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Die Erfindung betrifft eine Aufspulmschine zum Aufwickeln mehrerer Fäden zu Spulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die bekannte Aufspulmschine wird zum Aufwickeln einer in einem Schmelzspinnprozess erzeugten Fadenschar verwendet. Die Fäden der Fadenschar werden parallel nebeneinander zu Spulen gewickelt. Hierzu weist die Aufspulmaschine mehrere Wickelstellen auf, die entlang einer auskragend gehaltenen Spulspindel ausgebildet sind. Die Spulspindel dient zur Aufnahme der Spulen, um diese gleichzeitig zu wickeln. Die Ablage der Fäden erfolgt in einer sogenannten Kreuzwicklung, so dass innerhalb der Wickelstellen jeweils der Faden einzeln durch ein Changiermittel vor Auflauf auf die Spulenoberfläche hin- und hergeführt wird. Die Zuführung in die Wickelstellen und die Separierung der Fadenschar erfolgt mit den sogenannten Kopffadenführern, die bei der bekannten Aufspulmaschine zur Reduzierung von Fadenreibungen durch frei drehbare Umlenkrollen gebildet sind. Hierzu ist jede der Umlenkrollen durch eine Luftlagerung gehalten. Zur Positionierung der Umlenkrolle ist es dabei erforderlich, dass sowohl radiale als auch axiale Lagerkräfte von der Luftlagerung aufgenommen werden müssen. Aufgrund der Chanierbewegung des Fadens innerhalb einer Changierebene ist darauf zu achten, dass insbesondere in dem sogenannten Changierdreieck, das zwischen der Umlenkrolle und dem Changiermittel gebildet wird, keine zusätzlichen Störeinflüsse auf den Faden einwirken. Die Changierbewegung des Fadens wird maßgeblich durch die Umlenkrolle gebremst, so dass eine Rückwirkung auf vorgeordnete Einrichtungen vermieden werden. Insoweit ist eine stabile Lagerung der Umlenkrolle innerhalb der Wickelstelle von großer Bedeutung.
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Bei Aufwickeln sehr feiner Fäden wurde nun beobachtet, dass der Umschlingungsgrad an den Umlenkrollen der Wickelstellen je nach Fadenführung bestimmte Mindestwerte unterschritten hatte, die dann zu ungewünschten Schlupferscheinungen zwischen dem Faden und der Umlenkrolle führen. Die von dem Faden auf eine der drehbar gehaltenen Umlenkrolle übertragbaren Antriebskräfte warn unzureichend, so dass der Faden relativ zur Umlenkrolle gezogen wurde.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Aufspulmaschine der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die in einem Schmelzspinnprozess erzeugten synthetischen Fäden möglichst reibungsarm in die Wickelstellen führbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Aufspulmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass insbesondere die axiale Fixierung eines Rollenkörpers bei einer Luftlagerung zu erhöhten Reibverlusten führt. Insoweit hat der Erfinder die Funktionen zum Umlenken und Positionieren des Fadens in einer Wickelstelle von der Umlenkrolle entkoppelt. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Aufspulmaschine wird innerhalb der Wickelstelle die Führung des Fadens zum Umlenken in die Wickelstellen durch den an der Lagerachse axial frei beweglich gehaltenen Rollenkörper der Umlenkrolle erfüllt. Die Positionierung des Fadens wird im wesentlichen durch einen zusätzlichen Zentrierfadenführer wahrgenommen, der im kurzen Abstand dem Rollenkörper zugeordnet ist. Durch die freie Beweglichkeit des Rollenkörpers und der radialen Luftlagerung zwischen dem Rollenkörper und der Lagerachse erfolgt eine Selbstjustierung durch den in dem Zentrierfadenführer geführten Faden. Damit lassen sich die Reibungsverluste in der Lagerung des Rollenkörpers auf ein Minimum reduzieren. So lassen sich auch sehr feine Fäden mit einer gleichmäßigen Rotationsbewegung des Rollenkörpers in die Wickelstellen führen.
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Um möglichst einen stabilen Einlauf in den Wickelstellen zu gewährleisten, ist die Ausbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Zentrierfadenführer dem Rollenkörper im Fadenlauf vorgeordnet ist.
