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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenverlegeeinrichtung mit
einem Changierantrieb, der einen hin und her changierenden Fadenführer zur Verlegung
eines Fadens in Bewegung setzt.
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Derartige
Fadenverlegeeinrichtungen sind bekannt.
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Sie
dienen dazu, das am Fadenführer
ankommende Fadentrum nach einem vorbestimmten Gesetz so hin und
her zu changieren, dass das zu verlegende Fadentrum zum Beispiel
zu einer Präzisionsspule
aufgewickelt werden kann.
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Unabhängig davon
können
derartige Fadenverlegeeinrichtungen aber auch zur Herstellung von wilden
Wicklungen oder dergleichen geeignet sein.
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Ohne
Beschränkung
der Erfindung dienen solche Fadenverlegeeinrichtungen auch zur Verlegung
von Litzen, Drähten,
Filamenten oder ähnlichem,
also zur Verlegung von praktisch endlosen Langgebilden.
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In
einem besonderen Ausführungsbeispiel werden
solche Fadenverlegeeinrichtungen benötigt an Flechtmaschinen, wo
die einzelnen Fäden
so gesteuert werden müssen,
dass diese unter Bildung eines Geflechtes am Flechtpunkt zusammen
laufen.
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Zu
diesem Zweck sind an einer Flechtmaschine mehrere Fadenverlegeeinrichtungen
für einzelne
von Spulen kommende Fäden
vorgesehen, die an einem gemeinsamen Ringrahmen sitzen um paarweise
entgegengesetzt bezüglich
der Zentralachse zu rotieren während
zugleich die Fäden
abgezogen und am Flechtpunkt miteinander verflochten werden.
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Diese
spezielle Anwendung der Erfindung soll jedoch keine a priori Beschränkung darstellen sondern
es soll ausdrücklich
gesagt sein, dass die Erfindung auch außerhalb von Flechtmaschinen
ihre Anwendung finden kann.
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Das
Problem des hin und her changierenden Fadenführers, der an den Endpunkten
seiner Changierbewegung abgebremst und wieder beschleunigt werden
muss, sind die Eigenschwingungen des Systems, die naturgemäß die Spannung
im zu verlegenden Fadentrum negativ beeinflussen.
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Insbesondere
bei Flechtmaschinen ergibt sich das weitere Problem, dass die Fadenführer an sehr
langen und dünnen
schwenkbaren Hebeln sitzen, die aufgrund ihrer filigranen Bauweise
besonders zu Eigenschwingungen neigen.
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Mit
der ständigen
Erhöhung
der Maschinendrehzahlen zur Erzielung höherer Ausbeuten bei Flechtmaschinen
kann daher erwartet werden, dass die Fadenverlegeeinrichtung der
herkömmlichen Bauart
nicht mehr genügt,
um den Faden unter im Wesentlichen konstanter Fadenspannung sauber
zu verflechten.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fadenverlegeeinrichtung
der bekannten Bauart so weiter zu bilden, dass sie ohne Beschränkung auf
die Verwendung bei Flechtmaschinen insgesamt höhere Changierfrequenzen zulässt als
bisher üblich
und dies unter Verringerung der Gefahr des Einflusses von Eigenschwingungen
im System.
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Diese
Aufgabe löst
die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
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Aus
der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Fadenführer durch
den formschlüssigen Eingriff
des unrund lau fenden Wälzkörpergetriebes stets
unter Kontrolle bewegt wird, ohne dass der Antrieb des Fadenführers in
unbeherrschbare Schwingungen gerät.
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Dieser
Vorteil wird dadurch erreicht, dass zwischen der Eingangsdrehzahl
des unrund laufenden Wälzkörpergetriebes
und der Ausgangsdrehzahl infolge des sich ständig und periodisch mit der
Changierfrequenz ändernden Übersetzungsverhältnisses auch
praktisch sehr kurze Beschleunigungen des Fadenführers beim Abbremsen und erneuten
Hochfahren in den Endbereichen des Changierhubs kontrollierbar bleiben,
da die Massenkräfte
des Fadenführers
im Verhältnis
zu den Massenträgheiten
des unrund laufenden Wälzkörpergetriebes
verschwindend gering sind.
