellers oder des Schwenkarms über 180° beträgt.
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In
einer Ausführungsvariante ist der Schlitten des kolbenstangenlosen
pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates mittelbar mit beispielsweise
einer Koppelstange mit einem Anlenkpunkt an dem Drehteller oder
Schwenkarm verbunden. Der Zylinder des kolbenstangenlosen pneumatischen
Kolben-Zylinder-Aggregates ist der Bewegungsbahn des Anlenkpunktes
angenähert. Dadurch folgt der Schlitten der Krümmung
der Bewegungsbahn und es tritt bei der Betätigung des kolbenstangenlosen
pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates keine Totpunktlage auf.
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In
einer bevorzugten Variante ist der Schlitten des kolbenstangenlosen
pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates direkt mit einem Anlenkpunkt
an dem Drehteller oder Schwenkarm verbunden. Der Zylinder des kolbenstangenlosen
pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates muss hier exakt der Bewegungsbahn
des mit dem Anlenkpunkt verbundenen Schlittens entsprechen, da nun
die Bewegungs bahn des Schlittens durch die Bewegungsbahn des Anlenkpunktes
vorgegeben wird.
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In
einer besonders bevorzugten Variante schließt sich der
Zylinder kreisförmig um den Drehteller beziehungsweise
Schwenkarm, wobei die Achse des Drehtellers beziehungsweise Schwenkarms
und der Krümmungsmittelpunkt des Zylinders aufeinanderfallen.
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In
einer Weiterbildung ist das Kolben-Zylinder-Aggregates so aufgebaut,
dass die Lage der Achse des Drehtellers beziehungsweise Schwenkarms
durch das Kolben-Zylinder-Aggregat selbst festgelegt ist. Somit
stellt der Schlitten des Kolben-Zylinder-Aggregates zugleich eine
Lagerung dar. Um auch Kippmomente aufzunehmen, kann diese Lagerung
mit einer zweiten Lagerung kombiniert sein. Dies kann eine konventionelles
Wälz- oder Gleitlager sein oder ein zweites Kolben-Zylinder-Aggregat.
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Ein
Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf
die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es
stellen dar:
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1:
Eine erfindungsgemäße Fadenbehandlungseinrichtung
innerhalb einer Fäden verarbeitenden Anlage,
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2 bis 5:
Den Anlegevorgang des Fadens an der Fadenbehandlungseinrichtung,
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6:
Eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Fadenbehandlungseinrichtung,
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7:
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Fadenbehandlungseinrichtung.
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In
der 1 ist die erfindungsgemäße Fadenbehandlungseinrichtung
innerhalb einer Fäden verarbeitenden Anlage dargestellt.
Von einer hier nicht dargestellten Quelle, beispielsweise einer Spinnanlage,
werden Fäden 1 zugeführt. Die Fäden umschlingen
s-förmig die beiden Walzen 2.1 und 2.2. Durch
die Umschlingung der beiden Walzen können einerseits Reibungskräfte
auf die Fäden übertragen werden, andererseits
können die Fäden durch Beheizung der Walzen temperiert
werden. Auf Grund der Eytelweinschen Beziehung hängt die
auf die Fäden übertragbare Reibkraft exponenziell
von dem Umschlingungswinkel der Walzen ab. Daher ist es anzustreben,
dass die Walzen so zueinander angeordnet sind, dass die Fäden
die Walzen in einem möglichst großen Umschlingungswinkel
umschlingen.
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Um
die Fäden nach einer Betriebsunterbrechung leichter an
den Walzen 2.1 und 2.2 anlegen zu können,
sind die Walzen auf einem Drehteller 3 angeordnet. Die
Aufgabe dieses Drehtellers und der Vorgang des Anlegens wird in
den nachfolgenden Figuren genauer beschrieben.
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Die
Laufrichtung der Fäden wird durch die Fadenbehandlungseinrichtung
aus der vertikalen Richtung in eine horizontale Richtung umgelenkt. Durch
diese Umlenkung bedingt ist der Umschlingungswinkel der Walze 2.2 gegenüber
dem Umschlingungswinkel der Walze 2.1 kleiner. In Fadenlaufrichtung
gesehen hinter der Fadenbehandlungseinrichtung werden die Fäden
zunächst in horizontaler Richtung zu einer Aufspulmaschine 4 geführt
und von mehreren Umlenkrollen 5 auf jeweils eine Spulstelle
der Aufspulmaschine 4 verteilt, wo die Fäden zu
jeweils einer auf einer gemeinsamen Spulspindel 7 gelagertem
Spule 6 gewickelt wird.
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Üblicherweise
sind in Fäden verarbeitenden Anlagen die Walzen 2.1 und 2.2 oberhalb
der Aufspulmaschine 4 angeordnet. In diesem Beispiel jedoch
sind die Walzen direkt mit der Aufspulmaschine 4 verbunden.
Durch diese kompakte Bauform ergibt sich eine leichtere Bedienbarkeit
der Walzen.
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In
den 2 bis 5 ist der Anlegevorgang des
Fadens bzw. der Fäden an die Walzen 2.1 und 2.2 erläutert.
Dazu sind die beiden Walzen auf dem Drehteller 3 aus 1 im
Detail dargestellt.