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Zur Vermeidung einer Instabilität des Rollenkörpers am Umfang der Lagerachse ist zumindest ein Anlaufring an der Lagerachse mit Abstand zu einer Stirnseite des Rollenkörpers befestigt. Damit lässt sich die axiale Beweglichkeit des Rollenkörpers in axialer Richtung der Lagerachse begrenzen.
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Bevorzugt wird die Lagerachse mit zwei zu beiden Stirnseiten des Rollenkörpers mit Abstand angeordnete Anlaufringe ausgebildet, so dass die axiale Beweglichkeit des Rollenkörpers zu beiden Stirnseiten auf eine maximale Auslenkung begrenzt ist.
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Hierbei hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft herausgestellt, bei welcher der Anlaufring an einer zur Anlaufseite des Rollenköpers gegenüberliegenden Anlaufseite einen äußeren Kragen aufweist, welcher durch eine Eindrehung an der Anlaufseite bis zur Lagerachse gebildet ist. Damit ergibt sich eine Hüllkontur an der Stirnseite des Anlaufringes, die vorteilhaft zur Aufnahme eines Blasstromes dient, der am Umfang der Lagerachse aus einem Lagerspalt zwischen dem Rollenkörper und der Lagerachse entweicht. Das an der Anlaufseite sich ausbildende Luftpolster erzeugt somit einen Selbstzentriereffekt an dem Rollenkörper.
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Die Luftzuführung in einem zwischen dem Rollenkörper und der Lagerachse umlaufenden Lagerspalt erfolgt vorteilhaft durch eine oder mehrere umlaufende Bohrungsreihen an der Lagerachse, die mit einem innerhalb der Lagerachse verlaufenden Luftkanal verbunden sind. Damit lässt sich eine über den Umfang der Lagerachse gleichmäßiges Luftpolster zur Lagerung des Rollenkörpers erzeugen.
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Zur Führung des Fadens weist der Rollenkörper bevorzugt am Umfang eine Führungsnut mit einem verschleißfesten Nutgrund auf. Hierzu ist der Rollenkörper vorzugsweise aus einem keramischen Material gebildet.
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Zur Positionierung und zum Anlegen eines Fadens in einer der Wickelstellen ist die Erfindungsvariante vorgesehen, bei welcher der Zentrierfadenführer zur Führung de Fadens einen U-förmigen Keramikeinsatz aufweist. Damit ist ein Einfädeln des Fadens an dem Zentrierfadenführer und an dem Rollenkörper durch einen Arbeitsgang möglich.
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Die erfindungsgemäße Aufspulmaschine ist vorzugsweise in der Variante ausgeführt, bei welcher die Umlenkrollen in den Wickelstellen identisch ausgebildet sind. Insoweit lässt sich unabhängig von der Zuführung der Fäden jeder Faden mit im wesentlichen identischen Reibeffekten in die Wickelstellen der Aufspulmaschine führen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nun nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine
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2 schematisch eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
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3 schematisch eine Draufsicht einer gelagerten Umlenkrolle in einer der Wickelstellen des Ausführungsbeispiels aus 1
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4 schematisch eine Querschnittsansicht einer gelagerten Umlenkrolle in einer der Wickelstellen des Ausführungsbeispiels aus 1
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In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine in mehreren Ansichten gezeigt. In der 1 ist eine Seitenansicht und in 2 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine ist in den 1 und 2 jeweils in einer Betriebssituation gezeigt, in welcher eine Fadenschar von mehreren Fäden gleichzeitig zu Spulen gewickelt werden. Die Fadenschar wird vorzugsweise unmittelbar in einer der Aufspulmaschine vorgeordneten Spinneinrichtung gesponnen und verstreckt. Grundsätzlich sei jedoch an dieser Stelle erwähnt, dass die erfindungsgemäße Aufspulmaschine nicht auf den Einsatz in Schmelzspinnprozessen beschränkt ist, sondern auch in Prozessen einsetzbar ist, wo gleichzeitig eine Fadenschar nach vorhergehender Behandlung am Ende der Behandlung zu Spulen gewickelt werden.
