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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen ist aus der
US 8 128 017 B2 bekannt.
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Die bekannte Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens wird insbesondere bei der Herstellung von Glasfäden eingesetzt. Hierbei werden die Fäden unmittelbar beim Aufwickeln von einer Spinndüse abgezogen. Damit der Extrusionsvorgang beim Spinnen des Fadens möglichst kontinuierlich erfolgen kann, weist die bekannte Vorrichtung zwei Spulspindeln auf, die von einem Spulrevolver gehalten sind. Der Spulrevolver ist in einem Maschinengestell drehbar gelagert und führt die Spulspindeln abwechselnd in einen Aufspulbereich und einen Wechselbereich. In dem Aufspulbereich werden an der Spulspindel ein oder mehrere Fäden gleichzeitig zu Spulen gewickelt. In dem Wechselbereich lassen sich die fertig gewickelten Spulen von der Spulspindel abnehmen und durch Spulhülsen zur Aufnahme einer neuen Spule ersetzen.
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Zur Bildung der Spulen ist es erforderlich, dass der Faden über eine vorbestimmte Spulenbreite hin und her geführt wird. Hierzu ist der im Aufspulbereich angeordneten Spulspindel eine Changiereinrichtung zugeordnet, die den Faden in axialer Richtung der Spule hin und her führt. Damit die an dem Faden erzeugte Auslenkung möglich in einem relativ engen Bereich gehalten wird, wird durch die Changiereinrichtung eine erste Changierbewegung an dem Faden erzeugt. Diese Changierbewegung ist jedoch in ihrer Hublänge kleiner als die vorbestimmte Spulenbreite. Um den Faden über die gesamte Breite der Spule ablegen zu können, wird die Spulspindel an dem Spulrevolver durch einen Linearantrieb hin und her geführt, so dass die Spulspindel eine zweite Changierbewegung ausführt. Jede der Spulspindeln ist somit mit einem separaten Liniarantrieb gekoppelt, der die Spulspindel in dem Aufspulbereich axial verschiebt. Die Spulspindeln werden dabei durch separate Spulenantriebe mit im Wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Soweit ist es erforderlich, dass die Changiereinrichtung nach jedem Spulenwechsel mit einem der Linearantriebe zur Verschiebung der Spulspindel zusammenwirken muss. Hierzu ist jeweils vor jedem Spulbeginn eine erneute Synchronisierung der beiden Changierbewegungen erforderlich.
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Im Stand der Technik sind jedoch auch Vorrichtungen zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen bekannt, bei welcher die erste und auch die zweite Changierbewegung durch eine Changiereinrichtung ausgeführt werden. So ist aus der
US 7,866,590 B2 eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen bekannt, bei welcher die Changiereinrichtung durch mehrere an einer Flyerwelle angeordnete Flyerflügel gebildet sind. Durch Rotation der Flyerwelle wird der Faden gleitend an den Flyerflügeln in einer hin und her Bewegung geführt, so dass damit eine erste Changierbewegung durchgeführt wird. Um eine für die Spulenbreite erforderliche Ablagebreite des Fadens zu erhalten, wird die Flyerwelle durch einen Linearantrieb axial hin und her geführt. Damit entfällt eine ständige Neusynchronisierung der beiden Changierbewegungen, da der Drehantrieb der Flyerwelle und der Linearantrieb der Flyerwelle synchron betrieben werden können. Hierbei führt die axiale Verschiebung der Flyerwelle jedoch dazu, dass der zulaufende Faden eine größere Auslenkung erhält. Insbesondere bei der Herstellung von Glasfäden können dadurch leichte Titerschwankungen beim Abziehen der Glasfäden von den Spinndüsen resultieren.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass einerseits größere Auslenkungen durch die Changierbewegung an den Fäden vermieden werden und andererseits keine ständigen Neujustierungen der Changierbewegungen erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spulspindeln an dem Spulrevolver derart axial verschiebbar ausgebildet sind, dass jede der Spulspindeln abwechselnd in dem Aufspulbereich zum Durchführen der zweiten Changierbewegung mit dem Linearantrieb kuppelbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass der Linearantrieb ortsfest ausgebildet werden kann und direkt mit Changiereinrichtung kombinierbar ist. Damit lässt sich zudem der Steuerungsaufwand beim Aufwickeln des Fadens minimieren. Die Aufteilung der Changierbewegung zwischen der Changiereinrichtung und der Spulspindel bleibt vorteilhaft erhalten, so dass die Auslenkung des Fadens durch die Changiereinrichtung auf einen Mindesthub begrenzt ist. Da die zweite Changierbewegung trotz wechselnder Spulspindel durch ein und denselben Linearantrieb ausgeführt werden kann, lassen sich die Spulen mit im Wesentlichen gleichmäßigen Fadenablagen und Kreuzungswinkeln realisieren. Die Spulen weisen somit an jeder Spulspindel im Wesentlichen eine identische Spulendichte auf.
