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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pufferspule zur Aufnahme eines Filamentes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Mehrfachspulenschrank zum Aufspulen einer Anzahl von Filamenten auf jeweils eine Transportspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7.
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Aus der
DE 10 2009 026 849 B3 ist ein Mehrfachspulenschrank zum Aufspulen eines Spulgutes auf eine Transportspule bekannt, welche zwei Spulstationen und eine Wechseleinrichtung aufweist, wobei das Filament von der vollen Transportspule der ersten Spulstation durch die Wechseleinrichtung auf die zweite Spulstation mit einer leeren Transportspule geführt wird, sodass die volle Transportspule entnommen und gegen eine leere Transportspule getauscht werden kann.
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Aus der
DE 10 2011 000 590 B3 ist ein Mehrfachspulenschrank zum Aufspulen eines Spulgutes auf eine Transportspule bekannt, welche je Spulstation mindestens zwei Spindeln zur Aufnahme je einer Transportspule aufweist. Daher wird das Spulgut zunächst auf die auf der ersten Spindel befindliche Transportspule aufgewickelt und wenn diese voll ist, wird das Spulgut auf die Transportspule der zweiten Spindel geleitet. Nun kann die erste volle Transportspule gegen eine leere Transportspule gewechselt werden usw.
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Ein solcher Mehrfachspulenschrank ist zum Einen wegen der sehr komplexen Wechseleinrichtung kostenintensiv und störanfällig und zum Anderen werden zwei nebeneinander angeordnete Spulstationen benötigt, von denen eine permanent ungenutzt bleibt, was einen sehr hohen Platzbedarf erfordert.
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Auch sind Mehrfachspulenschränke bekannt, bei denen der Wechsel der Spule manuell erfolgt (nachfolgend manueller Mehrfachspulenschrank genannt), sodass eine Wechselspuleinrichtung entbehrlich ist. Diese manuellen Mehrfachspulenschränke können bei gleicher Größe deutlich mehr Transportspulen aufnehmen und so einen Teil der die durch den manuellen Wechsel anfallenden Mehrkosten kompensieren. Alternativ können die manuellen Mehrfachspulenschränke bei gleicher Spulenzahl sehr viel kleiner gebaut werden, sodass die freie Länge des Filamentes vom Extruder zur Transportspule kürzer wird, was wiederum einen weniger störanfälligen Betrieb bewirkt, sodass ein Teil der durch den manuellen Wechsel anfallenden Mehrkosten kompensiert werden kann. Damit der Wechsel der Transportspule manuell erfolgen kann, muss die Einlaufgeschwindigkeit des Filamentes auf maximam 180 m/min beschränkt werden, um Verletzungen des Bedieners zu vermeiden.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen manuellen Mehrfachspulenschrank der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einer höheren Einlaufgeschwindigkei betrieben werden kann.
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Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Pufferspule der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein manueller Mehrfachspulenschrank der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Pufferspule und dieses Mehrfachspulenschrankes sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter manueller Mehrfachspulenschrank hat den Vorteil, dass auf der ohnehin schon vorhandenen Hauptwickelwelle nun noch eine zweite Spule, nämlich eine Pufferspule gehalten ist, auf der das Filament aufgewickelt wird, während die volle Transportspule gegen eine leere Transportspule gewechselt wird. Somit entfällt die Notwendigkeit einer zweiten Spulstation, wodurch der Mehrfachspulenschrank entweder deutlich kleiner ausgeführt werden kann oder wodurch deutlich mehr Transportspulen parallel betrieben können.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Pufferspule die Einlaufgeschwindigkeit des Filamentes, je nach Dicke des Filamentes, auf bis zu 800 m/min gesteigert werden, wodurch die Effizienz des manuellen Mehrfachspulenschrankes signifikant erhöht wird.
