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Die Erfindung betrifft eine Aufspulvorrichtung zum Wickeln von einem Faserstrang zu einer Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Aufspulvorrichtungen zum Wickeln eines Faserstrangs in Form eines thermoplastischen Bändchens, multifilen Fadens oder eines Monofilaments werden zu einer Mehrzahl in Textilmaschinen oder Extrusionsanlagen eingesetzt, um am Ende eines Herstellungsprozesses oder eines Behandlungsprozesses den Faserstrang kontinuierlich zu einer Spule aufzuwickeln. Dabei weisen derartige Aufspulvorrichtungen mehrere Hilfseinrichtungen auf, um nach Fertigstellung einer Spulenwicklung einen automatisierten Spulenwechsel durchzuführen, so dass der Eingriff einer Bedienperson zum Spulenwechseln nicht erforderlich wird.
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Eine derartige Aufspulvorrichtung zum Wickeln eines Faserstrangs zu einer Spule ist beispielsweise aus der
WO 2015/055399 A2 bekannt.
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Die bekannte Aufspulvorrichtung weist einen Spulenhalter auf, der gabelförmig ausgebildet ist und schwenkbar in einem Maschinengestell gehalten wird. An dem freien Ende der Spulenhalterarme sind Spannteller vorgesehen, um eine Spulhülse zur Aufnahme einer Spule zu fixieren. Dabei lässt sich der Spulenhalter zu Beginn einer Spulenwicklung in einer Betriebsstellung halten, in welcher der Spulenhalter mit einer Andrückwalze zusammenwirkt. Durch eine vorgeordnete Changiereinrichtung wird der Faserstrang derart verlegt, dass die Spule mit einer Kreuzwicklung gewickelt wird. Der Antrieb der Spule erfolgt dabei über die Spannteller, von denen zumindest einer mit einem Elektromotor gekoppelt ist.
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Nach Fertigstellung der Spulenwicklung lässt sich der Spulenhalter aus der Betriebsstellung in eine Lösestellung führen, um die fertig gewickelte Spule an einer Spulenablage abzugeben. Die Spulenablage liegt an einer gegenüberliegenden Maschinenlängsseite. Hierbei wird der Faden durch die Changiereinrichtung in eine vorbestimmte Wechselposition geführt, um während der Schwenkbewegung des Spulenhalters von einer Injektoreinrichtung übernommen zu werden. Die Injektoreinrichtung weist hierzu ein Schneidmittel und einen Saugstutzen auf, um nach dem Durchtrennen des Faserstrangs diesen aufzunehmen und kontinuierlich einem Abfallbehälter zuzuführen. Nun wird die fertig gewickelte Spule aus dem Spulenhalter gelöst und durch eine neue Spulhülse ersetzt. Danach lässt sich der Spulenhalter wieder in die Betriebsstellung verschwenken, so dass mit Hilfe von Fangeinrichtungen der Faden an einer neuen Spulhülse gefangen und zu einer neuen Spule gewickelt werden kann.
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Um den automatisierten Spulenwechsel ausführen zu können, ist ein Durchtrennen und Aufnehmen des Faserstrangs durch die Injektoreinrichtung zwingend erforderlich. Nun wurde im praktischen Einsatz festgestellt, dass sehr unterschiedliche Faserstränge hergestellt und zu Spulen gewickelt werden müssen. Insbesondere bei beschichteten Multifilamenten, die besonders biegesteif und starr ausgebildet sind, ergaben sich Schwierigkeiten insbesondere beim Absaugen des Faserstrangs. Der relativ biegesteife und starre Faserstrang legte sich lediglich an eine Saugöffnung der Injektoreinrichtung an.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Aufspulvorrichtung derart weiterzubilden, dass unabhängig von dem Material des Faserstrangs ein sicherer Spulenwechsel ohne Eingriff einer Bedienperson gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Injektoreinrichtung eine schlitzförmige Saugöffnung aufweist, die sich in Fadenlaufrichtung des auf die Spule auflaufenden Faserstrangs erstreckt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass zum einen die an der Saugöffnung erzeugte Saugströmung stark konzentriert und gerichtet auftreten kann. Zum anderen wird das Eintauchen des Faserstrangs nach dem Durchtrennen wesentlich erleichtert. Durch die parallel zum Faserstrang ausgerichtete schlitzförmige Saugöffnung können auch sehr steife Faserstränge sicher erfasst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Saugöffnung mit einem rechteckigen Öffnungsquerschnitt ausgeführt, der eine Öffnungsbreite im Bereich von 1 mm bis 5 mm aufweist. Damit lassen sich sowohl feine als auch dicke Faserstränge bei üblichem Injektordrücken sicher aufnehmen.