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Um mit möglichst wenigen Hilfsmitteln eine Anbindung zwischen den Spulspindeln und dem Linearantrieb zum Durchführen der zweiten Changierbewegung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Linearantrieb ein Koppelglied aufweist und bei welcher den Spulspindeln jeweils ein separates Anschlussglied zugeordnet ist, wobei durch eine Drehbewegung des Spulrevolvers das Anschlussglied mit dem Koppelglied kuppelbar und/oder lösbar ist. So lässt sich die bei einem Spulenwechsel erforderliche Drehbewegung des Spulrevolvers direkt dazu nutzen, um die Spulspindel mit dem Linearantrieb zu verbinden.
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Hierbei hat sich insbesondere die Ausführung bewährt, bei welcher das Koppelglied einen Bahnabschnitt einer Kulisse aufweist und bei welcher das Anschlussglied einen Nutenstein aufweist, welcher in der Kulisse führbar ist. Somit besteht sogar die Möglichkeit, dass im Aufspulbereich die Spulspindel trotz der axialen Verschiebung in einem vorbestimmten Winkelbereich durch den Spulrevolver führbar bleibt. Der Winkelbereich des Bahnabschnittes der Kulisse bestimmt dabei den Drehwinkelbereich des Spulrevolvers, in welchem eine Verbindung zwischen der Spulspindel und dem Linearantrieb gewährleistet ist.
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Damit durch einfache Drehbewegungen die Spulspindeln abwechselnd mit dem Linearantrieb koppelbar sind, ist des Weiteren vorgesehen, dass pro Spulspindel der Nutenstein aufragend durch einen Halter am Umfang der Spulspindel gehalten ist. So lässt sich der Nutenstein gleitend in die Kulisse eintauchen. Dabei ist der Bahnabschnitt der Kulisse parallel zur Umfangsrichtung des Spulrevolvers ausgerichtet, so dass jede der Spulspindeln von einer vorbestimmten Positionen beim Wechsel aus dem Wechselbereich in den Aufspulbereich in einfacher Art und Weise mit dem Linearantrieb kuppelbar ist.
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Der Bahnabschnitt der Kulisse erstreckt sich dabei über einen Bereich eines Drehwinkels des Spulrevolvers, welcher die Positionen der Spulspindeln innerhalb des Aufspulbereichs abdeckt.
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Zur Ausführung einer gleichmäßigen zweiten Changierbewegung durch die Spulspindeln ist der Linearantrieb bevorzugt als ein Spindelantrieb ausgebildet, bei welcher eine Spindel durch einen Elektromotor mit wechselnder Drehrichtung antreibbar ist. Somit können auch Spulspindeln mit lang auskragenden Spannfuttern zum Wickeln mehrerer Fäden eine gleichmäßige Changierbewegung ausführen.
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Um die Antriebe gegenüber dem Arbeitsbereich zum Wickeln der Fäden abzuschirmen ist des Weiteren vorgesehen, dass der Linearantrieb gemeinsam mit zwei Spulantrieben der Spulspindeln auf einer Antriebsseite des Spulrevolvers angeordnet ist. Somit kann das Maschinengestell vorteilhaft zur Abschirmung genutzt werden.
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Zur Durchführung der ersten Changierbewegung an dem Faden ist die Changiereinrichtung bevorzugt durch eine angetriebene Flyerwelle mit wenigsten einem Flyerflügel ausgebildet. Damit lässt sich der Faden durch eine relative Gleitbewegung ohne festen Halt relativ sanft hin und her führen.
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Insbesondere zur Bildung besonderer Spulformen ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher ein zweiter Linearantrieb vorgesehen ist, durch welchen die Flyerwelle in axialer Richtung der Flyerwelle verschiebbar ist. Damit kann überlagert eine dritte Changierbewegung ausgeführt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch den zweiten Linearantrieb den Faden in einem Bereich zu positionieren, der außerhalb des Spulbereichs der Spule liegt, beispielsweise um eine Fadenreserve zu wickeln
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens werden nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 schematisch eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickelns eines Fadens.
