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Die
Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung zur Aufspulung eines mit
konstanter Liefergeschwindigkeit gelieferten Fadens an einer Textilmaschine, wobei
die Spulvorrichtung eine Ausgleichsvorrichtung für die
Spulspannung aufweist, die einer Changiereinrichtung vorgeordnet
ist, und wobei die Ausgleichsvorrichtung einen beweglichen Fadenführer zum
Auslenken des aufzuspulenden Fadens quer zur Laufrichtung aufweist,
der mit einem Federelement verbunden ist.
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Aus
der
DE 26 34 251 C2 ist
ein einer Changiereinrichtung vorgeordneter Fadenführungsbügel bekannt,
der quer zur Laufrichtung des Fadens federnd gelagert ist, so dass
der durch die Auflage des Fadens auf dem Fadenführungsbügel
entstehende Druck elastisch aufgenommen wird. Um die durch die wechselnde
Länge des Fadenlaufweges hervorgerufenen Fadenspannungsschwankungen
zu kompensieren, wird der Faden üblicherweise über
einen zwischen der Fadenlieferstelle und der Changiereinrichtung
angeordneten starren Fadenführungsbügel mit einer
nach außen gebogenen Profilkurve geführt. Durch
die federnde Lagerung des Fadenführungsbügels
ist es gemäß der
DE 26 34 251 C2 möglich, Fadenspannungsänderungen
aufgrund dynamischer Fadenbeanspruchungen während des Aufwickelns zu
kompensieren, da der Fadenführungsbügel dem auf
ihn einwirkenden Druck federnd nachgeben kann.
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Aus
der
DE 42 35 203 A1 ist
eine Ausgleichsvorrichtung für die Spulspannung mit einem
Tänzerarm bekannt. Der Tänzerarm ist mit einem
ersten elastischen Element verbunden, das den beweglichen Fadenführer
innerhalb des Arbeitsbereichs des Tänzerarms mit einer
Kraft beaufschlagt und dadurch die Spulspannung des aufzuspulenden
Fadens vergleichmäßigt. Zur Sicherstellung, dass
der Fadenführer des Tänzerarms stets mit dem Faden
in Kontakt bleibt, auch wenn im Faden Spannungsspitzen auftreten,
ist ein mit einem weiteren federnden Element belasteter Anschlag
vorgesehen, an dem der Tänzerarm anschlägt, bevor
er seinen normalen Arbeitsbereich verlässt.
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Die
bekannte Ausgleichsvorrichtung der
DE 42 35 203 A1 kann die Spulspannung des
aufzuspulenden Fadens im Wesentlichen konstant halten, wie es für
ein gutes Ablaufverhalten der erzeugten Kreuzwickelspule oder für
einen anschließenden Färbevorgang der Kreuzwickelspule
erforderlich ist. Durch Toleranzen beim Spulvorgang kann es vorkommen, dass
sich der bewegliche Fadenführer sehr nahe an seiner Endlage
befindet, so dass ein Ausgleich der Spulspannung nicht mehr in optimaler
Weise erfolgen kann. Es kann auch vorkommen, dass die Menge des
in der Ausgleichsvorrichtung gespeicherten Fadens zu groß wird
und die Ausgleichsvorrichtung keinen weiteren Faden mehr aufnehmen
kann. In diesem Fall sinkt die Spulspannung unter Umständen
in unzulässiger Weise unter einen gewünschten
Wert, da der bewegliche Fadenführer die in der Ausgleichsvorrichtung
gebildete Fadenschlaufe nicht weiter vergrößern
kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ausgleichsvorrichtungen
zu verbessern und deren Betriebssicherheit und Ausgleichsvermögen
zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ausgleichsvorrichtung
wenigstens einen Sensor zum Erfassen der Position des Fadenführers
enthält.
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Ein
Sensor in der Ausgleichsvorrichtung kann eine Position des Fadenführers
erfassen und kann ein Signal geben, wenn der Fadenführer
in die Nähe einer seiner Endpositionen kommt, und ein weiterer
Fadenspannungsausgleich nicht mehr zuverlässig gesichert
werden kann.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist der Sensor mit einer Steuerungseinrichtung
verbunden. Die Steuerungseinrichtung dient zur Steuerung der Aufspulgeschwindigkeit
an der Spulvorrichtung und kann mit einem Antrieb für eine
Wickelwalze und einem Antrieb für eine Changiereinrichtung
verbunden sein. Durch die Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit
der Wickelwalze und/oder der Changiergeschwindigkeit kann die Aufspulgeschwindigkeit
an der Spulvorrichtung variiert werden. Die Aufspulgeschwindigkeit
ergibt sich aus der vektoriellen Addition der Vektoren der Umfangsgeschwindigkeit
und der Changiergeschwindigkeit. Bevorzugt ist vorgesehen, dass
die Aufspulgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Signal
des Sensors an der Ausgleichsvorrichtung veränderbar ist.