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Um eine ausreichende Öffnungslänge der Saugöffnung zur Aufnahme biegesteifer Faserstränge zu erhalten, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung die Saugöffnung trichterförmig mit nach außen hin zunehmender Öffnungslänge ausgebildet und weist einen Öffnungswinkel im Bereich von 40° bis 75° auf. So lassen sich Öffnungslängen an der Saugöffnung von über 30 mm realisieren, um das Eintauchen eines geschnittenen Endes des Faserstrangs zu begünstigen.
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Damit nach dem Durchtrennen des Faserstrangs das freiwerdende Ende des Faserstrangs unmittelbar von der Saugströmung der Saugöffnung erfasst werden kann, ist des Weiteren vorgesehen, dass die Saugöffnung teilweise von einem Schneidmittel überdeckt ist, welches sich mit einem Messer quer zur Saugöffnung erstreckt. Damit wird unmittelbar der Faserstrang an der Saugöffnung durchtrennt.
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Zur Führung des Faserstrangs und insbesondere zur Durchführung eines Schnittes beim Trennen des Faserstrangs ist die Weiterbildung besonders vorteilhaft, bei welcher die Saugöffnung in einem nicht vom Schneidmittel abgedecktem Teilbereich durch einen Ausschnitt derart begrenzt ist, dass das Messer eine Anlaufkante für den Faserstrang bildet. So sind keine zusätzlichen Hilfseinrichtungen erforderlich, um den Faserstrang dem Messer zuzuführen. Allein durch eine Schwenkbewegung des Spulenhalters lässt sich so der von der gewickelten Spule ablaufende Faserstrang selbsttätig in der Injektoreinrichtung durchtrennen und absaugen.
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Um nach Möglichkeit mehrere Varianten der Saugöffnung in der Aufspulvorrichtung nutzen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Saugöffnung in einem Adapter ausgebildet ist, der an einem Injektorgehäuse derart befestigt ist, dass die Saugöffnung mit einem Saugkanal in dem Injektorgehäuse verbunden ist. Damit besteht die Möglichkeit, dass durch Auswechseln des Adapters die Saugöffnung an der Injektoreinrichtung schnell änderbar ist.
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Zur Erzeugung der Saugströmung an der Saugöffnung wird dabei ein Druckluftanschluss bevorzugt unmittelbar unterhalb des Adapters am Injektorgehäuse ausgebildet. Damit sind kurze Längen zur Erzeugung der Saugströmung gewährleistet.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung,
- 2 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1,
- 3 schematisch eine Querschnittsansicht einer Injektoreinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1,
- 4 schematisch eine Draufsicht der Injektoreinrichtung aus 3,
- 5 und 6 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 in unterschiedlichen Betriebssituationen bei einem Spulenwechsel.
