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Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In Aufspannmaschinen werden zulaufende Fäden auf
sich drehende Hülsen
zu Fadenspulen aufgespult. Dazu werden die Fäden mittels einer Changiereinrichtung
parallel zur Fadenspulenachse periodisch hin und her changiert.
Um eine zylindrische Form der Fadenspule zu erreichen, besteht die Anforderung
an eine Changiereinrichtung darin, den Faden zwischen den Umkehrpunkten
mit einer möglichst
gleichmäßigen Geschwindigkeit
zu verlegen, und in den Umkehrpunkt die Bewegungsrichtung des Fadens
mit einer möglichst
hohen Beschleunigung umzukehren.
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Aus der Patentanmeldung
DE 196 44 91 1 A1 ist eine
Aufspulmaschine bekannt, bei der ein Schiffchen, das mittels eines
Fadenführers
den zulaufenden Faden changiert, zwischen den Umkehrpunkten mit
jeweils einem Trum eines parallel zur Fadenspulenachse aufenden
Riemens gekoppelt ist. Die Umkehr erfolgt dadurch, dass das Schiffchen
unmittelbar vor dem Umkehrpunkt von dein Riememn entkoppelt wird
und im Umkehrpunkt von einer Reversiervorrichtung mit einem Energiespeicher,
beispielsweise einer Feder, reflektiert wird. Eine vergleichbare
Umkehr mittels Energiespeicher ist aus der WO 99/31000 A1 bekannt,
wo als Energiespeicher das gegenüber
der Reversiervorrichtung abstoßend
wirkende Magnetfeld eines im Schiffchen integrierten Permanentinagneten
dient.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben
jedoch den Nachteil, dass ein großer Teil der Bewegungsenergie
des Schiffchens während
der Umkehr vernichtet wird. Im Falle der Feder geschieht dies dadurch,
dass die Feder selbst nicht masselos ist und daher einen Teiö der kinetischen Energie
aufzehrt. Darüber
hinaus treten bei beiden Lösungen
während
der Umkehr aufgrund der hohen eingeleiteten Kräfte Verkippungen auf, die zu
höheren
Keibungskräften
führen.
Die Folge ist, dass das Schitlchen nach der Umkehr eine geringere
Geschwindigkeit aufweist.
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Auf der anderen Seite ist es für Changiereinrichtung
kennzeichnend, dass das Schiffchen einen Mindestabstand von dem
Fadenauflaufpunkt auf die Fadenspule hat. Durch diese so genannte
Schlepplänge
folgt der Fadenauflaufpunkt nur verzögert dem Schiffchen, was zu
einer laugsameren Umkehr des Fadenauflaufpunktes führt. Es
kann anhand der Fadenkinetik gezeigt werden, dass eine verlangsamte Rückkehr des
Schiffchens aus dem Umkehrpunkt zu einer zusätzlichen verlangsamten Umkehr
des Fadenauflaufpunktes führt.
Dadurch kommt es zu einer Fadenanhäufung in den Umkehrpunkten
und somit zu einer Fadenspule mit hartem Kantenaufbau
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
die Changiereinrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die
Umkehr des Schiffchens in der Reversiervorrichtung ohne Geschwindigkeitsverlust
erfolgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass dem Schiffchen in der Reversiervorrichtung Energie zugeführt wird,
indem es aktiv beschleunigt ivird. Dadurch kann erreicht werden, dass
das Schiffchen nach der Bewegungsumkehr die Reversiervorrichtung
mit der selben oder einer höheren
Geschwindigkeit verlässt,
als vor der Bewegungsumkehr. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass
der Fadenauflaufpunkt auf der Fadenspule schneller umgekehrt wird
und somit ein besserer Padeuspulenaufbau erreicht wird. Zudem wird
in dein Fall, in dem das Schiffchen die Reversiervorrichtung mit
einer höheren
Geschwindigkeit verlässt,
der Verzögerung
durch die Schlepplänge
entgegengewirkt.
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In einer bevorzugten Variante der
Erfindung wird die Energie in der Reversiervorrichtung dein Schiffchen
mittels eines Magnetfeldes zugeführt. Dies
hat den Vorteil, dass die Reversiervorrichtung berührungsfrei
wirkt.