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Der Wechsel einer Transportspule wird wie folgt ausgeführt: Sobald die Transportspule in der gewünschten Weise aufgefüllt ist, wird das Filament von einem Bediener per Hand in die Pufferspule umgeleitet. Anschließend wird das Filament durchtrennt und die volle Transportspule entnommen. Danach wird eine leere Transportspule auf der Hauptwickelwelle aufgebracht und das Filament wird wieder durch den Bediener von Hand von der Pufferspule auf die Transportspule zurückgeleitet, sodass fortan das Filament wieder auf die Transportspule aufgewickelt wird. Anschließend wird noch das zwischen der Pufferspule und der Transportspule befindliche Filament durchtrennt. Sobald diese Transportspule wieder voll ist, wird dieser Vorgang wiederholt. Dabei verbleibt das während des Wechselvorganges auf die Pufferspule aufgewickelte Filament dauerhaft auf dieser Pufferspule, bis die Pufferspule nach mehreren Wechselvorgängen voll ist. Erst jetzt wird auch die Pufferspule entnommen und gegen eine leere Pufferspule ersetzt, so dass das Filament außerhalb des Mehrfachspulenschrankes in aller Ruhe wieder von der Pufferspule entfernt werden kann.
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Entsprechend der Aufnahmekapazität der Pufferspule und in Abhängigkeit der Dicke des Filamentes können 30 bis 80 Wechselvorgänge durchgeführt werden, bis die Pufferspule voll ist und getauscht werden muss.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Pufferspule freilaufend auf der Hauptwickelwelle zu halten, weil hierdurch die Drehzahl der Pufferspule unabhängig von der Drehzahl der Transportspule eingestellt werden kann und weil hierdurch die Pufferspule auch festgestellt werden kann. Um einen störungsfreien Transport der vielen Filamente eines Mehrfachspulenschrankes vom Extruder zu der jeweiligen Transportspule zu gewährleisten, ist eine konstante Einlaufgeschwindigkeit des Filamentes wichtig. Weil sich aber der Wickeldurchmesser der Transportspule ändert, erfolgt eine Drehzahlanpassung der Transportspule, um die Einlaufgeschwindigkeit konstant zu halten. Damit auch die Drehzahl der Pufferspule entsprechend ihrem Füllstand an die Einlaufgeschwindigkeit angepasst werden kann, ist die Pufferspule freilaufend auf der Hauptwickelwelle gehalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pufferspule unabhängig von der Hauptwickelwelle angetrieben, insbesondere über einen separaten Elektroantrieb, der über einen Riemen mit der Pufferspule wirkverbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass über den eigenen Elektroantrieb die Drehzahl der Pufferspule unabhängig von der Transportspule an die Einlaufgeschwindigkeit des Filamentes angepasst werden kann.
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Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Pufferspule zur Anbringung an einem manuellen Mehrfachspulenschrank umfasst einen Spulenkern, eine Spulenwand, eine Seitenwand und eine Fangvorrichtung zum Einfangen des Filamentes, wobei der Spulenkern zum Mehrfachspulenschrank hin von der Seitenwand begrenzt wird, während der Spulenkern zu der Transportspule hin von der Spulenwand begrenzt wird. Der Spulenkern selbst ist so dimensioniert, dass hier die Filamente von 30 bis 80 Transportspulenwechseln aufgenommen werden können, dass heißt, der Spulenkern ist deutlich kürzer als der vergleichbare Spulenkern der Transportspule.
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Die Fangvorrichtung unterstützt das Wechseln des Filamentes von der Transportspule auf die Pufferspule und weist vorteilhafterweise eine umlaufende Fangfläche auf, die sich radial an die Spulenwand und/oder die Seitenwand anschließt, wobei die Fangfläche ein auftreffendes Filament zum Spulenkern hin führt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung schließt sich sowohl radial an die Seitenwand, als auch radial an die Spulenwand eine solche Fangfläche zum Einfangen des Filamentes an. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Seitenwand mit der dazugehörigen Fangfläche größer auszubilden, als die Spulenwand mit der dazugehörigen Fangfläche, weil durch die kleinere Fangfläche an der Spulenwand ein leichteres Überführen des Filamentes möglich ist, während die etwas größere Fangfläche an der Seitenwand das Filament zuverlässig fängt.
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Diese Fangfläche ist vorteilhafterweise nicht exakt radial ausgerichtet, sondern geneigt ausgerichtet, insbesondere vom Spulenkern wegweisend geneigt, ausgerichtet. Dies hat den Vorteil, dass sich hierdurch der für das Filament maßgebliche Eingangsbereich vergrößert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die geneigte Fangfläche ein darauf auftreffendes Filament zum Spulenkern hin führt. Vorteilhafterweise beträgt der Winkel der Fangfläche zur Längsachse der Hauptwickelwelle zwischen 20° und 45°, vorzugsweise 30°.
