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Aufspulvorrichtung zum Aufspulen von fadenförmigem Gut Die Erfindung
betrifft eine Aufspulvorrichtung zum Aufspulen von fadenförmigem Gut mit konstanter
Abzugsgeschwindigkeit, bei welcher der Antrieb der Aufwickelspule von einem mit
konstanter Drehzahl angetriebenen Antriebselement ausgeht welches die Spulen welle
über ein stufenlos verstellbares Reibungsgetriebe antreibt, dessen Verstellung nach
Maßgabe des Wickeldurchmessers über eine Abtastvorrichtung erfolgt, Beim Aufspulen
von fadenförmigem Gut, insbesondere von Garn, wächst mit der aufgespulten Menge
auch der Durchmesser der Spule, so daß bei konstanter Antriebsdrehzahl dieser Spule
die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeloberfläche (Abzugsgeschwindigkeit) zunimmt.
Wenn man eine konstante Abzugsgeschwindigkeit fordert, ist es üblich, die Drehzahl
der Spule mit dem Ansteigen der aufgespulten Menge herabzusetzen, so daß ein konstanter
Wert der Abzugsgeschwindigkeit erreicht wird.
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Bei einer bekannten Ausführungsform einer Aufspulvorrichtung wird
dies durch einen mit konstanter Drehzahl angetriebenen Antriebszylinder erreicht,
welcher den lose umlaufenden Spulenkörper durch Frikticnskupplung an seiner Oberfläche
antreibt, so daß unabhängig von dem beim Aufspulvorgang zunehmenden Spulendurchmesser
stets die gleiche Umfangsgeschwindigkeit erreicht wird. Die Umfangsgeschwindigkeit
an der Spulenoberfläche entspricht dabei in jedem Zeitpunkt der des Antriebszylinders.
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Obwohl durch eine solche Ausführungsform eine konstante Abzugsgeschwindigkeit
erreicht werden kann, zeigten sich bei ihrer Anwendung schwerwiegende Nachteile,
welche vor allem auf die den Antrieb des Spulenkörpers bewirkenden Reibungskräfte
am Wickelgut zurückzuführen sind. Dieses erleidet durch seine Banspruchung als Friktionsübertragungselement
eine erhebliche Schädigung, welche eine Qualitätsverschlechterung gegenüber dem
nicht aufgespulten fadenförmigen Gut mit sich bringt.
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Um eine gleichmäßige Aufspulgeschwindigkeit zu erreichen, ist es
durch die deutsche Patentschrift 556296 bekannt, den Wickelkörper mit Hilfe eines
gewichtsbelasteten, zweiarmigen Hebels abzutasten.
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Die dadurch hervorgerufene Reibung ist für das aufzuwickelnde Fadenmaterial
jedoch noch schädlicher als die im wesentlichen rollende Reibung, die bei dem beschriebenen
bekannten Friktionsantrieb der Spule auftritt. Mit zunehmendem Spulendurchmesser
sohwenkt der mit dem Gewicht versehene Arm des Hebels aus, wodurch das Lastdrehmoment
und damit auch die Andruckskraft der am Hebel befestigten
Leiste auf den Wickel größer
wird. Dementsprechend nimmt die schädliche Reibung zwischen Wickel und Leiste mit
wachsendem Wickeldurchmesser zu.
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Die Verwendung von berührungsfreien Abtastvorrichtungen ist bei Schußspulmaschinen
bekannt.
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Dabei erfolgt die Abtastung lediglich als sogenannte Greuzwertabtastung.