- 2 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1.
- 3 schematisch eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels aus 1.
- 4 schematisch einen Ausschnitt der Darstellung aus 2 während des Aufwickelvorgangs.
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In den 1, 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu Spulen in mehreren Ansichten dargestellt. In 1 ist schematisch eine Vorderansicht, in 2 eine Seitenansicht und in 3 eine Rückansicht gezeigt. Insoweit kein ausführlicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel weist ein Maschinengestell 1 auf, in welchem ein Spulenrevolver 2 drehbar gelagert ist. Der Spulenrevolver 2 ist mit einem hier nicht dargestellten Drehantrieb gekoppelt. An dem Spulenrevolver 2 sind zwei Spulspindeln 3.1 und 3.2 um jeweils 180° versetzt zueinander gehalten. Die Spulspindeln 3.1 und 3.2 lassen sich durch den Spulenrevolver 2 abwechselnd in einen Aufspulbereich zum Aufwickeln eines Fadens und in einen Wechselbereich zum Abnehmen der fertig gewickelten Spulen führen.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, weisen die Spulspindeln 3.1 und 3.2 an einer Betriebsseite des Maschinengestells 1 jeweils ein auskragendes Spannfutter 6 auf. Das Spannfutter 6 weist hier nicht näher dargestellte Spannmittel auf, um am Umfang des Spannfutters 6 eine Spulhülse 7 zu spannen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt so jede Spulspindel 3.1 und 3.2 an seinem Spanfutter 6 zwei hintereinander aufgesteckte Spulhülsen 7. Damit können gleichzeitig zwei Fäden 4 parallel nebeneinander zu Spulen 5 gewickelt werden. In der in 2 dargestellten Betriebssituation befindet sich die Spulspindel 3.1 an dem Spulrevolver 2 in dem Aufspulbereich und die Spulspindel 3.2 in dem Wechselbereich.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, sind an einer Antriebseite des Maschinengestells 1 den Spulspindeln 3.1 und 3.2 jeweils ein Spulantrieb 20.1 und 20.2 zugeordnet. So wird die Spulspindel 3.1 durch den Spulenantrieb 20.1 und die Spulspindel 3.2 durch den Spulantrieb 20.2 angetrieben.
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Die Spulspindeln 3.1 und 3.2 sind axial verschiebbar an dem Spulenrevolver 2 ausgebildet, über deren Funktion nachfolgend noch weitere Erläuterungen gegeben werden.
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Wie aus den Darstellungen in 1 und 2 hervorgeht, ist der Spulspindel 3.1 im Aufspulbereich eine Changiereinrichtung 10 zugeordnet. Die Changiereinrichtung 10 weist eine im Wesentlichen parallel zu dem Spannfutter 6 auskragende Flyerwelle 11 auf. An der Flyerwelle 11 sind pro Wickelstelle jeweils zwei Flyerflügel 12.1 und 12.2 angeordnet. Der Flyerwelle 11 ist auf der Antriebsseite des Maschinengestells 1 ein Wellenmotor 21 zugeordnet. Die Flyerflügel 12.1 und 12.2 weisen jeweils einen geformten Führungsbügel auf, die als ein drahtähnliches Gebilde den Faden 4 entlang gleitend führen. Die Führungsbügel der Flyerflügel 12.1 und 12.2 sind direkt an der Flyerwelle 11 gehalten
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Es ist jedoch auch möglich, die Führungsbügel über Flügelträger an der Flyerwelle 11 zu halten. Die Führungsbügel der Flyerflügel 12.1 und 12.2 können hierbei aus Messing oder speziellem Kunststoff bestehen.
