DE2040979A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung durch Umkehr der Drehrichtung einer Antriebsrolle sowie der Ausbildung einer Vorrichtung zur praktischen Anwendung dieses Verfahrens, welche insbesondere anwendbar sind zur Steuerung von Maschinen oder Maschinenteilen) für welche eine derartige Hin- und Herbewegung erforderlich ist.
• Eine bevorzugte Anwendung findet das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung bei Spulmaschinen mit einem automatischen Fadenführer, wobei die Hin- und Herbewegung dieses Fadenführers in einfacher Weise durch die praktische Anwendung der Erfindung erzielbar ist.
• Eine derartige Hin- und Herbewegung von Maschinenteilen wurde bisher mittels besonders gestalteter Nocken erreicht, welche jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie sorgfältig bearbeitet werden niüssen und dadurch verhältnismässig hohe Herstellungskosten anfallen.
• Man hat auch schon Hin- und Herbewegungen durch Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotors erreicht. Eine solche Verfahrensweise erfordert jedoch durch die Trägheit der in Bewegung befindlichen Drehteile eine beachtliche Reaktionszeit, so dass eine solche Anwendung nicht geeignet ist für solche Fälle, wo die Aenderung der Verschiebungsrichtung augenblicklich oder nahezu augenblicklich erfolgen muss.
• Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur praktischen Ausführung dieses Verfahrens zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung, wobei die vorstehend erwähnten Nachteile bisher bekannter Ausführungen nicht auftreten.
• Ein solches Verfahren zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung durch Umkehr der Drehrichtung einer Antriebsrolle ist hierzu erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass diese Rolle frei drehbar zwischen zwei mit entgegengesetztem Drehsinn drehenden Antriebswellen montiert ist und über zwei elektromagnetische Kupplungen abwechselnd drehfest mit diesen Antriebswellen verbunden wird, wobei diese Kupplungen durch einen oder mehrere Detektoren gesteuert werden, von denen ein beweglicher Teil an der Rolle oder einem von dieser angetriebenen Teil sitzt und ein anderer Teil fest angeordnet ist, und die alternierende Drehbewegung der Rolle in bekannter Weise in eine lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird.
• Wenn die angetriebenen Teile ein verhtiltrlism$Lssig geringes Gewicht aufweisen, kann eine Rolle mit ebenem Profil oder mit einer Ringnut verwendet werden, wobei die Kraftübertragung mittels eines flachen oder profilierten Riemens oder eines Metallkabels erfolgt, welcher bzw. welches über eine andere Rolle geführt ist.
• Sind dagegen-die in hin- und hergehende Bewegung zu versetzenden Teile schwerer, verwendet man zweckmässigerweise eine Kette oder eine Zahnstange, welche von der Rolle angetrieben werden, die dann in diesem Fall mit den erforderlichen Zähnen ausgestattet ist.
• Man kann auch eine endlose Schraube verwenden, deren Ende als konisches Ritzel ausgebildet ist. Die frei drehbare Rolle ist dann mit entsprechenden Zähnen ausgestattet, um mit der endlosen Schraube in Eingriff stehen zu können. Die Umwandlung der Drehbewegung der endlosen Schraube in eine Linearbewegung erfolgt mittels einer Mutter oder einer Gewindenuss.
• In den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise Ausf11hrungsformen und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung dargestellt, wobei zeigen: Fig. 1 : in schematischer Darstellung und Draufsicht eine Ausführungsmöglichkeit y Fig. 2: in gleicher Darstellung eine andere Ausführungsmöglichkeit, Fig. 3 : in Seitenansicht eine praktische Anwendung der Erfindung bei einer Spulmaschine und Fig. 4 : eine bevorzugte Ausführung dieser Spulmaschine.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sitzt die Rolle 1 frei drehbar zwischen den beiden Wellen 2 und 3, die von den Motoren 4 und 5 angetrieben werden, und zwar unter Vermittlung von elektromagnetischen Getrieben ó iid 'i . Die beiden Antriebsmotore - und 5 drehen hierbei in entgegengesetztem Drehsinn).