d. h., die Abtastvorrichtung spricht nur an, wenn der maximale Durchmesser des Spulenkörpers
erreicht ist. Der Abtastimpuls wird hier aber nicht dazu benutzt, um die Drehzahl
zu regeln, sonden um die Fadenverlegervorrichtung zur Spulenwelle achsparallel zu
verschieben. Eine Einstellung der Drehzahl der Spulenwelle nach Maßgabe des Spulenwachstums
wie es erfindungsgemäß bezweckt wird. wäre bei Schlußspulmaschinen nicht möglich,
weil hier der Spulenaufbau nicht ausschließlich in radialer Richtung, sondern auch
in axialer Richtung erfolgt. Hierbei entsteht immer eine kegelstumpfförmige Aufwickelzone
an dem Ende der Spule. auf welches das fadenförmige Gut verlegt wird. Da nun bei
der Verlegung des Fadens dieser in der einen Endlage der Spulposition auf einen
Spulkörper großen Durchmessers und in der anderen Endlage auf einen Spulkörper kleinen
Durchmessers bei gleichbleibender Drehzahl der Spulenwelle aufläuft. schwankt die
Aufwickelgeschwindigkeit und natürlich auch die Fadenspannung beträchtlich, und
zwar periodisch. Die periodischen Aufwickelgeschwindigkeitsswankungen bei Schlußspulmaschinen
können nicht durch angepaßte periodische Drehzahlschwankungen der Spulenwelle ausgeglichen
werden, da diese Durchmesserschwankungen zu schnell erfolgen. So kann beispielsweise
nach der österreichischen Patentschrift 208274 die Abtastung des Spulenkörpers,
um das axiale Wachstum bei Schußspulmaschinen zu kontrollieren, durch eine pneumatische
Abtastung erfolgen, bei welcher der
mit dem axialen Spulenwachstum
schwankende Staudruck auf eine membranbetätigte Bremse einwirkt, die ein mit der
Leitspindel der Verlegervorrichtung kämmendes Zahnritzel bremst oder freigibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, an einer Aufspulvorrichtung, bei
der die Spulen in radialer Richtung wachsen und bei der mit konstanter Fadengeschwindigkeit
gespult wird, eine Beschädigung des aufgespulten Fadens zu vermeiden, insbesondere
durch die den zunehmenden Spulendurchmesser abtastende Regelvorrichtung für die
Drehzahl der Spulspindel.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Aufspu!-vorrichtung zum Aufspulen
von fadenförmigem Gut mit konstanter Abzugsgeschwindigkeit. bei welcher der Antrieb
der Aufwickelspule von einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Antriebselement
ausgeht, welches die Spulenwelle über ein stufenlos verstellbares Reibungsgetriebe
antreibt, dessen Verstellung nach Maßgabe des Wickeldurchmessers über eine Abtastvorrichtung
erfolgt, mit dem Kennzeichen. daß die Versdiebung der Spule quer zu ihrer Welle
gegenüber der ortsfesten Antriebswelle sowie der Abtastvorrichtung über einen von
elektrischen Signalen gesteuerten Hilfsmotor vorgenommen wird. wobei die Signale
bei Annäherung von Wickeloberfläche und Abtastvorrichtung ausgelöst werden.
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Vorrichtungen, in welchen eine seitliche Verschiebung der Spule für
einen anderen Zweck als gemäß der Erfindung, nämlich zur Formgebung des Wickel stattfindet,
sind beispielsweise durch die kritische Patentschrift 550 396 bekannt. Bei diesen
Aufspulvorrichtungen wird die Spule durch eine Rolle angetrieben, die direkt auf
die Oberfläche des aufgespulten Garns einwirkt. Bedingt durch das Anwachsen des
Wickels, wird die Spule in einer Führung hochgedrückt, welche die seitliche Verschiebung
bewirkt.
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Die seitliche Verschiebung des Spulenkörpers erfolgt in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. um die Abzugsgeschwindigkeit konstant zu halten.
