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Die Erfindung betrifft eine Changiervorrichtung zum Verlegen eines Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Changiervorrichtungen werden in Aufspulmaschinen bei der Herstellung von synthetischen Fäden zum Aufwickeln der Fäden zu Spulen eingesetzt. Hierbei werden je nach Prozess- und Fadentyp hohe Fadenlaufgeschwindigkeiten erzeugt, die im Bereich oberhalb von 6.000 m/min. liegen können. Um die Fäden in einer Kreuzwicklung zu Spulen wickeln zu können, werden derartige Changiervorrichtungen eingesetzt, die pro Wickelstelle einer Aufspulmaschine jeweils mehrere flügelartige Führungselemente aufweisen. Um einen Faden innerhalb einer Wickelstelle hin- und herführen zu können, sind die Führungselemente auf zwei gegensinnig rotierende Rotoren verteilt angeordnet, so dass der Faden abwechselnd durch die Führungselemente innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt wird.
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Um einerseits innerhalb der Wickelstelle identische Spulen wickeln zu können und andererseits eine kompakte Anordnung der Wickelstellen zu ermöglichen, werden die Changiervorrichtungen derart nebeneinander eingesetzt, dass benachbarte Führungselemente gemeinsam in einer Führungsebene geführt sind, so dass die benachbarten Führungsenden der Führungselemente miteinander kämmen. Daher ist es erforderlich, dass benachbarte Changiervorrichtungen eine vordefinierte Winkelpositionierung erhalten und synchron betrieben werden. Für den Fall, dass sich die Winkellage der Führungselemente verändert, besteht die Gefahr, dass benachbarte Führungselemente kollidieren und zu einer ungewünschten Blockade führen.
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Um derartige Blockaden zu vermeiden, weist die gattungsgemäße Changiervorrichtung eine Überlastsicherung in Form einer Magnetkupplung auf. Die Magnetkupplung ist zwischen einem Antrieb und einem Verteilgetriebe angeordnet. Damit wird der Antriebsstrang unterbrochen und ein Antriebsdrehmoment muss kontaktlos durch magnetische Kräfte übertragen werden. Derartige Magnetkupplungen sind jedoch in den rauen Umgebungen einer Aufspulmaschine, in welchem sich flüchtige Bestandteile der Fäden ansammeln, wie beispielsweise Präparationsreste und Flusen, völlig ungeeignet, um eine sichere Drehmomentenübertragung zu gewährleisten. Die Magnetkupplung müsste daher mit hohem Aufwand gekoppelt werden, um eine Verschmutzung der Luftspalte zu verhindern. Zudem muss gewährleistet sein, dass bei einer kompletten Anordnung der Wickelstellen keine gegenseitige Beeinflussung benachbarter Magnetkupplungen eintreten.
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Im Stand der Technik sind jedoch auch grundsätzlich Überlastsicherungen bekannt, bei welchen sogenannte Rutschkupplungen in dem Antriebsstrang eingesetzt werden. Derartige Überlastsicherungen besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass eine möglichst genaue und sorgfältige Passungswahl und Einstellung erforderlich sind, die nach jedem Störungsfall überprüft werden müssen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Changiervorrichtung mit einem Überlastschutz auszuführen, der innerhalb des Antriebsstranges leicht integrierbar und wiederholbar einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Überlastsicherung derart ausgebildet ist, dass im Fall einer Blockade einer der Führungselemente eine Relativbewegung zwischen einem Antriebsmittel und einem Abtriebsmittel des Verteilergetriebes und / oder des Antriebs um einen Drehwinkel <369° ausführbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung hat erkannt, dass der Überlappungsbereichen zwischen benachbarten Changiervorrichtungen durch die Winkelstellung der Führungselemente bedingt ist und sich nur über einen gewissen Winkelbereich erstreckt. Zudem ist das Zusammenwirken benachbarter Changiervorrichtungen zu berücksichtigen, so dass beispielsweise bei einer Blockade jeweils eine Relativbewegung von ca. 180° zu überbrücken wäre. Hierzu ist die Überlastsicherung derart ausgebildet, dass im Fall einer Blockade einer der Führungselemente eine Relativbewegung zwischen einem Antriebsmittel und einem Abtriebsmittel des Verteilergetriebes und / oder des Antriebes um einen Drehwinkel von <360° ausführbar ist.