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In einer besonders bevorzugten Variante weist
die Reversiervorrichtung eine bestrombare Spule auf, deren Achse
und parallel zur Changierrichtung ausgerichtet ist. Mit dem Schitfchen
verbunden ist eine zweite Spule, deren Achse ebenfalls parallel
zur Changierrichtung ausgerichtet ist. Eine Änderung des Stroms in der ersten
Spule bewirkt eine Änderung
des Magnetfeldes, welches wiederum eine Spannung in der zweiten
Spule induziert. Ein Kurzschluss der zweiten Spule ermöglicht hohe
Ströme, die
ein entgegengesetztes Magnetfeld mit abstoßender Kraftwirkung erzeugen.
Mit Hilfe dieser Reversiervorrichtung kann mit einem kurzen Stromimpuls ein
sehr hoher Kraftimpuls auf das Schiffchen ausgeübt werden, der der Bewegungsrichtung
entgegengesetzt wirkt und die Bewegung des Schiffchens umgekehrt
und es darüber
hinaus auch nach der Umkehr beschleunigt.
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In dem Bestreben, das Schiffchen
möglichst kompakt
und leicht aufzubauen, wird die Spule des Schiffchens durch eine
Spule mit einer einzigen Windung, bevorzugt durch eine gelochte
Scheibe aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise
Aluminium gebildet.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung weist
die Reversiervorrichtung einen Sensor auf; der die Anwesenheit oder
die Position des Schiffchens in der Reversiervorrichtung sensiert.
Der Sensor ist mit einem Steuergerät verbunden, das das Sensorsignal auswertet
und zum richtigen Zeitpunkt einen Stromimpuls auf die Spule der
Reversiervorrichtung leitet. In der Ausführungsvariante, in der der
Sensor die Position des Schiffchens relativ zur Reversiervorrichtung
ermitteln kann, kann durch das Steuergerät zusätzliche Information, wie beispielsweise
die Geschwindigkeit des Schiffchens, ermittelt und genutzt werden.
So ist es möglich,
die Geschwindigkeit des Schiffchens beim Ein- und Austritt aus der
Reversiervorrichtung zu ermitteln und anhand der Differenz die Stromstärke und/oder
die Dauer des Stromimpulses für
nachfolgende Reversiervorgänge
festzulegen beziehungsweise zu korrigieren. Ebenfalls kann auf diese
Weise die Changiergeschwindigkeit des Schiffchens allmählich erhöllt oder
verringert werden. In dem Fall, in dem lediglich die Auwesenheit
des Schiffchens in der Reversiervorrichtung sensiert wird, kann
die Geschwindigkeit mittels Zeitmessung über die Dauer eines halben
oder ganzen Doppelhubes ermittelt werden und die Stromstärke und/oder
die Dauer des Stromimpulses für
nachfolgende Reversiervorgänge
bestmmt werden.
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Mit Hilfe eines von außen steuerbaren
Parameters des Steuergerätes
kann die Charakteristik des Reversiervorganges beeinflusst werden,
um beispielsweise die Geschwindigkeit des Schiffchens und damit
die Doppelhubgeschivindigkeit zu verändern. Eine weitere veränderbare
Charakteristik des Reversiervorganges ist eine variable Verzögerung des Stromimpulses,
um so den Punkt der Hubumkehr zu verändern. Diese Möglichkeit
wird beispielsweise genutzt, um durch periodische Veränderung
des Hubumkehrpunktes zu verhindern, dass die Umkehrbögen des
abgelegten Fadens übereinander
zu liegen kommen und so harte Kanten der Fadenspule entstehen.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante
ist die Position der Reversiervorrichtung relativ zum Changierhub
veränderbar. Zusätzlich zu
der oben beschriebenen Verzögerung des
Stromimpulses kann so der Changierhub in einem größeren Bereich
verändert
werden.
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Eine weitergehende Ausführungsvariante der
Erfindung sieht in der Reversiervorrichtung einen zusätzlichen
Cnergiespeicher zur Hubumkehr vor, der die kinetische Energie des
Schiffchens beim Eintritt in die Reversiervorrichtung aufnimmt,
kurz speichert und nach der Bewegungsumkehr des Schiffchens die
Energie wieder an das Schiffchen abgibt. Dadurch kann der Kraftimpuls
durch die Spule wirkungsvoll unterstützt werden. Die erforderliche Stromstärken des
Strommipulses können
geringer ausgeführt
werden, was wiederum zu einer kleineren Bauform der Changiereinrichtung
führt.