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Der
Sensor der Ausgleichsvorrichtung detektiert, wenn der bewegliche
Fadenführer sich einer seiner Endlagen nähert.
Im Bereich einer Endlage des beweglichen Fadenführers kann
dieser die zum Ausgleich der Spulspannung benötigten Ausgleichsbewegungen
nicht mehr korrekt ausführen. Nähert sich der
bewegliche Fadenführer der Ausgleichsvorrichtung der Endlage,
bei der die Fadenschlaufe am größten ist und bei
der somit der durch die Ausgleichsvorrichtung gebildete Fadenspeicher
nahezu vollständig gefüllt ist, kann – ausgelöst
durch das Signal des Sensors – die Steuerungseinrichtung
die Aufspulgeschwindigkeit erhöhen. Eine erhöhte
Aufspulgeschwindigkeit bewirkt eine Verkleinerung der Fadenschlaufe
an der Ausgleichsvorrichtung, das bedeutet, der durch die Ausgleichsvorrichtung
gebildete Fadenspeicher leert sich, da die Liefergeschwindigkeit
des Fadens und damit die Zuspeisegeschwindigkeit in den Fadenspeicher
unverändert bleibt. Durch die erhöhte Aufspulgeschwindigkeit
entfernt sich der bewegliche Fadenführer der Ausgleichsvorrichtung
somit wieder von der Endlage und kann seine Ausgleichsbewegung optimal
ausführen und die Spulspannung im Wesentlichen konstant
halten. Mit der Zeit wird sich nun die in der Ausgleichsvorrichtung
gebildete Fadenschlaufe immer weiter verkleinern, und sich der bewegliche
Fadenführer an seine andere Endlage annähern,
bei der der durch die Ausgleichsvorrichtung gebildete Fadenspeicher leer
ist. Auch dieser Fall ist nachteilig. Deshalb ist vorgesehen, dass
der Sensor wiederum ein Signal an die Steuerungseinrichtung gibt,
die dann die Aufspulgeschwindigkeit wieder reduziert, so dass sich
die Fadenschlaufe wieder vergrößert und sich der
durch die Ausgleichsvorrichtung gebildete Fadenspeicher wieder füllt.
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Bevorzugt
ist an jeder Endlage des beweglichen Fadenführers ein mit
der Steuerungseinrichtung verbundener Sensor vorgesehen.
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Das
Federelement, das den beweglichen Fadenführer zum Auslenken
des aufzuspulenden Fadens mit einer im Wesentlichen konstanten Kraft
belastet, kann an sich beliebig gestaltet sein. Beispielsweise kann
das Federelement durch eine relativ weiche Zugfeder, einen Pneumatik-Zylinder
oder auch durch einen Elektromagneten gebildet werden.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung eine zentral betätigbare
Verstelleinrichtung für das Federelement enthält.
Die Verstelleinrichtung kann von der Steuerungseinrichtung betätigt
werden, so dass an einer Vielzahl von benachbarten Spulvorrichtungen
der Textilmaschine die benötigten Spulspannungen gleichzeitig
verstellt werden können. Der Ausgleichsvorrichtung mit
dem beweglichen Fadenführer kann hierzu in vorteilhafter Weise
auch eine Hysteresisbremse zugeordnet sein, die die Einstellung
der Spulspannung ermöglicht. Bei einer Ausgestaltung des
Federelementes als Pneumatik-Zylinder kann die zentrale Verstellung
der Spulspannung sehr einfach durch eine Veränderung des
Druckes in dem Pneumatik-Zylinder erreicht werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es
zeigt:
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1 eine
sehr schematische Ansicht einer Spulvorrichtung einer Spinnmaschine.
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In 1 ist
die Aufspulung eines Fadens 1 auf eine Kreuzwickelspule 2 in
einer Spulvorrichtung 3 einer Spinnmaschine dargestellt.