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Die in der Aufspulmaschine ausgebildeten Wickelstellen 1.1 bis 1.5 weisen zur Separierung und Führung der Fäden jeweils in einem Einlaufbereich eine Separiereinrichtung 3 auf, die pro Wickelstelle einen Zentrierfadenführer 6.1 bis 6.5 und eine Umlenkrolle 5.1 bis 5.5 aufweist. In diesem Fall bilden die Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 die jeweiligen Kopffadenführer, die innerhalb der Wickelstellen 1.1 bis 1.5 mit jeweils einem Changiermittel 4.1 bis 4.5 an der Changiereinrichtung 4 ein sogenanntes Changierdreieck aufspannen. Innerhalb des Changierdreiecks wird ein der Wickelstelle zugeführter Faden oszillierend durch das betreffende Changiermittel 4.1 bis 4.5 hin- und hergeführt, so dass sich beim Ablegen des Fadens an der Oberfläche einer Spule eine Kreuzwicklung einstellt. Die Changiermittel 4.1 bis 4.5 führen den Faden hierzu jeweils innerhalb eines Changierhubes. Als Changiermittel können hierbei oszillierende Fadenführer oder mehrere translatorisch bewegte Fadenführer verwendet werden.
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Die Ablage der Fäden am Umfang der Spulen 12.1 bis 12.5 wird durch eine drehbare Andrückwalze 9 unterstützt, die sich über alle Wickelstellen 1.1 bis 1.5 erstreckt und am Umfang der Spulen 12.1 bis 12.5 mit Kontakt anliegt.
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Die im oberen Bereich der Aufspulmaschine angeordneten Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 sind gemeinsam mit den im kurzen Abstand zugeordneten Zentrierfadenführern 6.1 bis 6.5 gemeinsam an einem beweglichen Träger 7 gehalten. Der Träger 7 ist in einer im oberen Bereich eines Maschinengestells 14 ausgebildeten Führungsschiene 8 gleitend geführt. So lassen sich die Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 und die Zentrierfadenführer 6.1 bis 6.5 durch den Träger 7 zum Anlegen der Fäden aus einer Anlegestellung heraus in die dargestellte Betriebsstellung überführen.
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Die Ausbildung der Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 und die Ausbildung der Zentrierfadenführer 6.1 bis 6.5 wird nachfolgend noch anhand einer der Wickelstellen 1.1 bis 1.5 beschrieben.
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Die Wickelstellen 1.1 bis 1.5 sind in dem Maschinengestell 14 entlang einer Spulspindel 10.1 nebeneinander ausgebildet. Die Anzahl der Wickelstellen ist beispielhaft. So ist es bereits üblich zehn, zwölf oder noch mehr Fäden parallel nebeneinander an einer angetriebenen Spulspindel zu Spulen zu wickeln.
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Die Spulspindel 10.1 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einem drehbar gelagerten Spulrevolver 11 gehalten, der um 180° versetzt eine zweite Spulspindel 10.2 hält. Den Spulspindeln 10.1 und 10.2 sind jeweils zwei Spindelantriebe 16.1 und 16.2 zugeordnet. Die Drehbewegung des Spulrevolvers 11, der in dem Maschinengestell 14 gelagert ist, erfolgt durch einen Revolverantrieb 17. Mittels des Revolverantriebes 17 lässt sich der Spulrevolver 11 mit den Spulspindeln 10.1 und 10.2 bewegen. So können die Spulspindeln 10.1 und 10.2 abwechselnd in einen Wechselbereich und in einen Betriebsbereich verschwenkt werden. Am Umfang der Spulspindeln 10.1 und 10.2 sind mehrere Spulhülsen 13 angeordnet, so dass pro Wickelstelle 1.1 bis 1.5 eine Spule auf eine Spulhülse 13 gewickelt werden kann.
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In der in 1 und 2 dargestellten Betriebssituation werden an der Spulspindel 10.1 insgesamt fünf Spulen 12.1 bis 12.5 gleichzeitig gewickelt.
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Die Spindelantriebe 16.1 und 16.2 sowie der Revolverantrieb 17 und ein der Changiereinrichtung 4 zugeordneter Changierantrieb 15 sind mit einer Antriebselektronik 18 verbunden. Die Antriebselektronik 18 ist mit einem – hier nicht dargestellten – Bedienungsgerät verbunden, um die Aufspulmaschine zu bedienen.
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Den in der Aufspulmaschine ausgebildeten Wickelstellen 1.1 bis 1.5 sind zur Separierung und Führung der Fäden die Zentrierfadenführer 6.1 bis 6.5 sowie die Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 zugeordnet. Zu Erläuterung einer derartigen Separiereinrichtung 3 wird zusätzlich zu den 3 und 4 Bezug genommen. In 3 ist schematisch eine Draufsicht der Umlenkrolle 5.1 und des Zentrierfadenführers 6.1 gezeigt, die der Wickelstelle 1.1 zugeordnet sind. In 4 ist schematisch eine Querschnittsansicht der Umlenkrolle 5.1 des Ausführungsbeispiels aus 1 gezeigt.