• Ueber diese Rolle 1, welche in diesem Falle als Schnurscheibe ausgebildet ist, läuft ein Keilriemen 8, welcher an seinem anderen Ende über eine Fühungs - und Spannrolle 9 läuft. Auf diesem Keilriemen sind die beweglichen Teile 10 und 11 zweier rnagnetischer, photoclelctrischer oder mechanischer Detektoren befestigt, deren ieste Teile 12 und 13 an dem Maschinenrahmen angeordnet sind.
• Jeder dieser Detektoren, welche beispielsweise als magnetischer Näherungsdetektor oder als Mikroschalter ausgebildet sein können, steuern über entsprechende Stromkreise 14 und 15 jeweils cine der elektromagnetischen Kupplungen 6 und 7, welche - wie erwähnt -die frei drehbare Rolle 1 abwechselnd drehfest mit dem einen oder anderen Antriebsmotor verbinden.
• Die Arbeits- und Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgendermassen: Die beiden Antriebsmotore 4 und 5 werden in Gang gesetzt, wodurch eine der beiden Kupplungen die frei drehbare Antriebsrolle in Bewegung setzt. Hierdurch erfolgt eine seitliche Verschiebung des Keilriemens 8, beispielsweise in Richtung des Pfeiles 16, bis zu dem Augenblick, wo die beweglichen Teile der Detektoren in wirksame Entfernung von den anderen Detektorenteilen kommen.
• In diesem Moment erfolgt eine drehfeste Verbindung der Antriebsrolle 1 mit dem anderen Antriebsmotor, wodurch eine Umkehr der Drehrichtung der Rolle erfolgt. Der Keilriemen verschiebt sich hierdurch in umgekehrter Richtung, d.h. entgegen der Anzeigerichtung des Pfeiles 16, und zwar solangc, bis der andere Detektor auf gleiche Werse in Tätigkeit @@itt. Dieses bewirkt wiederum eine Umkehr der Kupplungsverbindung und damit der Drehrichtung der Rolle 1.
• Die Verschiebung des Keilriemens 8 wird hierbei ebenfalls wieder umgekehrt und liegt wieder in Richtung des Pfeiles 16. Der gleiche ADolauf wiederholt sich ständig, wodurch die Hin- und Herbewegung erzeugt wird.
• Wie bereits erwähnt, kann die Einrichtung zur Steuerung der elektromagnetis chen Kupplungen auf verschiedene Weise arbeiten.
• Sie kann unmittelbar auf die beweglichen Teile montiert sein> wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, oder aber auch auf anderen Teilen, die mittels der Rolle oder des Keilriemens in Linear- oder Kreisbewegung versetzt werden.
• Die Uebertragung der Hin- und Herbewegung des Keilriemens auf die mechanischen Teile, welche eine solche Bewegung ausführen sollen, erfolgt in an sich bekannter Weise und ist abhängig von der Art der Kraftübertragung.
• Wen hierzu ein einfacher Keilriemen aus weichem Material Verwendung findet, kann an diesem beispielsweise ein metallisches Gestänge befestigt werden, dessen Ende mit den anzutreibenden Maschinenteilen verbunden sind. Gleichzeitig kann dem Keilriemen hierdurch eine bestimmte Starrheit gegeben werden, welche er von Natur aus nicht besitzt und die eine Befestigung der anzutreibenden Teile erleichtert.
• Die Anwendung der Erfindung zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung kann in zahlreichen Maschinen praktische Anwendung finden, insbesondere in Werkzeugmaschinen> wie SSgenD Hobelmaschinen, Scheifmaschinen, Heft- und Stanzmaschinen, Drehbänken, und ,SS 6eSh Fräsmaschinen wie gas allgemein bei selchen 3e,<4 Maschinen, wobei eine regelmässige oder unregelmässige Hin- und Herbewegung an bestimmte Maschinenteile erteilt werden soll.
• Bei bestimmten Maschinen der vorstehend erwähnten Art, wobei die eigentliche Arbeitsbewegung mit langsamer Geschwindigkeit erfolgt und die Rückbewegung in die Ausgangsstellung rasch, kann man in einfacher Weise zwei Motore verwenden, welche mit unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten laufen, und zwar mit langsamer Geschwindigkeit zum Antrieb der Arbeitsbewegung und mit schneller Bewegung zur Rückführung des Werkzeuges in seine Ausgangsstellung.