Eine Wickelwelle 4 wird von einem Wickelwellenantrieb 5 in
Rotation versetzt. Die Kreuzwickelspule 2 ist an ihrer
Spulenhülse 6 frei drehbar aufgenommen und wird
durch einen Spulenrahmen 7 gegen die Wickelwelle 4 gedrückt
und so ebenfalls in Rotation versetzt. Der Faden 1 wird
in einer nicht näher dargestellten Spinneinheit 8 erzeugt,
die beispielsweise eine an sich bekannte Offenend-Spinnvorrichtung
oder eine Luftspinnvorrichtung sein kann. Der Faden 1 wird
durch ein Lieferwalzenpaar 9, 10 mit einer im
Wesentlichen konstanten Liefergeschwindigkeit v1 aus
der Spinneinheit 8 abgezogen und an die Spulvorrichtung 3 geliefert.
Das Lieferwalzenpaar 9, 10 besteht aus einer durch
einen Lieferantrieb 11 angetriebenen Lieferunterwalze 9 und
einer dagegen angedrückten Lieferoberwalze 10.
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Der
Wickelwellenantrieb 5 und der Lieferwalzenantrieb 11 sind
mit einer Steuerungseinrichtung 17 verbunden und werden
von ihr gesteuert. Der Lieferwalzenantrieb 11 wird – ausgenommen
bei Betriebsunterbrechungen in der Spineinheit 8 – auf
einer konstanten Drehzahl gehalten. In Laufrichtung A des Fadens 1 nach
dem Lieferwalzenpaar 9, 10 ist eine Ausgleichsvorrichtung 12 für
die Spulspannung des aufzuspulenden Fadens 1 angeordnet,
die unten noch näher beschrieben wird. Im Anschluss an
die Ausgleichsvorrichtung 12 läuft der Faden 1 über
einen stationären Fadenausgleichsbügel 13 in
eine Changiereinrichtung 14. Mit Hilfe der Changiereinrichtung 14 wird
der Faden 1 parallel zur Achse der Kreuzwickelspule 2 in
Richtung des Doppelpfeils B mit der Changiergeschwindigkeit v3 bzw. v'3 über
die Breite der Kreuzwickelspule 2 hin und her verlagert. Der
Fadenführungsbügel 13 weist eine in Richtung zum
Faden 1 gebogene Profilkurve zum Ausgleich der sich durch
die Changierbewegung ändernden Länge des Fadenlaufweges
auf.
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Die
effektive Aufspulgeschwindigkeit des Fadens 1 an der Kreuzwickelspule 2 ergibt
sich als Resultierende aus der Umfangsgeschwindigkeit v2 der Wickelwelle 4 und
der Changiergeschwindigkeit v3. Da die Umfangsgeschwindigkeit
v2 und die Changiergeschwindigkeit v3 senkrecht zueinander stehen, sind sie vektoriell
zu addieren.
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Die
Changiereinrichtung 14 enthält Mittel 15 zum
Verlagern des Fadens 1, die mit einem variierbaren Antrieb 16 gekoppelt
sind. Die Mittel 15 zum Verlagern des Fadens 1 können
unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise können sie
durch einen in Changierrichtung B hin und her beweglichen Fadenführer
oder auch durch zwei gegenläufig rotierende Flügelräder
gebildet werden. Der Changierantrieb 16 ist ebenfalls mit
der Steuerungseinrichtung 17 verbunden.
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Je
nach Verwendungszweck des Fadens 1 kann es optional vorgesehen
sein, dass zwischen der Ausgleichsvorrichtung 12 für
die Spulspannung und der Changiereinrichtung 14 eine Paraffiniereinrichtung 18 angeordnet
ist, in der in an sich bekannter Weise Paraffin auf den Faden 1 aufgetragen
wird. Durch die Anordnung der Ausgleichsvorrichtung 12 in
Laufrichtung vor der Paraffiniereinrichtung 18 wird sichergestellt,
dass die Fadenspannung im Bereich der Parafffiniereinrichtung 18 bereits
konstant ist und ein konstanter Paraffinauftrag gewährleistet
ist.
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Die
Ausgleichsvorrichtung
12 für die Spulspannung
des aufzuspulenden Fadens
1 weist einen beweglichen Fadenführer
19 zum
Auslenken des Fadens
1 quer zur Laufrichtung A auf. Der
Fadenführer
19 ist mit einem Federelement
20 verbunden.
Der Fadenführer
19 ist in
1 lediglich
sehr schematisch angedeutet. Der Fadenführer
19 kann
beispielsweise durch einen auf einer Drehachse schwenkbar gelagerten
Tänzerarm gebildet werden, wie er prinzipiell aus der
DE 42 35 203 A1 bekannt
ist.