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Zur Ausführung einer ersten Changierbewegung wird so die Flyerwelle 11 rotierend durch den Wellenmotor 21 angetrieben, so dass der Faden 4 an den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 hin und her geführt wird. Hierbei tritt durch die Formgebung der Flyerflügel 12.1 und 12.2 jeweils eine Fadenumkehr ein. Der dabei durch die Flyerflügel 12.1 und 12.2 bewirkte Changierhub ist jedoch wesentlich kleiner als eine gesamte Spulenbreite der gewickelten Spulen 5.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, wird an der Spulspindel 3.1 eine zweite überlagerte Changierbewegung ausgeführt. Hierzu ist die Spulspindel 3.1 mit einem Linearantrieb 15 gekoppelt. Der Linearantrieb 15 besitzt hierfür ein Koppelglied 18, das mit einem an der Spulspindel 3.1 angebrachten Anschlussglied 19 derart zusammenwirkt, dass durch die Drehbewegung des Spulenrevolvers 2 das Anschlussglied 19 mit dem Koppelglied 18 koppelbar ist. Damit die Spulspindeln 3.1 und 3.2 abwechselnd mit dem Linearantrieb 15 koppelbar sind, weist die Spulspindel 3.2 ebenfalls ein Anschlussglied 19 auf. Durch die Drehbewegung des Spulrevolvers 2 lässt sich somit zunächst die Spulspindel 3.1 lösen, um dann die Spulspindel 3.2 mit seinen Anschlussglied 19 mit dem Koppelglied 18 des Linearantriebs 15 zu verbinden.
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Wie insbesondere aus den Darstellungen in 2 und 3 hervorgeht, ist das Koppelglied 18 in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Kulisse 18.1 und einen Kulissenträger 18.2 gebildet. Der Kulissenträger 18.2 ist an einer Spindel 17 geführt, die durch einen Elektromotor 16 mit wechselnder Drehrichtung antreibbar ist. Der Linearantrieb 15 ist somit als ein Spindelantrieb ausgeführt.
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Wie insbesondere aus der Darstellung in 3 hervorgeht, ist die Kulisse 18.1 in einem Bahnabschnitt 18.3 ausgebildet. Die Kulisse 18.1 und der Bahnabschnitt 18.3 erstrecken sich parallel zur Umfangsrichtung des Spulenrevolvers 2 und decken einen Drehwinkelbereich des Spulenrevolvers 2 ab, in welcher sich die Spulspindel 3.1 oder 3.2 während des Aufwickeln des Fadens 4 im Aufspulbereich aufhält.
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Zur Ankopplung ist das Anschlussglied 19 an den Spulspindeln 3.1 und 3.2 jeweils durch einen Nutenstein 19.1 gebildet, der aufragend an einem Halter 19.2 fest an der Spulspindel 3.1 bzw. 3.2 gehalten ist. Der Nutenstein 19.1 ist derart ausgelegt, dass durch Drehbewegung des Spulenrevolvers 2 dieser selbsttätig in die Kulisse 18.1 eintaucht und somit eine Verbindung zu dem Spindelantrieb 15 herstellt.
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Wie aus den Darstellungen im 1, 2 und 3 hervorgeht, ist oberhalb der Changiereinrichtung 10 eine Benetzungsreinrichtung 13 an dem Maschinengestellt 1 gehalten. Die Benetzungseinrichtung 13 weist zwei Düsen 14.1 und 14.2 auf, die unmittelbar oberhalb der Flyerflügel 12.1 und 12.2 gehalten sind. Die Düsen 14.1 und 14.2 sind mit einem auf der Antriebsseite des Maschinengestells 1 ausgebildeten Fluidanschluss 23 verbunden. So lässt sich über die Düsen 14.1 und 14.2 ein Benetzungsmittel zuführen, um insbesondere die Gleitreibung des Fadens 4 an den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 zu beeinflussen. Zusätzlich lässt sich das Fluid zum Kühlen der Kontaktbereiche zwischen dem Faden 4 und den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 nutzen. Insbesondere beim Aufwickeln von Glasfäden sind derartige Benetzungen, die vorzugsweise mit Wasser ausgeführt werden, besonders vorteilhaft.
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Wie aus den Darstellungen in 2 und 3 hervorgeht, ist auf der Antriebsseite ein zweiter Linearantrieb 22 vorgesehen, der mit der Flyerwelle 11 gekoppelt ist. Die Flyerwelle 11 ist in dem Maschinengestell 1 axial verschiebbar ausgeführt und lässt sich zur Positionierung des Fadens durch den zweiten Linearantrieb 22 verschieben. Der zweite Linearantrieb 22 wird dabei bevorzugt zur Ablage des Fadens 4 zu einer Fadenreserve außerhalb des Spulbereichs der Spule 5 genutzt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, mit dem zweiten Linearantrieb 22 eine überlagerte dritte Changierbewegung auszuführen, um spezielle Spulformen beim Aufwickeln des Fadens 4 an der Spule 5 zu erzeugen.