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Bei einer solchen Aufspulvorrichtung kann man zweckmäßig das Getriebeelement
als Reibantrieb mit einem Antriebskonus ausbilden, wobei die Auflage des Reibrades
unter Axialverschiebung auf der Konusoberfläche so gesteuert wird, daß die Angriffslinie
des Reibrades der Projektion des jeweiligen Spulendurchmessers auf den Antriebskonus
entspricht. Dabei kann der Antriebskonus zweckmäßig an der Spulenwelle vorgesehen
sein, und die Veränderung der Angriffslinie erfolgt dann durch eine Veränderung
des Abstandes zwischen Antriebswelle und Spulenwelle, wobei das auf der Antriebswelle
axial verschiebbare Reibrad durch ein Führungselement gegen die Oberfläche des Antriebskonus
gepreßt wird; ein solches Führungselement kann eine Feder mit axial gerichteter
Federwirkung sein, und in diesem Fall ist die Steuerung des Wellenabstandes durch
eine erzwungene Bewegung der Spulenwelle auszuführen. In Umkehrung dieses Prinzips
kann aber auch das Führungselement in einem erzwungenen Bewegungsablauf seine Lage
verändern, wobei zwischen Antriebswelle und Spulenwelle ein Federelement eingeschaltet
ist, welches den gegenseitigen Abstand der Wellen zu verringern sucht.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der Antriebskonus
auf der Antriebswelle befestigt, und die Angriffslinie des Reibrades wird durch
eine
erzwungene Bewegung der Spulenwelle gesteuert.
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Dabei ist das Reibrad auf der Spulenwelle axial verschiebbar angeordnet
und wird durch eine Federführung auf die Oberfläche des Antriebskonus gepreßt. Nach
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Getriebeelement als Reibscheibenantrieb
ausgebildet. und die Steuerung der Angriffslinie auf der vorzugsweise an der Spulenwelle
befestigten Reibscheibe erfolgt nach dem Durchmesser der Aufwickelspule durch eine
erzwungene Verschiebung des Reibrades oder der Spulenwelle. Üblicherweise wird man
in einer solchen Anordnung zueinander senkrecht stehende Weilen vorsehen. Es können
jedoch auch davon abweichende Lagen im Einzelfall angezeigt erscheinen. Die Verschiebung
des Reibrades erfolgt radial zur Reibscheibe. Die erforderliche Zwangsbewegung in
Abhängigkeit von dem durch eine Abtastvorrichtunb zu ermittelnden Spulendurchmesser
kann in kinematischer Umkehr sowohl die direkte Verschiebung des Reibrades als auch
der Spulenwelle betreffen.
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Erfindungsgemäß ist an einer derartigen Aufspulvorrichtung vorgesehen.
daß die Abtastvorrichtung ein Abtastelement aufweist. welches zeitweise oder kontinuierlich
mit der Spulenoberfläche bzw. einem Teil derselben in Wirkverbindung tritt und durch
seine Lageänderung elektrische oder pneumatische oder mechanische Steuerimpulse
auslöst. welche über einen Hilfsmotor das übersetzungsverhältnis des Getriebeelementes
verändern. Hier bieten sich dem Fachmann eine ganze Reihe von Ausführungsformen,
wobei die Entscheidung zugunsten einer bestimmten Art der Steuerimpulse, vor allem
durch die gestellten Anforderungen hinsichtlich der konstanten Abzugsgeschwindigkeit
und dem zugebilligten apparativen Aufwand bestimmt wird. Eine zweckmäßige Ausführungsform
verwendet als Abtastelement ein von einem Hilfsluftstrom durchströmtes, schwenkbar
gelagertes Rohr, welches sich im Bereich der Spulenoberfläche erweitert und durch
Staudruckänderung bei Lagenänderung der Spulenoberfläche einen Bewegungsantrieb
erfährt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Es zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform für eine Aufspulvorrichtung
mit Verschiebung der Spule quer zu ihrer Welle gegenüber der ortsfesten Antriebswelle,
F i g. 2 eine Ausführungsform für die Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung, F i
g. 3 eine weitere Ausführungsform der Abtastvorrichtung mit rohrförmigem Abtastelement,
F i g. 4 eine Abtastvorrichtung mit fotoelektrischer Steuerung und Fig. 5 eine Abtastvorrichtung
mit induktiver Gebereinrichtung.