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Durch
das Auslenken des Fadens 1 quer zur Laufrichtung A entsteht
in der Ausgleichsvorrichtung 12 eine Fadenschlaufe 21,
die durch die Beweglichkeit des Fadenführers 19 in
Richtung des Pfeils C vergrößert und durch die
Bewegung in Richtung des Pfeils D verkleinert werden kann. Treten
nun beim Aufspulen des Fadens in der Spulvorrichtung 3 Schwankungen
der Spulspannung auf, insbesondere verursacht durch die dynamischen
Kräfte des Mittels 15 zum Verlagern des Fadens 1 in
der Changiereinrichtung 14, so kann der Fadenführer 19 durch
seine federnde Nachgiebigkeit diese Schwankungen der Spulspannung
ausgleichen. Bei zu hoher Spannung im Faden 1 bewegt sich
der Fadenführer 19 in Richtung D und gibt kurzzeitig
eine größere Menge des in der Fadenschlaufe 21 gespeicherten
Fadens 1 frei und verhindert dadurch eine Spannungsspitze.
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Umgekehrt
kann die Ausgleichsvorrichtung 12 bei kurzfristig sinkender
Fadenspannung mehr Faden 1 in der Fadenschlaufe 21 speichern,
indem sich der Fadenführer 19 in Richtung C bewegt.
Die Spulspannung des Fadens 1 kann dadurch praktisch konstant
gehalten werden und wird im Wesentlichen nur noch durch die Kraft
des Federelementes 20 bestimmt.
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Das
Federelement 20 kann beispielsweise, wie in 1 angedeutet,
eine Schraubenfeder sein die als Zugfeder wirkt. Die Federkonstante
wird dabei sehr weich gewählt, so dass die Kraft sich auch
bei größeren Auslenkungen des Fadenführers 19 nicht stark
verändert.
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Das
zweite Ende der Feder 20 kann an einem ortsfesten Teil
des Maschinengestells befestigt sein. Es kann jedoch auch vorteilhaft
sein, dass eine zentral betätigbare Verstelleinrichtung 22 vorgesehen
ist, mit der die vom Federelement 20 erzeugte Spulspannung über
die Steuerungseinrichtung 17 veränderbar ist.
Beispielsweise kann das Ende der Feder 20 an einem beweglichen
Halter 23 befestigt sein, der in seiner Position durch
einen Verstellantrieb 24 verschoben werden kann, so dass
sich die Vorspannung der Feder 20 verändert.
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Alternativ
kann das Federelement 20 auch durch einen Pneumatik-Zylinder
gebildet werden, der mit einem definierten Druck beaufschlagt ist
und dadurch die auf den Faden 1 wirkende Spulspannung konstant
hält. Bei einem Pneumatik-Zylinder als Federelement 20 kann
die Verstelleinrichtung 22 durch einen zentralen Druckregler
gebildet werden.
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Durch
die Mechanik des Fadenführers 19 ist seine Beweglichkeit
natürlich begrenzt. In 1 sind seine
Endlagen 25 und 26 gestrichelt angedeutet. Gelangt
der Fadenführer während des Betriebs in eine seiner
Endlagen, so kann er seine Funktion des Ausgleichs der Spulspannung
nicht mehr korrekt ausführen. Befindet sich der Fadenführer 19 beispielsweise
in der Endlage 25, so kann er bei weiter ansteigender Spulspannung
nicht mehr in Richtung des Pfeils D nachgeben. Die Spannungsspitze
der Spulspannung kann somit durch die Ausgleichsvorrichtung 12 nicht
mehr ausgeglichen werden. Es ist vorgesehen, dass der Weg, den der
Fadenführer 19 zwischen den Endlagen 25 und 26 ausführen
kann, ausreichend groß ist, um die Spannungsschwankungen
des Fadens 1 auszugleichen, die während eines Doppelhubes
des Mittels 15 zum Verlagern des Fadens 1 über
die Spulenbreite der Kreuzwickelspule 2 entstehen. Der
Fadenführer 19 macht also während jedes
Hubs der Changiereinrichtung 14 schnelle Ausgleichsbewegungen
in Richtung C oder D, um die Spulspannung auszugleichen. Dabei schwingt
der Fadenführer 19 um eine mittlere Position.