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Beim Aufwickeln des Fadens 4 zu einer Spule 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel die Flyerwelle 11 in einer vordefinierten axialen Position gehalten. Zur Erläuterung des Aufwickelvorgangs wird nachfolgend zu den 2 und der 4 Bezug genommen.
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In der 2 und der 4 ist jeweils eine Seitenansicht der im Aufspulbereich gehaltenen Spulspindel 3.1 schematisch gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel trägt die Spulspindel 3.1 an seinem Spannfutter 6 zwei Spulhülsen 7, um parallel zwei Fäden 4 zu Spulen 5 aufzuwickeln. Hierzu ist die Spulspindel 3.1 mit dem Linearantrieb 15 gekoppelt. Dabei ist das Anschlussglied 19 in Form des Nutensteins 19.1 in die Kulisse 18.1 des Koppelglieds 18 eingetaucht. Das Koppelglied 18 wird durch die Spindel 17 des Spindelantriebs 15 hin und her geführt. Hierzu wird die Spindel 17 durch den Elektromotor 16 mit wechselndem Drehsinn angetrieben. Gleichzeitig wird die Flyerwelle 11 durch den Flyermotor 21 rotiert, so dass pro Wickelstelle der Faden 4 an den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 gleitend hin und her geführt wird. So lässt sich der Faden 4 über die gesamte Spulenbreite der Spule 5 hin und her führen. In den 2 und 4 ist hierbei jeweils die Situation dargestellt, bei welcher eine Fadenablage am Ende der Spule 5 stattfindet.
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In der 2 ist die Situation gezeigt, bei welcher der Faden am rechten Spulenende der Spule 5 gewickelt wird. In dieser Situation ist die Spulspindel 3.1 am Spulrevolver 2 eingezogen. Der Faden 4 wird am rechten Umkehrpunkt der Changierflügel 12.1 und 12.2 geführt.
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In der 4 ist die Ablage des Fadens an dem linken Spulenende der Spule 5 gezeigt. Hier ist die Spulspindel 3.1 durch den Spindelantrieb 15 mit einem der Spulenbreite entsprechenden Schubweg ausgefahren. Der Faden 4 wird an den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 an dem linken Umkehrpunkt geführt. So wird der Faden 4 durch Überlagerung einer ersten Changierbewegung durch die Flyerwelle 11 und den Flyerflügeln 12.1 und 12.2 mit einer zweiten Changierbewegung durch die Spulspindel 3.1 kontinuierlich zur Spule 5 gewickelt.
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Sobald ein vorbestimmter Durchmesser der Spule 5 erreicht ist, erfolgt ein Spulenwechsel. Hierzu nimmt die Spulspindel 3.1 eine vorbestimmte Stellung beispielsweise wie in 2 dargestellt ist, die eingezogene Stellung ein. In dieser Stellung wird der Linearantrieb 15 deaktiviert und ein Drehantrieb des Spulenrevolvers 2 aktiviert. So lässt sich die Spulspindel 3.1 von dem Linearantrieb 15 lösen. Gleichzeitig wird die Spulspindel 3.2 mit dem Nutenstein 19.1 des Anschlussgliedes 19 in die Kulisse 18. der Koppelglieder 18 eingeführt.
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Das Trennen und Anwickeln der Fäden 4 an den neuen Spulhülsen 7 wird durch weitere hier nicht dargestellte Hilfseinrichtungen ausgeführt. Nun kann die neue Spulreise an der Spulspindel 3.2 mit überlagerter zweiter Changierbewegung starten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschinengestell
- 2
- Spulenrevolver
- 3.1,3.2
- Spulspindel
- 4
- Faden
- 5
- Spule
- 6
- Spannfutter
- 7
- Spulhülse
- 10
- Changiereinrichtung
- 11
- Flyerwelle
- 12.1,12.2
- Flyerflügel
- 13
- Benetzungseinrichtung
- 14.1,14.2
- Düse
- 15
- Linearantrieb
- 16
- Elektromotor
- 17
- Spindel
- 18
- Koppelglied
- 18.1
- Kulisse
- 18.2
- Kulissenträger
- 18.3
- Bahnabschnitt
- 19
- Anschlussglied
- 19.1
- Nutenstein
- 19.2
- Halter
- 20.1,20.2
- Spulantrieb
- 21
- Wellenmotor
- 22
- zweiter Linearantrieb
- 23
- Fluidanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8128017 B2 [0002]
- US 7866590 B2 [0005]