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Der
wesentliche Aspekt der Erfindung beruht daher auf einem Paar von
praktisch verschleißfrei
abwälzenden
Zahnrädern,
die ihrerseits dem Fadenführer
praktisch jede technisch sinnvolle Geschwindigkeit aufprägen können, ohne
dass nennenswerte Eigenschwingungen zu befürchten sind.
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Dabei
können
die sich ständig ändernden Übersetzungsverhältnisse
so vorbestimmt sein, dass die Spannung im zu verlegenden Fadentrum
mit Ausnahme der extrem kurz realisierbaren Umkehrzonen bei der
Bewegung des Fadenführers
im Wesentlichen konstant bleiben kann.
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In
einem Ausführungsbeispiel
weist das Wälzkörpergetriebe
umlaufende Zahnräder
mit konstantem Achsabstand und sich ständig periodisch änderndem Übersetzungsverhältnis auf.
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Dies
lässt sich
zum Beispiel durch Ovalzahnräder
realisieren, bei denen die Summe aus kurzer und langer Halbachse
im Wesentlichen für
alle Drehstellungen stets so groß ist, wie die Summe der Einzelabstände der
Drehachse jedes Ovalzahnrads zum jeweiligen Wälzpunkt.
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Das Übersetzungsverhältnis derartiger
Ovalzahnräder ändert sich
daher innerhalb eines Bereichs von kurzer Achse → langer Achse bis langer Achse → kurzer
Achse usw.
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Die
Summe aus kurzer Achse und langer Achse ist daher stets konstant
und genauso groß wie die
einzelnen Abstände
der Zahnradachsen zum jeweiligen gemeinsamen Wälzpunkt, den die Ovalzahnräder im Moment
besitzen.
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Alternativ
hierzu, dies soll ausdrücklich
erwähnt
sein, kommen auch gleich wirkende Getriebe als Antrieb für den Fadenführer in
Betracht, z. B. Kurbelglieder oder Antiparallelkurbeln, solange
die Kinematik des Fadenführers
im Wesentlichen beibehalten wird, wie sie durch Wälzkörpergetriebe
und Ovalzahnräder
erzielbar ist.
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Eine
andere Bauart des erfindungsgemäßen Wälzkörpergetriebes
geht aus von einem Hohlrad mit unrunder Innenkontur mit Mehrpunktprofil,
innerhalb welchen Hohlrades ein darin umlaufendes Ovalzahnrad sitzt.
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In
Ausführungsbeispielen
wird in soweit ein Vierpunktprofil vorgestellt, welches sich insbesondere
für die
Anwendung an Flechtmaschinen eignet.
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Dies
jedoch soll, wie bereits oben gesagt, keine Beschränkung der
Erfindung auf Flechtmaschinen sein.
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Vorteilhafter
Weise weist das Wälzkörpergetriebe
ausschließlich
Axialverzahnung auf.
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Hieraus
ergibt sich, dass die Zahnräder
praktisch nur in Umfangsrichtung und nicht in Axialrichtung belastet
sind und in Umfangsrichtung ausschließlich reine Abwälzbewegungen
aufeinander ausführen
können.
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Weiterhin
kann es zur Erzielung großer Changierhübe vorteilhaft
sein, abtriebseitig der unrund laufenden Getrie bestufe einen Kurbeltrieb
vorzusehen, der seinerseits auf den Fadenführer wirkt.
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Zwar
unterliegt der Kurbeltrieb den Gesetzmäßigkeiten der trigonometrischen
Funktionen, diese können
jedoch auch unter dem Aspekt einer großen Bandbreite von Konstruktionsvarianten
für die Ovalzahnräder im Sinne
einer gleichen oder gleich bleibenden Fadenspannung im zu verlegenden
Fadentrum positiv ausgenutzt werden.
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Will
man darüber
hinaus einen Changierhub realisieren, der bei kleiner Getriebebauweise
deutlich größer als
der Durchmesser des Abtriebrades ist, bieten sich an, an die Getriebestufe
mit den unrund laufenden Wälzkörpern ein
formschlüssiges
Zugmittelgetriebe anzukoppeln, an welchen seinerseits der Kurbeltrieb
für den
Fadenführer
angekoppelt ist.