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In einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Fangvorrichtung, insbesondere ein radial äußerer Rand der Fangvorrichtung, bis über einen Teil der Transportspule, insbesondere bis über die Transportspulenseitenwand. Hierdurch wird das Überführen des Filamentes von der rotierenden Transportspule auf die rotierende Pufferspule erleichtert, weil ein versehentliches Abgleiten des Filamentes während der Übertragung in einen Bereich zwischen Transportspule und Pufferspule hierdurch zuverlässig vermieden wird. Vielmehr gelangt das Filament auf die ausladende Fangfläche und wird von dieser zum Spulenkern der Pufferspule hin weitergeführt.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist an der Fangvorrichtung, insbesondere am radial äußeren Rand der Fangvorrichtung, eine umlaufende Sicherheitsschulter ausgebildet, die vorzugsweise als gekanteter oder gerändelter Rand der Fangvorrichtung ausgebildet ist. Insbesondere wenn diese Sicherheitsschulter als umlaufende Verdickung ausgebildet ist, hat dies den Vorteil, dass hiermit ein scharfkantiger Abschluss der Fangvorrichtung vermieden wird, sodass zum Einen der Bediener sich nicht verletzen kann und zum Anderen, dass das Filament nicht versehentlich beim Wechsel von der Transportspule zur Pufferspule durchtrennt wird.
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Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Sicherheitsschulter soweit um die Fangfläche zu bördeln, dass zwischen der Sicherheitsschulter und der Fangfläche eine umlaufende Ringnut entsteht. Dies hat den Vorteil, dass ein einmal auf der Fangfläche befindliches Filament nicht versehentlich aus der Fangfläche und der Pufferspule herausrutschen kann, sondern sich in diesem Falle in der umlaufenden Ringnut verfängt.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Seitenwand und/oder die Spulenwand komplett geneigt ausgebildet und bildet somit gleichzeitig die Fangfläche der Fangvorrichtung. Mit anderen Worten ausgedrückt: In dieser Ausführungsform reicht die vom Spulenkern weggeneigte Fangvorrichtung bis zum Spulenkern, sodass die eigentliche Seitenwand entbehrlich ist. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen Spule.
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In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist der Spulenkern zur Transportspule hin konisch verjüngend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass sich die auf dem Spulenkern ansammelnden Filamente am tiefsten Punkt des Spulenkerns sammeln und somit ein Verheddern oder ein versehentliches Lösen der in der Spule befindlichen Filamente vermieden wird.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Pufferspule und des erfindungsgemäßen manuellen Mehrfachsspulenschrankes ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
- 1 eine explosionsartige Darstellung eines Teiles eines erfindungsgemäßen Mehrfachspulenschrankes mit einer Hauptantriebswelle und einer daran gehaltenen Transportspule, sowie einer daran gehaltenen, ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule;
- 1a eine Detailvergrößerung der Pufferspule gemäß 1 entsprechend der Linie Ia in 1;
- 2 eine Draufsicht auf zwei benachbarte Transportspulen des Mehrfachspulenschrankes gemäß 1, mit je einer Pufferspule gemäß 1 im Ruhezustand;
- 3a eine Draufsicht auf zwei benachbarte Transportspulen des Mehrfachspulenschrankes gemäß 1, mit je einer Pufferspule gemäß 1 im Betriebszustand zu einem ersten Zeitpunkt;
- 3b eine Draufsicht auf zwei benachbarte Transportspulen des Mehrfachspulenschrankes gemäß 1, mit je einer Pufferspule gemäß 1 im Betriebszustand zu einem zweiten Zeitpunkt;
- 3c eine Draufsicht auf zwei benachbarte Transportspulen des Mehrfachspulenschrankes gemäß 1, mit je einer Pufferspule gemäß 1 im Betriebszustand zu einem dritten Zeitpunkt;
- 3d eine Draufsicht auf zwei benachbarte Transportspulen des Mehrfachspulenschrankes gemäß 1, mit je einer Pufferspule gemäß 1 im Betriebszustand zu einem vierten Zeitpunkt;
- 4 eine explosionsartige Darstellung eines Teiles eines erfindungsgemäßen Mehrfachspulenschrankes mit einer Hauptantriebswelle und einer daran gehaltenen Transportspule, sowie einer daran gehaltenen, zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule;
- 5 eine explosionsartige Darstellung eines Teiles eines erfindungsgemäßen Mehrfachspulenschrankes mit einer Hauptantriebswelle und einer daran gehaltenen Transportspule, sowie einer daran gehaltenen, dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule.