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In Fig. 1 ist eine Antriebswelle 1 erkennbar, welche durch einen
Antriebsmotor 2 mit konstanter Drehzahl antreibbar ist. Auf der Antriebswelle 1
ist ein Reibrad 3 axial verschiebbar, wobei eine Schraubendruckfeder 4, deren Endwindungen
einerseits gegen einen mit der Antriebswelle 1 fest verbundenen Stellring 5 und
andererseits gegen die Oberfläche des Reibrades 3 anliegen, dieses Reibrad 3 gegen
die Oberfläche eines an der Spulenwelle 6 befestigten Antriebskonus 7 anpreßt. Bei
dieser Ausführungsform muß die Spulenwelle 6 in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser,
welcher mit Hilfe einer
Abtastvorrichtung ermittelt wird, in Richtung
des angegebenen Pfeiles zwangsverschoben werden. Zur Führung des Reibrades 3, unabhängig
von seiner axialen Lage, ist ein in einer Ausnehmung 8 der Antriebswelle 1 eingelegtes
Führungsstück 9 vorgesehen, welches in eine entsprechende Ausnehmung am Reibrad
3 eingreift. Dadurch wird unabhängig von der axialen Lage des Reibrades 3 innerhalb
gewisser Grenzen eine drehfeste Verbindung mit der Antriebswelle 1 hergestellt.
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Die in F i g. 2 dargestellte Abtastvorrichtung für den Wickeldurchmesser
sieht ein bewegbares streifenförmiges Abtastelement 13 vor, welches bei 14 schwenkbar
gelagert ist. Die nachteilige Berührung der Oberfläche der Spule 28 durch das Abtastelement
13 wird durch ein Luftpolster zwischen Spulenoberfläche und diesem Abtastelement
13 vermieden. wobei das Luftpolster entweder bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten (>1000
m/min) durch die von der Spulenoberfläche mitgerissene Luft, oder bei kleineren
Abzugsgeschwindigkeiten durch eine zusätzliche Luftförderung, z. B. ein Gebläse,
erzeugt wird. Durch eine in den Spalt zwischen der Spulenoberfläche 28 und dem Abtastelement
13 geleitete Luftströmung (Pfeil 15) ergibt sich eine Bewegung des Abtastelementes
13, sofern sich mit zunehmendem Spulendurchmesser der Abstand zur Oberfläche des
Abtastelementes 13 und damit der Luftdurchtrittsspalt verkleinert. Durch die auftretende
Bewegung des Abtastelementes 13 wird der Schaltkontakt 16 geöffnet und dadurch der
Stromkreis eines Schaltrelais 17 unterbrochen. Durch die Unterbrechung des Stromkreises
kommen die Schaltkontakte 18, 19 des Schaltrelais 17, welches bisher offengehalten
wurde, zur Kontaktgabe und legen dadurch einen Hilfsmotor 20 an die vorgesehene
Speisespannung.
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Diese Spannung weist zweckmäßig bei einer Wechselstromausführung des
Motors eine höhere Frequenz als die Netzfrequenz auf und kann beispielsweise bei
500 hz liegen. Der Hilfsmotor 20 bewegt über eine in der Figur angedeutete Verbindungswelle
21 ein Einstellrad 22, welches eine Halterung 23 der Spulenwelle 6 und damit die
gesamte Spule in Pfeilrichtung verschiebt. Der Steuervorgang erfolgt dabei in der
Weise, daß mit zunehmender Verschiebung des Spulenkörpers wieder der Spalt mit dem
Abtastelement 13 vergrößert wird bzw. eine größere Luftdurchtrittsfläche zwischen
dem Abtastelement 13 und der Spulenoberfläche 28 entsteht, so daß das Abtastelement
13 schließlich in seine Ausgangslage zurückkehrt, in welcher der Kontakt 16 geschlossen
ist. In dieser Lage kommt das Schaltrelais 17 erneut unter Strom, und die Kontaktel8,
19 unterbrechen die Spannungszuführung zum Hilfsmotor 20.
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Dieser wird erst dann erneut eingeschaltet, wenn mit zunehmendem Wickeldurchmesser
durch die Verkleinerung des Luftspaltes erneut eine Bewegung des Abtastelementes
13 unter Öffnen des Kontaktes 16 eintritt.
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In ähnlicher Form ist auch die Abtastvorrichtung nach Fig. 3 aufgebaut.