• Ansonst ist es ferner möglich, auch nur einen Antriebsmotor zu verwenden und hierbei die unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Antriebswellen durch unterschiedliche Grössen bei Uebersetzungsritzeln zu erzielen.
• Wie ebenfalls bereits erwähnt, findet die Erfindung bevorzugte Anwendung bei Spulenmaschinen mit automatischem Fadenführer) welcher einen natürlichen, künstlichen, metallischen oder sonstigen Faden von einer Docke zu einer Spule beliebigen Durchmessers führt. Derartige Spulen sitzen dann je nach der Verwendung des Fadens an Webstühlen, Angelrollen, Nähmaschinen usw. Das schwierigste Problem bei dieser Art von Anwendung besteht darin, dass die Umkehrung des Fadenführers ohne jede Totzeit erfolgt, da andernfalls hierbei eine Fadenanhäufung an den Spulenflanschen erfolgen würde, was eine regelmässige Fadenaufspulung verhindert. Die praktische Anwendung der Erfindung gestattet hingegen eine sehr zufriedenstellende Lösung dieses Problems.
• Sie gestattet insbesondere die Erzielung vqn einwandfrei nebeneinanderliegenden Fadenwindungen aus einem Polyamidfaden, was bisher aufgrund der faserigen Struktur derartiger Fäden nicht ohne weiteres möglich war.
• Hierbei muss auch die Hin- und Herbewegung gleichmässig in der einen wie in der anderen Richtung erfolgen, wozu man Antriebsmotore 4 und 5 verwendet, die miteinander synchronisiert sind und mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit laufen.
• Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform} wobei der Antrieb der beiden Kupplungswellen durch einen einzigen Antriebsmotor erfolgt. Dieser Antriebsmotor 16' treibt über ein konisches Ritzelgetriebe 17 die beiden Rollen 18 und 19, welche über Ketten 20 die beiden Rollen 19 auf den Antriebswellen 21 und 22 antreiben, welche durch das Ritzelgetriebe 17 in entgegengesetztem Drehsinn umlaufen.
• Die beiden elektromagnetischen Kupplungen 23 und 24 treiben in dem einen oder anderen Drehsinn die frei drehbare Rolle 25, welche ihrerseits ihre Drehbewegung auf den Keilriemen 26 überträgt.
• Dieser Keilriemen 26 trägt wiederum einen beweglichen Teil 30 zur Betätigung der beiden Detektoren 31 und 32, welche über die Leitungen 33 und 34 die beiden elektromagnetischen Kupplungen 23 und 24 steuern, wie es in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben wurde.
• Fig. 3 zeigt einen Fadenführer und dessen zur Steuerung erforderlichen Teile. Hierbei sitzt ein Gehäuse 27 mittels Kugellagern 28 verschiebbar auf einer Metallstange 29, die mechanisch von dem erwähnten Keilriemen 26 in abwechselnde hin- und hergehende Bewegung > rsetzt wird.
• An diesem Gehäuse ist eine Schnur scheibe 30' angeordnet, welche frei drehbar auf einer Welle 31' sitzt und zur Führung des Fadens dient.
• Innerhalb des Gehäuses 2Y befindet Solch ein Elektromagnet 32' welcher über die Zuleitungen 33' an eine Photoelektrische oder elektronische Steuereinrichtung angeschlossen ist, welche eine Ankupplung der Rolle auslöst, sobald eine bestimmte Anzahl von Fadenwindungen auf der Spule aufgespult sind.
• Eine andere Metalls tange 34' ist fest mit der Metallstange 29 verbunden und trägt eine Zahnstange 35, welche abnehmbar auf dieser Stange 34' befestigt ist. Die Abmessungen der Zälne dieser Zahnstange ist in der Weise gewählt, dass sie der Breite der Spulen entspricht, auf welche die Fadenwindungen aufgespult werden sollen.
• An einem Drehzapfen 36 des Elektromagneten ist eine Kurbelstang 7 angelenkt, die mit ihrem anderen Ende mit einer Schubstange 38 verbunden ist, und zwar ebenfalls wieder über einen Drehzapfen 39.
• Diese Schubstange 38 trägt ausserdem einen Finger 40, womit diese in die Zahnstange eingreift und dort blockierbar ist.