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Um zwischen dem Antriebsmittel und dem Abtriebsmittel eine Relativbewegung zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Überlastsicherung ein Federelement aufweist, das zwischen dem Antriebsmittel und dem Abtriebsmittel des Verteilergetriebes oder des Antriebes eine in Drehrichtung des Antriebsmittels wirkende Federkraft erzeugt. So lässt sich das Federelement dazu nutzen, um bei einer Blockade des Abtriebsmittels das Antriebsmittel mit Hilfe des Federelementes relativ zum Abtriebsmittel zu bewegen.
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Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausbildung des Federelementes als eine vorgespannte Druckfeder, die mit einer Vorspannkraft zwischen dem Antriebsmittel und dem Abtriebsmittel gespannt ist. Die Vorspannkraft ist dabei derart gewählt, dass das Antriebsmoment sicher übertragen wird. Der Drehwinkel der Relativbewegung lässt sich dabei über die vorgespannte Länge der Druckfeder einstellen und wiederholt einhalten.
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Für die Umsetzung und Integration der Überlastsicherung ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher das Antriebsmittel und das Abtriebsmittel des Verteilergetriebes durch einen Mitnehmer gekoppelt sind und bei welcher die Druckfeder zwischen dem Mitnehmer und dem Antriebsmittel gespannt ist. Damit ist eine kompakte Integration der Überlastsicherung innerhalb des Antriebsstranges möglich.
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Bei Verwendung von Zahnradgetrieben ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher das Antriebsmittel durch ein Zahnrad des Verteilergetriebes gebildet ist und bei welcher die Druckfeder in einer Stirnnute des Zahnrades angeordnet ist, in welcher Stirnnute ein Mitnehmerzapfen des Mitnehmers geführt ist.
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Der Mitnehmer ist dabei bevorzugt tellerförmig gegenüberliegend einer Stirnseite des Zahnrades ausgebildet und mit einer als Abtriebsmittel ausgebildeten Achse drehfest verbunden.
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Die erfindungsgemäße Chanigervorrichtung ist unabhängig von Art des Antriebes, so dass der Antrieb wahlweise durch einen Elektromotor oder durch einen Riemenantrieb ausgeführt sein kann.
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Bei der Verwendung eines Riementriebes ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Druckfeder in einer Stirnnute des Antriebsrades angeordnet ist, in welcher der Mitnehmerzapfen des mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Mitnehmers führbar ist.
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Die erfindungsgemäße Changiervorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug zu den beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Changiervorrichtung
- 2 schematisch eine Draufsicht auf Führungselemente des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Längsschnittansicht des Antriebsrades des Ausführungsbeispiels aus 1
- 4.1 und 4.2 eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels des Antriebsrades aus 3
- 5 schematisch ein Ausschnitt einer Längsschnittansicht eines Verteilgetriebes der erfindungsgemäßen Changiervorrichtung
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In der 1 ist eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Changiervorrichgtung schematisch dargestellt. Hierbei sind die Führungselemente in einer Schnittdarstellung gezeigt.
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Das Ausführungsbeispiel weist einen Antrieb 1 auf, der in diesem Fall durch einen Riementrieb 2 gebildet ist. Der Riementrieb 2 wirkt mit einem Antriebsrad 3 zusammen, das am Ende einer Antriebswelle 4 angeordnet ist. Die Antriebswelle 4 ist mit einem Verteilgetriebe 6 gekoppelt. Durch das Verteilgetriebe 6 werden zwei Rotore 7.1 und 7.2 gegensinnig angetrieben. Der Rotor 2.2 ist hohlzylindrisch ausgeführt und wird von dem Rotor 2.1 durchdrungen. An den Rotorenden der Rotoren 2.1 und 2.2 sind jeweils mehrere Führungselemente 8.1 und 8.2 angeordnet. Jeder der Führungselemente 8.1 und 8.2 weist jeweils drei Führungsenden auf, die in fester Winkelposition zueinander gehalten sind.
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In Aufspulmaschinen sind derartige Changiervorrichtungen zu mehreren nebeneinander angeordnet. Hierzu ist in 1 eine benachbarte Changiervorrichtung dargestellt. Die gleichsinnig rotierenden Führungselemente 8.1 und 8.1' der Rotore 7.1 und 7.1' bewegen sich dabei in einer gemeinsamen Führungsebene. Damit bei einer Überlappung der Führungsenden der Führungselemente 8.1 und 8.1' keine Kollision entsteht, sind die Rotore 7.1 und 7.2' in einer definierten Winkelstellung zueinander angeordnet.