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Ein
derartiges Zugmittelgetriebe besteht insbesondere aus zwei Umlenkrädern und
einem über die
Umlenkräder
laufenden Zugmittel, einer Kette, einen Zahnriemen oder dergleichen,
der auf den Umlenkrädern
nicht durchrutschen kann.
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An
diesem Zugmittel kann dann der Fadenführer unmittelbar angekoppelt
werden oder in Verbindung mit einer Längsführung z. B. über ein
Pleuel unmittelbar vom Zugmittel in Bewegung gesetzt werden.
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Hierzu
sind Ausführungsbeispiele
vorgesehen.
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Weiterhin
lässt sich
der Kurbeltrieb entweder unmittelbar an eines der Umlenkräder des
Zugmittelgetriebes ankoppeln oder besonders vorteilhaft über einen
am Zugmittel selbst angeordneten Mitnehmer in Bewegung setzen, je
nachdem, ob der Fadenführer
einen großen
oder kleinen Hub machen soll.
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Für bestimmte
Anwendungsfälle
kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass der Fadenführer an einer Längsführung sitzt,
die ihrerseits hin- und herschwenkbar an einem Gehäuserahmen
angeordnet ist und innerhalb ihres Schwenkbereichs periodisch oszilliert.
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Diese
Weiterbildung macht insbesondere bei Flechtmaschinen Sinn, weil
dort abwechselnd der eine oder der andere Faden über- oder untereinander hergeführt werden
muss, um das Geflecht zu erzeugen.
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Zu
diesem Zweck sind mindestens zwei erfindungsgemäße Fadenverlegeeinrichtungen
vorgesehen, die auf einem gemeinsamen Ringrahmen sitzen und über einen
Zahnradantrieb mit Zentralrad verfügen.
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Das
Zentralrad und der Ringrahmen sind relativ zueinander drehbar gelagert
und die Getriebestufe mit dem unrund laufenden Wälzkörpergetriebe wird angetrieben über ein
relativ um seine eigenen Achse und zugleich mit dem Ringrahmen um
das Zentralrad mitrotierendes Ritzel.
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Derartige
Fadenverlegeeinrichtungen können
für Flechtmaschinen
jeweils auf unterschiedlich rotierenden Ringrahmen angeordnet werden,
sodass an dem Ringrahmen auch die entsprechenden Ablaufspulen sitzen,
von denen das am Fadenführer
ankommende Fadentrum abgezogen wird, um es von dort zum Flechtpunkt
zu leiten.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung am Beispiel einer Flechtmaschine
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2 ein
Ausführungsbeispiel
gem. 1 mit vollständiger
Spulenanordnung an einer Flechtmaschine
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3 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Hohlrad und Dualzahnrad
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Ovalzahnrad und vier rotierend angetriebenen Umlaufrädern auf
gemeinsamem Träger Sofern
im Folgenden nichts anders gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung
stets für
alle Figuren.
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Die
Figuren zeigen eine Fadenverlegeeinrichtung 1 nach vorliegender
Erfindung.
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Eine
derartige Fadenverlegeeinrichtung 1 weist einen Changierantrieb
auf, der dem Fadenführer 3 einen
hin- und hergehende Changierbewegung 4 aufträgt.
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Dabei
nimmt der Fadenführer 3 den
Faden 2 auf seiner Changierbewegung 4 mit.
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Insoweit
dient die Changierbewegung 4 dem Zweck, das ankommende
Fadentrum so hin- und herzuführen,
dass das abgehende Fadentrum 6 bzw. der zu verlegende Faden
nach vorbestimmten Muster der Ablegestelle zugeführt wird.
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Zur
Erzeugung der Changierbewegung 4 dient im vorliegenden
Fall im Wesentlichen zumindest eine unrund laufende Getriebestufe 7,
welche ein unrund laufendes Wälzkörpergetriebe 8, 9 bzw. 10, 11 aufweist.
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Wesentlich
ist, dass die unrund laufende Getriebestufe 8, 9 bzw. 10, 11 ein
sich mit der Changierfrequenz periodisch ständig änderndes Übersetzungsverhältnis aufweist.