Hier erfolgt die Zuführung einer Hilfsluftströmung durch ein rohrförmiges Abtastelement
24, welches bei 25 schwenkbar gelagert ist. Dieses rohrförmige Abtastelement 24
weist an seiner der Spulenoberfläche zugewandten Öffnung eine trichterförmige Erweiterung
26 auf. Der Bewegungsantrieb geht auch hier von dem durch den zunehmenden Spulendurchmesser
ansteigenden Stau-
druck bei Verkleinerung der Luftdurchtrittsöffnunaus. Dabei bewegt
sich das rohrförmige Abtastelement 24 ebenso wie das in Fig. 2 dargestellte Abtastelement
13 und öffnet den Schaltkontakt 16, welcher über eine Einrichtung nach F i g. 2
mit Hilfe des Schaltrelais 17 eine Verschiebung der Spulenwelle 6 hervorruft.
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Eine fotoelektrische Abtastvorrichtung ist in F i g. 4 dargestellt,
wobei der von einer Lichtquelle 27 ausgehende Lichtstrahl durch die beim Aufspuivorgang
hinsichtlich ihres Durchmessers laufend vergrößerte Spulenoberfläche 28 verändert
wird, so dae sich die Belichtung eines Fotowiderstandes 29 ändert.
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Da dieser Fotowiderstand 29 seinen Leitwert be Verringerung der Belichtung
entsprechend verklei -nert. läßt sich ein Schaltpunkt für das Schaltrelais 17 festlegen,
welches mit seinen Schaltkontakten 18. 19 die Spannungszuführung zum Hilfsmotor
20 steuert.
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Durch den Hilfsmotor 20 wird die Spulenwelle 6 über einen, entsprechend
F i g. 2 ausgebildeten Zahnstangen antrieb 30 verschoben, und zwar so lange, bis
die Belichtung des Fotowiderstandes 29 wieder ihren ursprünglichen Sollwert erreicht,
bei dem wegen des Anstiegs des Leitwertes im Fotowiderstand 29 das Schaltrelais
17 erneut anzieht und durch Öffnung der Schaltkontakte 18, 19 die Spannungszuführung
zum Hilfsmotor 20 unterbricht. Zur Speisung der als elektrische Glühlampe ausgebildeten
Lichtquelle 27 ist eine Spannungsquelle 31 vorgesehen. Die Stromversorgung des Schaltrelais
17 erfolgt unter Zwischenschaltung des Fotowiderstandes 29 aus einer weiteren Spannungsquelle
32.
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Ebenso wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel der F i g.
4 werden bei F i g. 5 Schaltkontakte am Abtastelement vermieden. Hier ist ebenfalls
ein Abtastelement 13 entsprechend in F i g. 2 angeordnet und bei 14 schwenkbar gelagert,
wobei durch diesen Bewegungsvorgang des Abtastelementes 13 der forromagnetische
Kern 33 eines induktiven Gebers 34 in seiner Lage verändert wird.
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Der induktive Geber 34 beeinflußt über einen Zwischenverstärker 35
von an sich bekannter Konstruktion die Spannungszuführung zum Hilfsmotor 20, welcher
eine kontinuierliche Verschiebung der Spulenwelle 6 herbeiführt. Dadurch wird der
Luftspalt zwischen dem Abtastelement 13 und der Spulenoberfläche 28 praktisch konstant
gehalten. Mit dieser Anordnung läßt sich somit eine stetige Arbeitsweise der Steuervorrichtung
erreichen, da durch die Bewegung des forromagnetischen Kernes 33 im induktiven Geber
34 ein Eingangssignal des Verstärkers 35 auftritt, dessen Phase und Größe von der
Bewegung des Abtastelementes direkt abhängig ist.
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Der Ausgang des Verstärkers steuert dann entsprechend den Hilfsmotor
20, und dieser verändert das Übersetzungsverhähnis des Getriebeelementes kontinuierlich
in der Art einer Nachlaufschaltung, so daß die Abzugsgeschwindigkeit völlig konstant
bleibt.