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In der 2 ist schematisch eine Draufsicht der Führungselemente 8.1 und 8.1' dargestellt. Jeder der Rotore 7.1 und 7.1' weist somit an den Führungselementen 8.1 und 8.1' drei Führungsenden auf. Die Anzahl der Führungsenden ist hierbei beispielhaft. Die Führungsenden der Führungselemente 8.1 und 8.1' sind im Winkel versetzt zueinander derart angeordnet, dass beide Rotore 7.1 und 7.1' miteinander kämmen. Damit bei einem ungewünschten Winkelversatz und einer möglichen Blockade das Verteilgetriebe 6 und der Antrieb 1 unbeschädigt bleiben, ist dem Antrieb 1 eine Überlastsicherung zugeordnet.
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Wie aus der Darstellung in 1 hervorgeht, ist zwischen dem Antriebsrad 3, das in diesem Fall das Antriebsmittel bildet, und der Antriebswelle 4, das in diesem Fall das Abtriebsmittel bildet, ein Überlastsicherung 5 angeordnet. Die Überlastsicherung 5 ist derart ausgebildet, dass im Fall einer Blockade einer der Führungselemente 8.1 oder 8.2 zwischen dem Antriebsmittel, in diesem Fall das Antriebsrad 3, und dem Abtriebsmittel, in diesem Fall die Antriebswelle 4, eine Relativbewegung einen Drehwinkel von <200° ausführbar ist. Als Überlastsicherung ist hierbei ein Federelement vorgesehen, das zwischen dem Antriebsrad 3 und der Antriebswelle 4 gespannt ist und eine Federkraft in Drehrichtung des Antriebsrades 3 erzeugt. Zur weiteren Erläuterung wird nachfolgend auf die 3, 4.1 und 4.2 Bezug genommen.
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In der 3 ist eine Längsschnittansicht des Antriebsrades 3 und der Antriebswelle 4mit integrierter Überlastsicherung 5 und in 4.1 und 4.2 eine Querschnittsansicht des Antriebsrades 3 und der Antriebswelle 4 mit Überlastsicherung 5 in unterschiedlichen Betriebssituationen dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Wie aus der Darstellung in 3 und 4.1 hervorgeht, weist das Antriebsrad 3 eine Verzahnung 3.1 auf, an welchem der Riementrieb 2 angreift. Das Antriebsrad 3 ist von der Antriebswelle 4 durchdrungen und frei drehbar gehalten. An der Unterseite des Antriebsrades 3 ist ein tellerförmiger Mitnehmer 9 der Überlastsicherung 5 angeordnet, der drehfest mit der Antriebswelle 4 gekoppelt ist. Der Mitnehmer 9 weist einen aufragenden Mitnehmerzapfen 12 auf, der in eine Stirnnute 11 des Antriebsrades 3 hineinragt.
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Wie aus der Darstellung in 4.1 hervorgeht, ist die Stirnnute 11 bogenförmig an der Stirnseite des Antriebsrades 3 ausgeführt und erstreckt sich über einen Winkelbereich von ca. 300°. Innerhalb der Stirnnute 11 ist das Federelement 10 als eine Druckfeder 16 angeordnet. Die Druckfeder 16 ist in der Stirnnute 11 zwischen dem Antriebsrad 3 und dem Mitnehmerzapfen 12 vorgespannt. Hierbei wirkt die durch die Vorspannung der Druckfeder 16 erzeugte Federkraft auf den Mitnehmerzapfen 12 des Mitnehmers 9 derart ein, dass dieser an das Nutende der Stirnnute 11 des Antriebsrades 3 gehalten wird. Die Vorspannkraft der Druckfeder 16 wirkt dabei in Drehrichtung des Antriebsrades 3. Die Federkraft der vorgespannten Druckfeder 16 ist hierbei derart bemessen, dass während des Antriebes des Antriebsrad 3 der Mitnehmer 9 synchron angetrieben wird. Insoweit wird das Antriebsdrehmoment des Antriebsrades 3 durch die Druckfeder 16 auf den Mitnehmer 9 hin übertragen.