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1 zeigt einen Teil eines manuellen Mehrfachspulenschrankes zum Aufspulen einer Anzahl von Filamenten auf je eine Transportspule, wobei in 1 eine Hauptwickelwelle 10, eine auf der Hauptwickelwelle 10 anbringbare Pufferspule 12 und eine von der Hauptwickelwelle 10 angetriebene Transportspule 14 dargestellt sind. Es versteht sich, dass an einem solchen Mehrfachspulenschrank bis zu 100 solcher Hauptwickelwellen mit daran aufzunehmenden Pufferspulen 12 und Transportspulen 14 vorhanden sind.
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Die in 1 dargestellte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule 12 umfasst einen Spulenkern 16, eine radial abstehende und den Spulenkern 16 zu dem Mehrfachspulenschrank hin begrenzende Seitenwand 18, eine radial abstehende, den Spulenkern 16 zur Transportspule 14 hin begrenzende Spulenwand 20 und eine an der Pufferspule 12 fest angebrachte Riemenscheibe 22 zur Aufnahme eines Riemens eines Elektroantriebs. Die Pufferspule 12 besitzt in ihrem Inneren (hier nicht dargestellt) verschiedene Wälzlager, sodass die Pufferspule 12 freilaufend auf der Hauptwickelwelle 10 sitzt. Die Hauptwickelwelle 10 ist so lang ausgeführt, dass neben der Pufferspule 12 auch die Transportspule 14 passgenau und zuverlässig auf der Hauptwickelwelle 10 gehalten werden kann. Dabei umfasst die Transportspule 14 einen Transportspulenkern 24 zur Aufnahme des Filamentes, der von einer rechten und einer linken, radial abstehenden Transportspulenseitenwand 26a, 26b begrenzt ist.
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An der Seitenwand 18 der Pufferspule 12 ist eine Fangvorrichtung 28 vorgesehen, die eine umlaufende Fangfläche 30, eine umlaufende Sicherheitsschulter 32 und eine umlaufende Ringnut 34 aufweist. Die Fangfläche 30 schließt sich geneigt radial am radial äußeren Rand an die Seitenwand 18 an und ist vom Spulenkern 16 in axialer Richtung weg geneigt angeordnet, wobei der Winkel zur Längsachse der Hauptwickelwelle 10 zwischen 20° und 45°, vorzugsweise 30°, beträgt. Am freien Ende der Fangfläche 30 ist eine umlaufende Ringnut 34 ausgebildet, wie dies insbesondere in 1a gut zu erkennen ist. An das radiale, freie Ende der Ringnut 34 schließt sich eine umlaufende Sicherheitsschulter 32 an.
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In der hier in 1 dargestellten Ausführungsform ist eine solche baugleiche Fangvorrichtung 28 auch an der Spulenwand 20 vorgesehen.
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2 zeigt einen Teil des Mehrfachspulenschranks mit zwei nebeneinander angeordneten Hauptwickelwellen 10, 10a und darauf aufgesetzten Pufferspulen 12, 12a und Transportspulen 14, 14a. Wie hier gut zu erkennen ist, wird die freilaufend auf der Hauptwickelwelle 10 gehaltene Pufferspule 12 durch einen separaten Elektroantrieb 36 angetrieben, wobei der Elektroantrieb 36 über einen in der Riemenscheibe 22 sitzenden Riemen 38 mit der Pufferspule 12 verbunden ist. Analoges gilt auch für die Pufferspule 12a.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 zu erkennen ist, ist die Seitenwand 18 mit der daran angebrachten Fangvorrichtung 28 etwas größer ausgebildet, als die Spulenwand 20 mit der daran angebrachten Fangvorrichtung 28a.
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Wie insbesondere in 2 gut zu erkennen ist, reicht die Fangvorrichtung 28a der Spulenwand 20 deutlich bis über die Transportspulenseitenwand 26a der Transportspule 24, sodass hierdurch der Spalt zwischen der Pufferspule 12 und der Transportspule 14 abgedeckt wird.
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Wie in den 1 und 2 und insbesondere in 1a gut zu erkennen ist, ist die Sicherheitsschulter 32 als umlaufende Verdickung ausgeführt und soll somit eine Verletzung des Bediener oder ein unabsichtliches Durchtrennen des Filamentes verhindern.