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Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Die Umlenkrolle 5.1 weist eine Lagerachse 20 und ein am Umfang der Lagerachse 20 gelagerten Rollenkörper 21 auf. Zwischen der Lagerachse 20 und dem Rollenkörper 21 ist hierzu eine Luftlagerung 22 ausgebildet. Die Lagerachse 20 ist auskragend an den Träger 7 gehalten und weist einen inneren Luftkanal 30 auf, der an einem Befestigungsende der Lagerachse über einen Luftanschluss 31 mit einer Druckluftquelle (hier nicht gezeigt) verbunden ist. In einem mittleren Bereich der Lagerachse 20, in welchem zwischen der Lagerachse 20 und dem Rollenkörper 21 ein Lagerspalt 34 gebildet ist, weist die Lagerachse 20 zwei parallele Bohrungsreihen 29 auf, die eine Verbindung zwischen dem Lagerspalt 34 und dem mittleren Luftkanal 30 bilden. Durch die aus dem lagerspalt 34 und den Luftzuführungen 30 und 29 gebildete Luftlagerung 22 ist der Rollenkörper 21 drehbar an der Lagerachse 20 gehalten.
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Der Rollenkörper 21 weist am Umfang eine umlaufende Führungsnut 28 auf, in welcher der Faden 2.1 geführt ist. Die Führungsnut 28 weist hierzu einen verschleißfesten Nutgrund auf. Vorzugsweise wird der Rollenkörper 21 daher komplett aus einem keramischen Material gebildet.
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Der Rollenkörper 21 ist axial frei beweglich am Umfang der Lagerachse 20 gehalten. Die Luftlagerung 22 ist als eine Radiallagerung ausgeführt und kann nur radiale Lagerkräfte des Rollenkörpers 21 aufnehmen. Eine über den Faden 2.1 in der Führungsnut 28 erzeugte Axialkraft am Rollenkörper führt zu einer Auslenkung des Rollenkörpers 21 am Umfang der Lagerachs 20.
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Um eine über den Faden eingeleitete Zentrierwirkung an dem Rollenkörper 21 zu erhalten, ist im kurzen Abstand der Zentrierfadenführer 6.1 dem Rollenkörper 21 zugeordnet. Wie aus der Darstellung in 3 hervorgeht, ist der Zentrierfadenführer 6.1 im Fadenlauf der Umlenkrolle 5.1 vorgeordnet. Der Zentrierfadenführer 6.1 weist zur Führung des Fadens einen U-förmigen Keramikeinsatz 33 auf, der in einem Führungskörper 35 eingebettet ist. Der Führungskörper 35 ist fest an dem Träger 7 angeordnet.
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Wie in den Darstellungen in 3 und 4 gezeigt, ist die axiale Beweglichkeit des Rollenkörpers 21 an der Lagerachse 20 durch zwei am Umfang der Lagerachse 20 gehaltene Anlaufringe 23.1 und 23.2 begrenzt. So ist am freien Ende der Lagerachse 20 ein erster Anlaufring 23.1 angeordnet, der mit einem Abstand zu einer Stirnseite 26.1 des Rollenkörpers 21 eine Anlaufseite 27.1 bildet. Der Abstand zwischen der Stirnseite 26.1 des Rollenkörpers 21 und der Anlaufseite 27.1 des Anlaufringes 23.1 liegt im Bereich von 0.1 bis 5 mm.
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Die Anlaufseite 27.1 des Anlaufringes 23.1 weist einen vorzugsweise rotationssymmetrischen am Umfang der Lagerachse 20 ausgebildeten Einschnitt 25.1 auf, der durch einen äußeren Kragen 24.1 begrenzt ist. Der Kragen 24.1 bildet somit den Anschlag an der Anlaufseite 27.1 für die Stirnseite 26.1 des Rollenkörpers 21. Zur Fixierung des Anlaufringes 23.1 ist am Ende der Lagerachse ein Haltemittel 32 vorgesehen.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Rollenkörpers 21 ist ein zweiter Anlaufring 23.2 vorgesehen. Der zweite Anlaufring 23.2 ist ebenfalls mit einem Abstand zu einer Stirnseite 26.2 des Rollenkörpers 21 angeordnet. Der Abstand zwischen einer Anlaufseite 27.2 des Anlaufringes 23.2 und der Stirnseite 26.2 des Rollenkörpers 21 ist vorzugsweise in der gleichen Größenordnung ausgeführt, wie an der gegenüberliegenden Seite des Rollenkörpers 21. Der Anlaufring 23.2 weist an seiner Anlaufseite 27.2 ebenfalls einen Einschnitt 25.2 auf, der durch einen äußeren umlaufenden Kragen 24.2 begrenzt ist. Der Anlaufring 23.2 ist am Umfang der Lagerachse 20 befestigt.