• Diese Schubstange 38 ist um eine gehäusefeste Achse 41 verschwenkbar und trägt an ihrem anderen Ende eine Klinke 42, welche in der untersten Stellung der Schubstange 38 auf die Schrägen 43 der Zahnstange 35 trifft.
• Die Klinke und deren Führung sind beweglich innerhalb eines Gehäuses 44 gelagert, worin sie mittels der Federn 45 nach unten gedrückt werden. Das Gehäuse 44 und die Klinke 42 sind einstellbar in allen Richtungen mittels der Langlöcher 46 und 47 in der Gehausewand.
• Am äusseren Ende der Schubstange 38 greift ferner eine Rückholfeder 48 an, welch mit ihrem anderen Ende an e inner Stange 49 tn dem Gehäuse 27 befestigt ist.
• Die Wirkungs- und Arbeitsweise dieser Einrichtung ist folgendermassen: Durch Betätigung des Elektromagneten 32 mittels eines Impulses von dem Zähler für die Fadenwindungen auf einer Spule wird die Kurbelstange 37 nach oben gezogen. Ueber die Drehzapfen 36 und 39 zieht sie hierbei gleichzeitig den linken Arm der Schubstange 38 nach oben, wobei der Finger 40 aus der Zahnstange 35 tritt. Durch die Schwenkung der Schubstange 38 trifft die Klinke 42 bei 50 auf das obere Ende einer der Schrägen 43 der Zahnstange 35. Sie gleitet entlang dieser Schräge nach unten und verschiebt hierbei gleichzeitig das- Gehäuse 27, bevor sie das untere Ende der Schräge 43 erreicht. Nach Unterbrechung des Stromes zieht die Rückholfeder 48 die Schubstange 38 wieder nach oben, wobei der Finger 40 die gegenseitige Bewegung bei 51 verriegelt, indem die Hin- und Herbewegung fortgesetzt wird.
• Auf diese Weise erfolgt eine. Verschiebung des Gehäuses bei jedem neuen Impuls, welcher zu dem Elektromagneten 32. gesendet wird.
• Die Einstellung der Klinke erfolgt in der Weise, dass sie in ihrer untersten Stellung auf den oberen Teil einer Schräge 43 trifft, um dann durch ein Gleiten auf dieser Schräge nach unten die Verschiebung des Gehäuses zu bewirken.
• Erforde rlichenfalls kann diese Verschiebung erleichtert werden durch eine geeignete mechanische Einrichtung, beispielsweise eine Feder :z;wigg:hen dem Schlitten und einem festen Punkt an dem Maschinengehäuse.
• Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, enthält die Spulenmaschine darüber hinaus eine Spindel 52, welche von einem Antrieb 53 angetrieben wird. Auf dieser Spindel 52 sitzen die Spulen 54 in wechselnder Anzahl, je nach ihrem Durchmesser und den Abmessungen der Einrichtung. Der Antrieb 53 treibt gleichzeitig eine Scheibe 55 mit Löchern oder Oeffnungen 56, die vor einer Photozelle 57 vorbeilaufen.
• Diese Photozelle 57 wird bei jeder Umdrehung des Antriebes 53 und folglich bei jeder Fadenwindung auf einer Spule erregt und sendet einen Impuls aus. Alle diese Impulse werden gesammelt und gespeichert in einem entsprechenden Zähler. Sobald der Zähler eine Impulsanzahl registriert hat, wie sie vorher festgelegt wurde, wird ein Impuls zu dem Elektromagneten 32' gesendet, welcher eine Verschiebung der Einrichtung mit dem Träger des Fadenführers bewirkt.
• Hiernach erfolgt das Aufspulen des Fadens auf einer nachfolgenden Spule.
• Auf diese Weise kann das Aufspulen eines Fadens kontinuierlich erfolgen, ausgehend von der ersten Spule bis zur letzten Spule, ohne dass die Maschine angehalten oder der Faden unterbrochen zu werden braucht.