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Die umlaufende Ringnut 34 der Fangvorrichtung 28 soll verhindern, dass sich auf der Fangfläche 30 befindliche Filamente von der Pufferspule 12 wegbewegen. Sobald diese Filamente an der Ringnut 34 ankommen, werden sie entsprechend aufgehalten. Vielmehr soll die zwischen 20° und 45°, vorzugsweise 30°, gegenüber der Längsachse der Hauptwickelwelle 10 geneigte Fangfläche 30 bewirken, dass ein darauf auftreffendes Filament zum Spulenkern 16 hingeführt wird.
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In den 3a bis 3d wird nachfolgend ein solcher Wechsel der Transportspule detailliert wie folgt beschrieben:
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In den 3a bis 3d sind zwei parallel angeordnete Hauptwickelwellen 10 und 10a dargestellt, wobei, wie in 3a zu erkennen ist, die Hauptwickelwelle 10 eine bereits volle Transportspule 14 trägt, während die Transportspule 14a der Hauptwickelwelle 10a erst kürzlich gewechselt wurde und nur eine kleine Menge Filament 40a aufweist. Nun geht eine Bedienperson hin, schaltet den Elektroantrieb 36 ein, sodass die Pufferspule 12 zu rotieren beginnt. Dabei wird die Drehzahl der Pufferspule 12 in Abhängigkeit des Füllgrades so eingestellt, dass das Filament 40 mit der aktuellen Einlaufgeschwindigkeit aufgenommen werden kann. Sobald die gewünschte Drehzahl erreicht ist, ergreift die Bedienperson das Filament 40 und führt es zur Pufferspule 12, während die Transportspule 14 weiterhin mit einer anderen Drehzahl rotiert. Dabei kann das Filament 40 eine Einlaufgeschwindigkeit von bis zu 800 m/min erreichen.
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Wie 3b zu entnehmen ist, wird das Filament 40 fortan auf der Pufferspule 12 aufgewickelt. Nachdem das Filament 40 im Bereich der Transportspule 14 durchtrennt wurde, kann die Transportspule 14 von der Hauptwickelwelle 10 abgenommen werden und, wie in 3c zu erkennen ist, durch eine leere Transportspule 14 ersetzt werden. Die parallele Transportspule 14a auf der Hauptwickelwelle 10a bleibt davon unberührt und nimmt weiter in der gewohnten Weise mit einer Geschwindigkeit von bis zu 800 m/min ein anderes Filament 40a auf. Anschließend führt die Bedienperson das Filament 40 von der Pufferspule 12 auf die leere Transportspule 14 und durchtrennt anschließend das Filament 40, sodass das Filament 40 gut in der gewohnten Weise auf der Transportspule 14 aufgewickelt wird. Während dieses Vorgangs hat sich ein Teil des Filaments 40 auf die Pufferspule 12 aufgewickelt und verbleibt dort. Nach dem abgeschlossenen Wechsel der Transportspule 14 wird der Elektroantrieb 36 ausgeschaltet, sodass die Pufferspule 12 nicht permanent mitrotiert.
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Die Pufferspule 12 ist so ausgelegt, dass ca. 30 bis 80 Transportspulenwechsel durchgeführt werden können, bevor die Pufferspule 12 voll ist und selbst entleert werden muss. Dieser ganze Vorgang findet bei laufendem Betrieb statt, wobei das Filament 40 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 800 m/min auf die Transportspule 14 aufgewickelt wird.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule 112 dargestellt, bei der auf eine Seitenwand und eine Spulenwand verzichtet wurde und wobei die Fangvorrichtung 128 direkt vom Spulenkern 116 radial abstehend angeordnet und vom Spulenkern 116 weggeneigt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Fangvorrichtungen 128 beide gleich ausgebildet, und weisen ebenfalls eine Fangfläche 130, eine Sicherungsschulter 132 und eine Ringnut 134 auf. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird hier voll umfänglich auf die Fangvorrichtung 28 gemäß den 1 und 2 verwiesen.
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In der 5 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pufferspule 212 abgebildet, die bis auf den Spulenkern 216 identisch in der mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Pufferspule 12 ist. Im Gegensatz zur Pufferspule 12 ist der Spulenkern 216 der Pufferspule 212 konisch verjüngend ausgebildet, wobei das schmale Ende zur Transportspule 214 hin ausgebildet ist.