Es ist lediglich notwendig, die bei der Umkehr verlorene Energie nachzuliefern.
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In den nachfolgenden Figuren wird
ein Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 Eine
Seitenansicht der Aufspulmaschine
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2 Die
Detailansicht der Changiereinrichtung
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In 1 ist
eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine dargestellt.
Ein zulaufender Faden 1 wird über den Fadenführer 2 zugeführt, über die
Andrückwalze 8 geführt und
auf die Fadenspule 9 aufgewickelt, wobei die Fadenspule 9 auf
einer Hülse 9.1 gebildet
wird, die auf eine rotierende Spulspindel 10 aufgespannt
ist.
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Um den zylindrischen Fadenspulenaufbau zu
erzeugen, wird der Faden von einer Changiereinrichtung 3 changiert.
Dazu wird der Faden von eineim Changierfadenführer 6 paralIeI zur
Drehachse der Fadenspule 9 hin und her geführt. Hierzu
ist der Changierfadenführer 6 auf
einem ringförmigen
Schiffchen 5 angebracht, das mittels eines Gleitlagers 7 beweglich
auf einer Führung 4 angebracht
ist. Eine Verdrehsicherung 4.1 stellt die lagerichtige
Ausrichtung des Changierfadenführers 6 sicher.
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2 zeigt
die Changiereinrichtung 3 in der Draufsicht in Fadenlaufrichtung.
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Die Führung 4, auf der das
Schiffchen 5 mit dein Fadenführer 6 gefüht wird,
erstreckt sich parallel zu der hier nicht dargestellten Fadenspule 9 aus 1. An den jeweiligen Hubenden
der Fadenspule sind an der Führung 4 Reversiervorrichtungen 1
1 und l1' vorgesehen,
die ihnen die Bewegung des Schiffchens 5 umkehrem. In der 2 ist an jedem Hubende eine
Reversiervorrichtungen dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, die
Reversieivorrichtung nur an einem Hubende vorzusehen, während am
gegenüberliegenden
Hubende die Umkehr des Schiffchens 5 nur durch einen Energiespeicher
bewerkstelligt wird. Die nachfolgende Beschreibung der Reversiervorrichtung
sowie der Vorgang der Bewegungsumkehr bezieht sich auf die erste
Reversiervorrichtung 11. Das Schilffcben 5 bewegt
sich in Richtung der Reversiervorrichtung 11. Die Anwesenheit
des Schiffchens wird von dem Positionssensor 16 detektiert
und an das Steuergerät 18 weitergegeben.
Das Steuergerät 18 initiiert
daraufhin einen Stromimpuls, der der Spule 13 zugeführt wird.
Die Achse der Spule 13 ist in Richtung der Führung 4 ausgerichtet.
Das Schiffchen 5 ist so aufgebaut, dass die ringförmige Struktur
eine kurzgeschlossene Spule mit einer Windung darstellt. Befindet
sich das Schiffchen 5 im Einflussbereich des durch die
Spule 13 erzeugten Magnetfeldes, so wird mit der Änderung
des Magnetfeldes in den Schiffchens 5 eine Spannung induziert,
die einen Stromfluss und damit ein Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung
indiziert. Die beiden Magnetfelder haben eine abstoßender Kraftwirkung,
so dass auf das Schiticheu 5 ein Kraftimpuls ausgeübt wird,
der die Bewegung des Schiffchens 5 umgekehrt. Zusätzlich zu
der Spule 13 ist hier ein Energiespeicher 17 dargestellt, der
in einer Variante der Erfindung die Kraftwirkung der Magnetfelder
unterstützt.
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Die Spule 13 und der Energiespeicher 17 sind
aus einein Spulenträger 12 montiert,
der wiederum gemeinsam mit dem Positionssensor 16 aus einein
Schlitten 14 befestigt ist. Der Schlitten 14 kann mittels
eines Schlittenantriebes 15 in Changierrichtung verfahren
werden. Dadurch kann die Position der Hubumkehr innerhalb gewisser
Grenzen verändert
werden. Die Vorteile einer solchen so genannten Atmung oder Verlegung
sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht weiter
erläutert.