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Beim
Anlegen werden die Fäden 1 zunächst mit
Hilfe einer Saugpistole 14 abgesaugt. Dazu werden die beiden
Walzen 2.1 und 2.2 mit Hilfe des Drehtellers 3 so
geschwenkt, dass die Walzen waagerecht zueinander angeordnet sind
und die Walze 2.1, auf der der Faden später zuerst
auflaufen wird, sich links befindet. Die Fäden können
nun mit Hilfe der Saugpistole 14 zwischen den beiden Walzen
hindurchgeführt werden. Nun wird der Drehteller in drei kontinuierlich
aufeinander folgenden Schritten um jeweils 90° im Uhrzeigersinn
gedreht, wie in den 3 bis 5 dargestellt.
Nach Abschluss dieser 270°-Drehung in der Drehteller 3 die
in 5 dargestellte Lage ein. Anschließend
werden die Fäden mit Hilfe der Saugpistole 14 über
die einzelnen Umlenkrollen 5 auf die Spulstellen der Aufspulmaschine 4 verteilt.
Durch die Drehung um ca. 270° ist der Umschlingungswinkel 13 an
der Walze 2.1 größer als 180°.
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Die
Drehung der beiden Walzen erfolgt in diesem Beispiel mit Hilfe des
Drehtellers 3. Es ist jedoch auch möglich, die
relative Position der beiden Walzen zueinander durch ein Mittel
zu verändern, bei dem eine der beiden Walzen ortsfest steht
und die zweite Walze mit Hilfe eines Schwenkarms um die ortsfeste
Walze herum geschwenkt wird. Diese Variante wird in 8 beschrieben.
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6 zeigt
eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Fadenbehandlungseinrichtung. Der Drehteller 3, der die
beiden Walzen 2.1 und 2.2 trägt, ist
um einen Drehpunkt 15 drehbar gelagert. Über eine
Anlenkung 10 ist der Drehteller mit dem Schlitten 9 eines
kolbenstangenlosen pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates verbunden.
Dieses Aggregat besteht aus einem lang gestreckten und kreisförmig
gebogenen Zylinder 8, der an seinen Enden jeweils einen
Druckluft anschluss 12.1 und 12.2 aufweist. Im
Inneren des Zylinders befindet sich ein hier nicht dargestellter
magnetischer Kolben, der und durch Einleitung von Druckluft in die
Druckluftanschlüsse 12.1 oder 12.2 innerhalb
des Zylinders frei bewegbar ist. Außerhalb des Zylinders 8 ist
der Schlitten 9 vorgesehen, der ebenfalls magnetisch ist, mit
dem Kolben in kraftschlüssiger Verbindung steht und daher
von dem Kolben innerhalb des Zylinders angetrieben wird. Somit kann
durch Druckluftbeaufschlagung der Druckluftanschlüsse 12.1 oder 12.2 der
Drehteller 3 in die gewünschte Richtung gedreht werden.
Dabei weist der Drehwinkel einen Bereich von über 270° auf.
Der Drehpunkt 15 kann durch eine Lagerung des Drehtellers 3 repräsentiert
werden. Es ist aber auch möglich, den Drehteller 3 ausschließlich mittels
eines oder mehrerer Schlitten 9 zu lagern.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Fadenbehandlungseinrichtung. Hier ist der Zylinder 8 nicht
kreisförmig, sondern in einer innerhalb gewisser Grenzen
freien Form um den Drehteller 3 herum geführt.
Um die je nach Drehwinkel unterschiedlich Abstände zwischen Drehteller 3 und
Zylinder 8 auszugleichen, ist der Drehteller 3 hier
mit einer Koppelstange 11 mit dem Schlitten 9 verbunden.
Durch die gebogene Form des Zylinders 8 folgt der Schlitten 9 dem
Drehteller, ohne dass Totpunktlagen auftreten.
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In 8 ist
eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Walze 2.2 fest
steht und die Walze 2.1 über einen Schlitten 9 mit
einem Schwenkarm 16 verbunden ist. Ähnlich wie
in 6 beschrieben wird der Schlitten 9 hier
auf dem Zylinder 8 eines kolbenstangenlosen pneumatischen
Kolben-Zylinder-Aggregates geführt. Auch in dieser Ausführungsvariante
kann die Walze 2.1 in einem 270°-Winkel um die Walze 2.2 herumgeführt
werden. Auch hier ist es sowohl möglich, den Schwenkarm 16 sowohl
im Drehpunkt 15 zu lagern als auch den Schlitten 9 ausschließlich
auf einem oder mehreren Zylindern 8 zu führen.
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- 1
- Faden
- 2.1
- erste
Walze
- 2.2
- zweite
Walze
- 3
- Drehteller
- 4
- Aufspulmaschine
- 5
- Umlenkrolle
- 6
- Spule
- 7
- Spulspindel
- 8
- Zylinder
- 9
- Schlitten
- 10
- Anlenkung
- 11
- Koppelstange
- 12.1
- Druckluftanschluss
- 12.2
- Druckluftanschluss
- 13
- Umschlingungswinkel
- 14
- Fadensaugpistole
- 15
- Drehlager
- 16
- Schwenkarm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0539866
B1 [0002]
- - JP 56-068103 A [0004, 0004]
- - WO 2005/118921 A1 [0008]
- - EP 1268887 B1 [0008]
- - DE 3240105 A1 [0011]