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Dies
bedeutet, dass allein durch die unrund laufende Getriebestufe 7 dem
Fadenführer 3 ein Weg-Zeitgesetz
aufgeprägt
wird, das innerhalb der technisch machbaren Übersetzungsverhältnisse
vorbestimmbar ist.
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Dabei
soll insbesondere auch berücksichtigt werden,
dass die Fadenspannung im zu verlegenden Fadentrum 6 während der
gesamten Changierbewegung im Wesentlichen konstant bleibt.
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Wie
insbesondere 1 und 2 zeigen, kann
das Wälzkörpergetriebe 8, 9 aus
umlaufenden Zahnrädern
mit konstantem Achsabstand 25 bestehen, die ein sich ständig und
periodisch änderndes Übersetzungsverhältnis aufweisen.
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Dies
lässt sich,
wie 1 und 2 zeigen, durch Ovalzahnräder 8, 9 besonders
einfach realisieren.
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Die
Ovalzahnräder 8, 9 sind
derart angeordnet, dass sie bei einem durch den Maschinenrahmen festgelegten
Achsabstand 25 mit sich ständig änderndem Übersetzungsverhältnis aufeinander
abwälzen.
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Dabei
bemisst sich der konstante Achsabstand 25 aus der Summe
zwischen der kurzen und der langen Halbachse. Diese Summe ist genauso groß wie die
jeweils auftretenden Abstände
von den Zahnradachsen zum gemeinsamen Wälzpunkt beider Ovalzahnräder.
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Wie
insbesondere die 3a–c und 4a–c zeigen,
können
an Stelle von paarweisen Ovalzahnrädern auch Hohlräder 10 in
Verbindung mit Ovalzahnrädern 11 Verwendung
finden.
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Zu
diesem Zweck ist in den 3a–c ein kompletter
Zyklus dargestellt, wie er sich zwischen einem Hohlrad 10 mit
Vierpunktprofil und einem darin umlaufenden Ovalzahnrad einstellen
könnte.
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4a–c
zeigt hingegen die Kinematik zwischen einem Ovalzahnrad und einem
Hohlrad, an welchem innen in gleichen Winkelabständen vier kleine Ritzel ständig kämmend mit
dem Ovalzahnrad 11 angeordnet sind.
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Auch
durch eine solche Anordnung lässt
sich die Changierbewegung 4 auf einen Fadenführer, der in
den 3 und 4 nicht gezeigt ist, übertragen.
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Auch
hier soll ausdrücklich
gesagt sein, dass die Darstellung ausschließlich der Erläuterung
der Erfindung dient und keinen Anspruch auf Vollständigkeit
erhebt und auch keine Beschränkung
der Erfindung sein soll.
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Vorteilhafter
Weise sind die im Zahneingriff befindlichen Bestandteile des unrund
laufenden Wälzkörpers 8, 9 bzw. 10, 11 ausschließlich axial
verzahnt.
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Dies
bietet den Vorteil, dass in dieser Getriebestufe ausschließlich Kräfte in Umfangsrichtung auftreten
und praktisch kein Verschleiß trotz
relativ einfacher Fertigung der Zahnkonturen möglich ist.
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Weiterhin
zeigen die Figuren, dass die unrund laufende Getriebestufe 7 abtriebsseitig
auf den Kurbeltrieb 12 wirkt, der seinerseits mit dem Fadenführer gekoppelt
ist.
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Zu
diesem Zweck sitzt der Fadenführer 3 an einer
Längsführung 13 und
ist an dieser Längsführung 13 hin-
und herbeweglich befestigt.
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Die
Bewegung wird ihm aufgeprägt
durch die Kurbelstange 50 des Kurbeltriebs 12,
die ihrerseits mit ihrem anderen Ende am Antriebsauge 16 eines umlaufenden
Zahnriemens 15 angreift, so dass das Antriebsauge 16 praktisch
eine Kurbelbewegung mit verlängertem
Hin- und Rückhub
ausführt.
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Der
umlaufende Zahnriemen 15 ist im formschlüssigen Eingriff
mit dem ersten und dem zweiten Umlenkrad 14a, b, die beide
Bestandteil des Kurbeltriebs 12 sind und von der Ausgangsdrehzahl
des unrund laufenden Wälzkörpergetriebes 7 in
Drehung versetzt werden.