• Selbstverständlich ist es möglich, die vorstehend erwähnte Einrichtung dahingehend zu verändern, dass beispielsweise mehrere Reihen von Spindeln und mehrere Reihen von Fadenführern vorgesehen werden, die alle an denselben Keilriemen angeschlossen sind. Auf diese Weise wird die Arbeitsproduktivität der Maschine beträchtlich erhöht. Eine bevorzugte Ausführung besteht in der Unterbrechung jeder Spindel, beispielsweise ihrer Aufteilung in zwei Teile, und eine gleiche Anzahl von Fadenflihrern 30' vorzusehen. Es kann hierdurch eine gleichzeitige Fadenzuftihrung durch getrennte Fadenllaspeln erfolgen, wodurch die notwendige Zeit zum Aufspulen auf die Spulen beträchtlich herabgesetzt werden kann.
• Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Spulen auf der oder den Spindeln der Maschine in der Weise auszubilden, dass ihre Seitenflansche mit Ausnehmungen oder Auskerbungen versehen werden, um hierdurch den Uebergang des Fadens von einer Spule auf die nachfolgende Spule zu erleichtern und ein unbeabsichtigtes Abspulen zu verhindern.
• Besonders bemerkenswert ist die Anpassungsfähigkeit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung bei der praktischen Anwendung. Um nämlich hierbei von einer Spule mit bestimmtem Durchmesser auf eine andere Spule mit verschiedenem Durchmesser überzugehen, genügt einfach die Veränderung der gegenseitigen Lage der festen und beweglichen Teile der Detektoren.
• Hierbei können die festen Teile der Detektoren zweckmässigerweise auf einer Mikrometerschraube montiert sein, deren Verdrehung genügt, um die Amplitude der hin- und hergehenden Bewegung zu verändern und der jeweiligen Stärke der Spule anzupassen.

Claims (10)

PATENTANSPRUE CHE

1. Verfahren zur Erzeugung einer linearen Hin- und Herbewegung durch Umkehr der Drehrichtung einer Antriebsrolle, dadurch gekennzeichnet, dass diese Rolle (1;25) frei drehbar zwischen zwei mit entgegengesetztem D rehs inn drehende Antriebswel:in (2,3;21,22) montiert ist und über zwei elektromagnetische Kupplungen (6,7;23,24) abwechselnd drehfest mit diesen Antriebswellen verbunden wird, wobei diese Kupplungen durch einen oder mehrere Detektoren gesteuert werden, von denen ein beweglicher Teil (10,11;30) an der Rolle oder einem von dieser angetriebenen Teil (8;26) sitzt und ein anderer Teil (12,13;31,32) fest angeordnet ist, und die alternierende Drehbewegung der Rolle in bekannter Weise in eine lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor ein magnetischer Näherungsdetektor, ein Mikrokontakt oder eine Photozelle verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsrolle eine Riemenscheibe mit Keilriemenübertragung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsrolle ein Zahnrad verwendet wird, welches mit einer Kette, Zahnstange oder endlosen Schraube in Eingriff steht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (2,3) von zwei verschiedenen Motoren (4,5) angetrieben werden, die in entgegengesetztem Drehsinn mit gleichen oder verschiedenen Geschwindigkeiten laufen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (21,22) von einem Motor (16') über ein Umkehrgetriebe (17) mit konischen Ritzeln angetrieben werden.

7. Spulmaschine mit einem automatischen, mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7 gesteuerten Fadenführer, gekennzeichnet durch einen Fadenftihrer aus einem Gehäuse (27) mit einem von einem Zähler für die Fadenwindungen auf der Spule gesteuerten Elektromagneten (32'), dessen Anker über einHebelgestänge (37,38) mit einer Klinke (42) verbunden ist, die in ihrer unteren Stellung auf den oberen Teil einer Schräge (43) an einer in hin- und hergehende Bewegung versetzten Zahnstange (35) trifft und an dieser Schräge unter Verschiebung des Gehäuses um einen bestimmten, der Spulenbr eite entsprechenden Betrag entlanggleitet.

8. Maschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen mechanischen oder photoelektrischen Spulentourenzähler (55 bis 57) zur Steuerung der Fadenführerverschiebung.

9. Maschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch getrennte Spulenspindeln, welchen der aufzuspulende Faden getrennt und gleichzeitig zugeführt wird.

10. Maschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Spulen (54) mit Ausnehmungen an ihren Seitenflanschen zur Erleichterung des Fadenüberganges von einer auf die nächste Spule.