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In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung zum Wickeln eines Faserstrangs zu einer Spule schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. In 1 ist das Ausführungsbeispiel in einer Vorderansicht und in 2 in einer Seitenansicht gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel weist einen Spulenhalter 1 auf, der gabelförmig ausgebildet ist und zwei im Abstand zueinander angeordnete Spulenhalterarme 1.1. und 1.2. aufweist. Der Spulenhalter 1 ist innerhalb eines hier nicht dargestellten Maschinengestells durch eine Schwenkachse 2 gehalten und lässt sich über einen Aktor 5 um die Schwenkachse 2 herum verschwenken. An den freien Enden der Spulenhalterarme 1.1 und 1.2. ist jeweils an einer Innenseite ein Spannteller 3.1 und 3.2 angeordnet, die zwischen sich eine Spulhülse 19 spannen. Dem Spannteller 3.1 ist an dem Spulenhalter 1 ein Spulenantrieb 4 zugeordnet, um die Spulenhülse 19 während des Wickelns eines Faserstrangs anzutreiben.
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Zum Wickeln einer Spule 16 wird der Spulenhalter 1 in einer Betriebsstellung gehalten, in welcher der Spulenhalter 1 mit einer Kontaktwalze 6 zusammen wirkt. Die Spule 16 wird dabei mit Kontakt zu der Kontaktwalze 6 gehalten. Um ein Anwachsen der Spule 16 zu ermöglichen, wird dann der Spulenhalter 1 um die Schwenkachse 2 verschoben.
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Der Kontaktwalze 6 sind im Fadenlauf eine Changiervorrichtung 7, eine Umlenkstange 12 und eine Fadenführungsrolle 13 vorgeordnet. Die Fadenführungsrolle 13 bildet den Anfang eines so genannten Changierdreiecks, in welchem ein Faserstrang durch einen Changierfadenführer 8 der Changiervorrichtung 7 hin- und hergeführt wird. Der Faserstrang ist hier mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet und könnte durch ein oder mehrere Folienbändchen, ein oder mehrere multifile Fäden oder durch ein oder mehrere Monofile gebildet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Fadenführungsrolle 13 ein Kraftmessmittel 14 zugeordnet, um an dem zulaufenden Bändchen 15 eine Fadenzugkraft zu messen. Das Kraftmessmittel 14 ist mit einer Steuereinheit 11 verbunden, die ebenfalls mit dem Spulenantrieb 4 gekoppelt ist. Somit lässt sich in Abhängigkeit von einer Wickelspannung die Umfangsgeschwindigkeit der Spule 16 über den Spulenantrieb 4 steuern.
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Zwischen der Fadenführungsrolle 13 und der Changiervorrichtung 7 ist die gekrümmte Umlenkstange 12 vorgesehen, um einen Geschwindigkeitsausgleich während der Changierung an dem Faserstrang zu erhalten.
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Der Changierantrieb 9 der Changiervorrichtung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel zum Antreiben des Changierfadenführers 8 durch eine Kehrgewinderolle 9.2 und einen Elektromotor 9.1 gebildet. Dabei ist der Changierfadenführer 8 innerhalb einer hier nicht dargestellten Nut am Umfang der Kehrgewindewelle 9.2 geführt. Die Kehrgewindewelle 9.2 ist einer Sensoreinrichtung 10 zugeordnet, um die Position des Changierfadenführers 8 innerhalb eines Changierhubes zu bestimmen. Die Sensoreinrichtung 10 sowie der Elektromotor 9.1 sind mit der Steuereinheit 11 gekoppelt.
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Die Kontaktwalze 6 ist in dem Maschinengestell frei drehbar gelagert. Auf der zur Changiervorrichtung 7 gegenüberliegenden Seite der Kontaktwalze 6 ist eine Injektoreinrichtung 17 angeordnet. Die Injektoreinrichtung 17 weist ein Schneidmittel 17.1 und eine Saugöffnung 17.2 auf, um während eines Spulenwechsels den Faserstrang zu durchtrennen und kurzzeitig zu einem Abfallbehälter zu führen. Der Aufbau der Injektoreinrichtung 17 wird nachfolgend noch näher erläutert.
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Oberhalb des Spulenhalters 1 ist ein Hülsenmagazin 18 zur Aufnahme mehrerer Spulhülsen 19 angeordnet. Das Hülsenmagazin 18 wirkt mit einem Hülsenaktor 20 zusammen, um je nach Bedarf eine der Spulhülsen 19 dem Spulenhalter 1 zuzuführen.