Im Laufe der Herstellung der Kreuzwickelspule 2 kann es durch
Toleranzen beim Spulprozess vorkommen, dass die Aufspulgeschwindigkeit
nicht immer exakt mit der Liefergeschwindigkeit v1 übereinstimmt
und dass sich diese mittlere Position des Fadenführers 19 in
Richtung C oder D verlagert. Beispielsweise kann es vorkommen, dass
sich der Schlupf zwischen der Wickelwelle 4 und der Kreuzwickelspule 2 mit
zunehmendem Durchmesser der Kreuzwickelspule 2 leicht verändert.
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Es
ist nun vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung 12 zwei
Sensoren 27 und 28 zum Erfassen der Position des
Fadenführers 19 enthält. Die Sensoren 27, 28 sind
mit der Steuerungseinrichtung 17 verbunden und geben ein
Warnsignal, wenn der Fadenführer 19 sich einer
Endlage 25 bzw. 26 nähert. Wenn der Fadenführer 19 sich
der Endlage 25 nähert und der Sensor 27 dies
an die Steuerungseinrichtung 17 meldet, wirkt die Steuerungseinrichtung
der zu geringen Größe der Fadenschlaufe 21 dadurch
entgegen, dass sie die Aufspulgeschwindigkeit durch Beeinflussung
des Wickelwellenantriebs 5 und/oder des Changierantriebs 16 leicht
reduziert. Da sich die Liefergeschwindigkeit v1 nicht ändert,
wird vermehrt Faden 1 in den durch die Ausgleichsvorrichtung 12 gebildeten
Speicher eingespeist und die Fadenschlaufe 21 vergrößert
sich wieder. Wenn sich der Fadenführer 19 der
Endlage 26 nähert gibt der Sensor 28 ein Signal
an die Steuerungseinrichtung 17, die dann die Aufspulgeschwindigkeit
leicht erhöht. Dies alles geschieht relativ langsam im
Vergleich zu der gleichzeitig fortwährenden sehr schnellen
Hin- und Herbewegung, die der Fadenführer 19 zum
Ausgleich von dynamischen Schwankungen der Spulspannung ausführt.
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Durch
dieses Verfahren ist sichergestellt, dass die Ausgleichsvorrichtung 12 stets
ordnungsgemäß arbeitet und der Fadenführer 19 genügend
weit von den Endlagen 25 und 26 entfernt ist,
so dass dem Fadenführer 19 genügend Bewegungsmöglichkeit
in Richtung C bzw. D verbleibt um die Spulspannung konstant zu halten.
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Eine
Veränderung der Aufspulgeschwindigkeit kann durch Veränderung
der Umfangsgeschwindigkeit v2 und/oder der
Changiergeschwindigkeit v3 erfolgen. Die
effektive Umfangsgeschwindigkeit v2 der
Kreuzwickelspule 2 kann auch dadurch leicht reduziert werden,
dass – bei unveränderter Drehzahl der Wickelwelle 4 – die
Kreuzwickelspule 2 mit dem Spulenrahmen 7 etwas
von der Wickelwelle 4 abgehoben wird, so dass die Kreuzwickelspule 2 kurzzeitig
nicht mehr von der Wickelwelle 4 angetrieben wird.
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Zusätzlich
kann eine kurzzeitige Veränderung der Aufspulgeschwindigkeit
vorgenommen werden, um sogenannte Bildwickelzonen an der Kreuzwickelspule 2 zu
vermeiden. Die kurzzeitige Veränderung der Aufspulgeschwindigkeit
zur Durchführung dieser sogenannten Bildstörung
kann durch die in der Ausgleichsvorrichtung 12 gespeicherten
Fadenschlaufe 21 ausgeglichen werden. Wenn die tatsächliche
Größe der Umfangsgeschwindigkeit v2 und/oder der
Changiergeschwindigkeit v3 in der Steuerungseinrichtung 17 nicht
ohnehin bekannt sind, kann in nicht dargestellter Ausgestaltung
vorgesehen sein, dass die Umfangsgeschwindigkeit v2 und/oder
der Changiergeschwindigkeit v3 durch mit
der Steuerungseinrichtung 17 verbundene Sensoren gemessen
wird. Die Steuerungseinrichtung 17 kann die Spulvorrichtung 3 so
ansteuern, dass Bildwickelzonen an der Kreuzwickelspule 2 vermieden
werden.
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In
nicht dargestellter Ausgestaltung kann die Überwachung
der Annäherung des Fadenführers 19 an
die beiden Endlagen 25 und 26 natürlich
auch durch einen einzigen mit der Steuereinrichtung 17 verbundenen
Sensor geschehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2634251
C2 [0002, 0002]
- - DE 4235203 A1 [0003, 0004, 0021]