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Gegebenenfalls
kann, wie insbesondere 1 zeigt, auch noch lineares Übersetzungsgetriebe
zwischen der unrund laufenden Getriebestufe 7 und dem angetriebenen
Rad 14a des Zugmittelgetriebes angeordnet sein.
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Der
Kurbeltrieb 12 bzw. die Kurbel 15 kann ihrerseits
aber auch unmittelbar an eines der Umlenkräder des Zugmittelgetriebes
angekoppelt sein, um z. B. große
Entfernungen überbrücken zu
können.
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Zusätzlich kann
vorgesehen sein, die Längsführung ihrerseits
schwenkbar am Getriebegehäuse anzuordnen.
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Diese
Maßnahmen
dienen dem Zweck, die dem jeweiligen Fadenführer 3 aufgeprägte oszillierende
Bewegung zusätzlich
etwas vor- bzw. nacheilen zu lassen, um z. B. einen anderen Faden
unter- bzw. überlaufen
zu lassen, wie dies bei Flechtmaschinen der Fall sein kann.
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Weiterhin
zeigt 2 die Anwendung der Erfindung an einer Flechtmaschine.
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Dort
sind insgesamt 8 erfindungsgemäße Fadenverlegeeinrichtungen 1 vorgesehen,
die auf einem gemeinsamen Ringrahmen 18 sitzen.
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Die
Fadenverlegeeinrichtungen 1 werden über einen Zahnradantrieb mit
Zentralrad 19 angetrieben, wobei Zentralrad 19 und
Ringrahmen 18 relativ zueinander um die Flechtachse, die
hier vertikal steht, rotieren.
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Die
jeweilige unrund laufende Getriebestufe 7, die für jeweils
eine Ablaufspule 60 vorgesehen ist, wird über ein
Ritzel 20 angetrieben, welches einerseits relativ um seine
eigene Achse und zugleich mit dem Ringrahmen 18 um das
Zentralrad 20 herum drehbar ist.
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Wird
nun der Ringrahmen 18 um das Zentralrad 19 herumgedreht,
setzen sich die einzelnen Fadenführer 3 jeder
ein zelnen Fadenverlegeeinrichtung 1 nach dem vorbestimmten
Bewegungsgesetz in Bewegung und die einzelnen Fäden werden von ihren Abzugsspulen
abgewickelt.
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Sie
laufen dann über
die jeweiligen Fadenführer 3 dem
Flechtpunkt 23 zu, wo sie, über- und untereinander herlaufend
verlegt werden.
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Bezüglich der
Funktion einer Flechtmaschine 22 wird auf den Stand der
Technik verwiesen.
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Wesentlich
ist, dass jedes einzelne Ritzel auf einer Ritzelachse 30 sitzt,
welche das Eingangszahnrad des Ovalzahnradgetriebes 8, 9 antreibt,
während zugleich
der Ringrahmen 18 um die Achse 40 des Zentralrads,
die auch die Flechtachse ist, herumläuft.
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- 1
- Fadenverlegeeinrichtung
- 2
- Faden
- 3
- Fadenführer
- 4
- Changierbewegung
- 5
- ankommendes
Fadentrum
- 6
- abgehendes
Fadentrum, zu verlegendes Fadentrum
- 7
- unrund
laufende Getriebestufe
- 8
- erstes
Ovalzahnrad
- 9
- zweites
Ovalzahnrad
- 10
- Hohlrad
- 11
- Ovalzahnrad
für 10
- 12
- Kurbeltrieb
- 13
- Längsführung
- 14
- Zugmitteltrieb
- 14a
- erstes
Umlenkrad
- 14b
- zweites
Umlenkrad
- 15
- Zahnriemen
- 16
- Antriebsauge
- 17
- Gehäuserahmen
- 18
- Ringrahmen
- 19
- Zentralrad
- 20
- Ritzel
- 22
- Flechtmaschine
- 23
- Flechtpunkt
- 24
- Spulenträger
- 25
- konstanter
Achsabstand
- 30
- Ritzelachse
- 40
- Achse
des Zentralrads
- 50
- Kurbelstange