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Um einen automatisierten Spulenwechsel ausführen zu können, ist auf einer zur Changiervorrichtung 7 gegenüberliegenden Seite des Maschinengestells eine Spulenablage 21 ausgebildet. Die Spulenablage 21 weist eine Abrollbahn 22 auf, um eine Spule 16 nach Freigabe durch den Spulenhalter 1 zum Abräumen bereit zu halten. Zur Ablage einer Spule 16 wird der Spulenhalter 1 zwischen der Betriebsposition in eine Löseposition verschwenkt. Durch Öffnen zumindest eines der Spannteller 3.1 oder 3.2 lässt sich somit die Spule 16 der Spulenablage 21 übergeben. Vor dem Lösen der Spule 16 aus dem Spulenhalter 1 ist es jedoch erforderlich, dass der kontinuierlich zulaufende und am Umfang der Spule aufwickelnde Faserstrang 15 durchtrennt und der zulaufende Faserstrang 15 abgesaugt wird. Dann kann die Spule durch den Spulenantrieb 4 gebremst und anschließend gelöst werden.
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Um jede Art von Fasersträngen sicher zu durchtrennen und abzusaugen weist die Injektoreinrichtung 17 eine schlitzförmige Saugöffnung 17.2 auf. In den 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Injektoreinrichtung 17 in mehreren Ansichten dargestellt. In 3 ist die Injektoreinrichtung 17 in einer Querschnittsansicht und in 4 in einer Draufsicht ohne Schneidmittel gezeigt. Insoweit kein ausführlicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Die Injektoreinrichtung 17 weist ein Injektorgehäuse 24 auf, das vor einem mittleren Saugkanal 26 durchdrungen wird. An einem Blasende des Injektorgehäuses 24 ist eine Abfallleitung 29 angeschlossen, die mit einem hier nicht näher dargestellten Abfallbehälter verbunden ist. Einem gegenüberliegenden Saugende ist das Injektorgehäuse 24 mit einem Adapter 23 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Adapter 23 und dem Injektorgehäuse 24 ist bevorzugt lösbar ausgeführt, um den Adapter 23 auswechseln zu können. In dem Adapter 23 ist ein trichterförmiger Saugschlitz 27 ausgebildet, der den Adapter 23 vollständig durchdringt. Der Saugschlitz 27 verjüngt sich zum Injektorgehäuse 24 hin und ist mit dem Saugkanal 26 verbunden. Am gegenüberliegenden Ende bildet der Saugschlitz 27 die schlitzförmige Saugöffnung 17.2.
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Wie insbesondere aus der Darstellung in 4 hervorgeht, die eine Draufsicht des Adapters 23 zeigt, weist die Saugöffnung 17.2 einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf, der eine Öffnungsbreite aufweist. Die Öffnungsbreite ist in 4 mit dem kleinen Buchstaben b gekennzeichnet. Die Öffnungsbreite b der Saugöffnung liegt im Bereich von 1 mm bis 5 mm vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 4 mm.
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Wie aus der Darstellung in 3 hervorgeht, wird eine Öffnungslänge der Saugöffnung 17.2 durch einen Öffnungswinkel des trichterförmigen Saugschlitzes 27 bestimmt. Der Öffnungswinkel ist in 4 mit dem Kennbuchstaben α gekennzeichnet. Um eine ausreichende Öffnungslänge zur Aufnahme des Faserstranges zu erhalten, liegt der Öffnungswinkel α vorzugsweise im Bereich von 40° bis 75°. Somit können Saugöffnungen mit einer Öffnungslänge im Bereich > 30 mm realisiert werden.