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Für den Fall, dass z.B. aufgrund eines Riemensprunges eine Winkellage sich an den Führungselementen 8.1 und 8.2 verändert hat und eine Kollision mit einem benachbarten Führungselement entsteht, tritt eine Blockade ein, die sich unmittelbar an der Antriebswelle 4 als Abtriebsmittel bemerkbar macht. Sobald an der Antriebswelle 4 ein Gegenmoment ansteht, das wesentlich größer ist als das Antriebsdrehmoment, tritt die Überlastsicherung 5 in Aktion. In diesem Fall wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad 3 und der Antriebswelle 4 eingeleitet, in dem der Mitnehmerzapfen 12 des Mitnehmers 9 innerhalb der Stirnnute 11 entgegen der Federkraft die Druckfeder 16 weiter verspannt. Im Extremfall könnte die Druckfeder 16 innerhalb der Stirnnute 11 des Antriebsrades 3 auf eine Blocklänge zusammengeführt werden. In der Regel wird jedoch zuvor ein Entlastungszustand erreicht, durch welche die Kollision der Führungselemente 8.1 und 8.2 aufgelöst ist. Der Winkelbereich, in dem eine Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad 3 und der Antriebswelle 4 stattfindet ist in 4.2 schematisch mit dem Kennbuchstaben α dargestellt. Der Winkel α ist vorzugsweise <360° ausgeführt, um beispielsweise bei einer gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Changiervorrichtung eine komplette Umdrehung zu erhalten.
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Sobald die Führungselemente 8.1 und 8.2 frei drehbar sind, wird der Mitnehmerzapfen 12 des Mitnehmers 9 innerhalb der Stirnnute 11 des Antriebsrades 3 durch die Druckfeder 16 in die ursprüngliche Lage am Ende der Stirnnute 11 rückgeführt. Insoweit ist der Antrieb 1 in seine ursprüngliche Ausgangssituation zum Antreiben der Rotore 7.1 und 7.2 zurückversetzt.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Überlastsicherung 5 dem Antrieb 1 zugeordnet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Überlastsicherung 5 in dem Verteilgetriebe 6 integriert ist. Das Verteilgetriebe 6 wird üblicherweise als Zahnradgetriebe ausgeführt, um die Rotor 7.1 und 7.2 gegensinnig antreiben zu können. In der 5 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel zur Integration der Überlastsicherung 5 in dem Verteilgetriebe 6 dargestellt. Hierzu ist eine Teilansicht des Verteilgetriebes 6 in einer Längsschnittdarstellung gezeigt.
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Das Verteilergetriebe 6 ist hierbei über eine Antriebswelle 4 mit einem Elektromotor 15 verbunden. An der Antriebswelle 4 ist zumindest ein Antriebsrad 3 angeordnet, das ein Zahnrad 13 antreibt. Das Zahnrad 13 ist frei drehbar an einer Achswelle 14 gehalten. Zwischen dem Zahnrad 13 und der Achswelle 14 ist eine Überlastsicherung 5 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel bildet das Zahnrad 13 das Antriebsmittel und die Achswelle 14 das Abtriebsmittel. Zwischen dem Zahnrad 13 und der Achswelle 14 ist somit ein Federelement 10 gespannt, um eine Federkraft zu erzeugen. Wie aus der Darstellung in 5 hervorgeht, ist das Federelement 10 ebenfalls durch eine Druckfeder 16 gebildet, die in einer Stirnnute 11 des Zahnrades 13 angeordnet ist. Die Achswelle 14 durchdringt das Zahnrad 13 und ist mit einem oberen Ende mit einem tellerförmigen Mitnehmer 9 drehfest verbunden. Der Mitnehmer 9 weist einen nach unten ragenden Mitnehmerzapfen 12 auf, der in eine Stirnnute 11 des gegenüberliegenden Zahnrades 13 hineinragt. Innerhalb der Stirnnute 11 ist eine Druckfeder 16 gespannt, die als Übertragungsmittel zwischen dem Zahnrad 13 und der Achswelle 14 wirkt.
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Der Aufbau und die Funktion der in 5 dargestellten Überlastsicherung 5 in dem Verteilgetriebe 6 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 3 und 4.1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle Bezug zur vorgenannten Beschreibung genommen wird.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nach 1 bis 5 der erfindungsgemäßen Changiervorrichtung ist jeweils eine Überlastsicherung dem Antrieb 1 oder dem Verteilgetriebe 6 zugeordnet. Grundsätzlich beseht jedoch auch die Möglichkeit, dass mehrere Überlastsicherungen vorgesehen sind, um beispielsweise jedem der Rotore 7.1 und 7.2 der Changiervorrichtung einen Blockadenschutz zuzuordnen. So können beispielsweise innerhalb des Verteilgetriebes 6 zwei Überlastsicherungen 5 integriert sein oder alternativ eine Überlastsicherung 5 im Verteilgetriebe 6 und eine Überlastsicherung 5 in dem Antrieb 1. Wesentlich hierbei ist, dass die Überlastsicherung 5 eine Relativbewegung zwischen einem Antriebsmittel und einem Abtriebsmittel gewährleistet, die kleiner ist als eine komplette Umdrehung um 360°.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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