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Der Positionssensor 16 kann
einerseits als reiner binär
wirkender Anwesenheitssensor realisiert sein. In diesem Falle ist
es Aufgabe des Steuergerätes 18,
nach einer, von der vorgesehenen Geschwindigkeit des Schiffchens 5 abhängigen Verzögerungszeit
den Stromimpuls auf die Spule 13 zu leiten. Die Höhe und die
Dauer des Stromimpulses hängen
ab von der Masse des Schiffchens 5, den magnetischen Eigenschaften
der verwendeten Materialien, der Soll- und Istgeschwindigkeit des
Schiffchens 5 und der Hublänge. Die Istgeschwindigkeit
des Schiffchens 5 kann durch Zeitmessung der Schiffchenbewegung zwischen
den Positionssensor 16' und 16 ermittelt werden.
Dazu ist das Steuergerät 18 zusätzlich auch mit
dem Positionssensor 16' verbunden.
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Es ist ebenfalls möglich zu überprüfen, ob der
Stromimpulses ausreichend war, indem nach der Bewegungsumkehr des
Schiffchens 5 die Zeitdauer bis zum Uberfahren des Sensors 16' gemessen wird. Sollten
sich hier Abweichungen ergeben, so kaun die Höhe oder Dauer des Stromimpulses
für zukunftige Reversiervorgänge angepasst
werden.
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Bessere Einflussmöglichkeiten des Steuergerätes 18 ergeben
sich, wenn zusätzlich
zur Anwesenheit auch die Position des Schiffchens von Positionssensor 16 erfasst
werden können.
Im einfachsten Falt kann der Positionssensor 16 aus zwei
in einem definierten Abstand dicht beieinander angebrachten Sensoren
bestehen, so dass auch eine einfache Geschwindigkeitsmessung möglich ist.
Im Idealfall kann der Positionssensor 16 die augenblickliche
Position des Schiffchens 5 in der Reversiervorrichtung 11 sensieren,
so dass das Steuergerät 18 den
Stromimpulses exakt terminieren kann.
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Die Koordination der Reversiereinrichtungen 11 und 11' mit ihren jeweiligen
Steuergeräten 18 und 18' erfolgt durch
ein zentrales Steuergerät 19,
das die Steuergeräte 18 und 18' sowie die Schlittenantriebe 15 und 15' austeuert und
koordiniert.
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Abweichend von der hier dargestellten
Steuerungsstruktur ist es auch möglich,
die Steuergeräte 18, 18' und 19 zu
einem Steuergerät
zu integrieren.
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Es hat sich gezeigt, dass ein Transport
des Schiffchens 5 zwischen den Reversiervorrichtung 11 und 11' während des
Changierens nicht erforderlich ist. Vielmehr ist der Geschwindigkeitsverlust
des Schiffchens 5 zwischen den Reversiervorrichtungen so
gering, dass dies keinen negativen Einfluss aus den Fadenspulenaufbau
hat. Der wenn auch geringe, so doch vorhandene Geschwindigkeitsverlust
muss durch die Stromimpulse der Reversiervorrichtungen ausgeglichen
werden.
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Das Anfahren des Schiffchens 5 auf
der Führung 4 nach
einer Betriebsunterbrechung ist jedoch alleine mit den Reversiervorrichtungen
nicht möglich. Hierzu
weist die Führung 4 eine
Druckluftzuführung 20 auf,
durch die Druckluft zu den Druckluftöffnungen 21 geleitet
wird. Die Druckluft tritt in Changierrichtung gerichtet aus den
Druckluft Öffnungen 21 aus
und bläst
das Schiffchen 5 in Richtung der Reversiervorrichtung 11.
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- 1.
- Faden
- 2.
- Fadenführer
- 3.
- Changiereinrichtung
- 4.
- Führung
- 4.1
- Verdrehsicherung
- 5.
- Schiffchen
- 6.
- Chagierfadenführer
- 7.
- Gleitlager
- 8.
- Andrückwalze
- 9.
- Fadenspule
- 9.1
- Hülse
- 10.
- Spulspindel
- 1
1, 11'
- Reversiervorrichtung
- 12.
- Spulenträger
- 13.
- Spule
- 14.
- Schlitten
- 15,
15'
- Schlittenantrieb
- 16,
l6'
- Positionssensor
- 17.
- Energiespeicher
- l8,
18'
- Steuergerät
- 19.
- zentrales
Steuergerät
- 20.
- Druckluftzuführung
- 21.
- Druckluftöffnung