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An der Oberseite des Adapters 23 ist das Schneidmittel 17.1 angeordnet. Das Schneidmittel 17.1 weist hierzu einen Messerhalter 31 und ein an dem Messerhalter 3.1 gehaltenes Messer 32 auf. Der Messerhalter 31 ist an dem Adapter 23 derart angeordnet, dass das Messer 32 sich quer zur Saugöffnung 17.2 erstreckt. Dabei wird die Saugöffnung 17.2 in einem Teilbereich durch die Messerhalter 31 abgedeckt, wobei die Messerhalter 31 teilweise einen Trennschlitz im Bereich der Saugöffnung 17.3 aufweist. In dem nicht von dem Messerhalter 31 abgedeckten Bereich der Saugöffnung 17.2 weist der Adapter 23 einen Ausschnitt 28 auf, so dass die Saugöffnung 17.2 sich unterhalb des Messers 32 erstreckt. Das Messer 32 bildet dabei eine Anlaufkante für den Faserstrang, um ein selbsttätiges Durchtrennen des Faserstrangs zu erhalten.
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Hierbei ist der Einbau der Injektoreinrichtung 17 im Bereich des Spulenhalters 1 derart, dass sich die schlitzförmige Saugöffnung 17.2 in Fadenlaufrichtung des auf die Spule 16 auflaufenden Faserstrangs 15 erstreckt. So wird die Position des Faserstrangs 15 beim Spulenwechsel durch die Changiereinrichtung 7 derart fixiert, dass die Saugöffnung 17.2 und der positionierte Changierfadenführer 8 in einer Fadenlaufebene liegen. Insoweit wird die Position des Changierfadenführers 8 zum Spulenwechsel in Abhängigkeit von der Lage der Saugöffnung 17.2 bestimmt.
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Wie aus der Darstellung in 3 weiter hervorgeht, ist an dem Injektorgehäuse 24 unmittelbar unterhalb des Adapters 23 ein Druckluftanschluss 25 ausgebildet. Der Druckluftanschluss 25 ist mit einer Druckluftleitung 30 verbunden. Über den Druckluftanschluss 25 wird eine Druckluft in den Saugkanal 26 zum Blasende hin eingeleitet.
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In den 5 und 6 ist das Ausführungsbeispiel aus 1 und 2 in unterschiedlichen Betriebsituationen gezeigt, aus denen die Funktion der Injektoreinrichtung 17 hervorgeht. So wird beim Einleiten eines Spulenwechsels zunächst der Changierfadenführer 8 durch die Changiervorrichtung 7 in eine Wechselposition geführt, die auf die Saugöffnung 17.2 der Injektoreinrichtung 17 abgestimmt ist. In dieser Phase wird die Spule 16 weiter angetrieben und der Faserstrang wird als Wulst am Umfang der Spule 16 gewickelt. Nun wird der Spulenhalter 1 aus der Betriebsstellung in die Lösestellung geführt. Diese Situation ist in 5 dargestellt.
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Bei fortschreitender Schwenkbewegung des Spulenhalters 1 wird der auf die Spule 16 auflaufende Fahrerstrang 15 in die Injektoreinrichtung 17 geführt, wobei der Faserstrang an dem Messer 32 durchtrennt wird. Dass sich dabei bildende Ende des zulaufenden Faserstrangs wird unmittelbar von der Saugöffnung 17.2 und der darin erzeugten Saugströmung erfasst und in den Saugschlitz 27 eingezogen. Über den Saugschlitz 27 gelangt das Ende des Faserstrangs in den Saugkanal 26 und wird über die Abfallleitung 29 zu einem Abfallbehälter geführt. Diese Situation ist in der 6 dargestellt. Hierbei hat der Spulenhalter 1 die Spule 16 bereits an der Spulenablage 21 abgegeben und erhält nun über das Hülsenmagazin 18 eine neue Spulhülse. Der Spulhalter 1 wird zusammen mit der neuen Spulhülse 19 zurück in die Betriebsstellung geführt, sodass durch eine Fangeinrichtung der zulaufende Faserstrang neu eingewickelt und zur Spule 16 gewickelt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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