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Bei den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein der Wickelstelle 1.1 zugeführter Faden durch den Zentrierfadenführer 6.1 und der Umlenkrolle 5.1 geführt. Im Betrieb wird hierzu der Umlenkrolle 5.1 eine Druckluft zur Aktivierung der Luftlagerung 22 über den Luftanschluss 31 dem Luftkanal 30 zugeführt. Über die Bohrungsreihen 29 gelangt die Druckluft in den zwischen dem Rollenkörper 21 und der Lagerachse 20 gebildeten Lagerspalt 34. Der dabei kontinuierlich erzeugte Blasstrom wird an den Stirnseiten 26.1 und 26.2 des Rollenkörpers 21 aus dem Lagerspalt 34 ausgeblasen und gelangt in die durch die Einschnitte 25.1 und 25.2 gebildeten Freiräume der Anlaufringe 23.1 und 23.2. Je nach Größe des Abstandes zwischen den Stirnseiten 26.1 und 26.2 und den Anlaufseiten 27.1 und 27.2 können sich dabei geringe Druckdifferenzen gegenüber der Umgebung einstellen, die einen Zentriereffekt an dem Rollenkörper 21 auslösen. Bei größeren Abständen ist dieser Effekt jedoch zu vernachlässigen. Die wesentliche Zentrierwirkung an dem axial beweglichen Rollenkörper 21 wird durch die Fadenführung des Zentrierfadenführers 6.1 erreicht. Insoweit treten an dem Rollenkörper 21 im wesentlichen nur die durch die radiale Luftlagerung 22 bedingten Reibverluste auf. Die Kombination der radial gelagerten Umlenkrolle 5.1 mit dem stationären Zentrierfadenführer 6.1 ermöglicht somit eine reibungsarme Umlenkung des Fadens zur Einleitung in die Wickelstelle 1.1.
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Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die benachbarten Umlenkrollen 5.2 bis 5.5 und die benachbarten Zentrierfadenführer 6.2 bis 6.5 identisch ausgeführt, so dass die vorgenannte Beschreibung auch für die Wickelstellen 1.2 bis 1.5 gilt.
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Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind den Wickelstellen 1.1 bis 1.5 eine angetriebene Galette 23 zugeordnet, die seitlich neben der Aufspulmaschine gehalten ist, so dass die Fäden 2.1 bis 2.5 durch eine im wesentlichen horizontal ausgerichtete Fadenführung ohne größere Aufspreizung den Zentrierfadenführern 6.1 bis 6.5 der Wickelstellen 1.1 bis 1.5 zugeführt werden können. Die Galette 23 wird dabei üblicherweise durch einen Galettenantrieb angetrieben, wobei die Umfangsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich den Wickelgeschwindigkeiten in den Wickelstellen 1.1 bis 1.5 ist. An den nachgeordneten Umlenkrollen 5.1 bis 5.5 werden die Fäden um 60° bis 90° umgelenkt und in die zugeordneten Wickelstellen 1.1 bis 1.5 geführt. Durch die reibungsarme Lagerung der Umlenkrollen wird der Rollenkörper allein durch die laufenden Fäden angetrieben. Selbst Fäden mit sehr feinen Titern können im wesentlichen schlupffrei durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Separiereinrichtung 3 in die Wickelstellen 1.1 bis 1.5 geführt werden.
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Die in dem Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 dargestellten Rollenkörper lassen sich vorteilhaft auch ohne axial begrenzte Beweglichkeit am Umfang der Lagerachse halten. So würde es aus Sicherheitsgründen ausreichen, nur am freien auskragenden Ende der Lagerbuchse einen Anlaufring anzuordnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005009342 A1 [0002]
