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Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren von Fadenspannungsschwankungen
bei der Herstellung eines Fadenwickels Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Kompensieren von Fadenspannungsschwankungen beim ZufUhren
eines Fadens mit konstanter Geschwindigkeit zu einer Changiervorrichtung zur Herstellung
eines Fadenwickels, insbesondere bei einer Spulmaschine.
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Beim Aufwickeln des Fadens mittels eines längs der Spule hin- und
hergehenden FadenfUhrers durch eine Kehrgewindewalze ergeben sich aus verschiedenen
Anlässen änderungen bzw. Schwankungen in der Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens.
Diese ist nicht der Umfangsgeschwindigkeit der Spule, sondern gleich der Umfangsgeschwindigkeit
geteilt durch den Kosinus des Steigungswinkels.der schraubenlinienförmigen Nut der
Kehrgewindewalze. An den Umkehrstellen verändert
sich der Steigungswinkel
in einer endlichen Zeit zu Null und setzt dann in umgekehrten Richtung zu seinem
Maximalwert an. Hierdurch verändert sich die Fadengeschwindigkeit bei dem Hin- und
Hergang des Fadens stetig, wodurch bei einer mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit
umlaufenden Spule eine nicht-konstante Fadengeschwindigkeit resultiert.
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Ein weiterer Anlaß für eine nicht-konstante Fadengeschwindigkeit ist
der Einfluß des sogenannten Fadendreiecks. Das Fadendreieck wird durch die beiden
Umkehrpunkte des FadenfUhrere und einem oberen Festpunkt gebildet, der im allgemeinen
Uber der Mitte des Changierweges des FadenfUhrers in einem Abstand liegt, der mitunter
beträchtlich sein kann und im allgemeinen das Zweibis Vierfache des Hubweges beträgt.
Wenn sich der FadenfUhrer von der Mitte des Changierweges zu einem Ende desselben
bewegt, vergrößert sich dabei die Entfernung zwischen dem FadenfUhrer und dem Festpunkt.
Durch diese Veränderung vergrößert sich bei konstant umlaufender Spule auch die
Fadengeschwindigkeit. Bei entgegengesetzter Bewegung des Fadens zur Mitte des Changierweges
wird die Fadengeschwindigkeit infolge der kleiner werdenden Entfernung zwischen
FadenfUhrer und dem Festpunkt wieder kleiner, d.h. bei konstant umlaufender Spule
ist die Fadengeschwindigkeit nicht konstant.
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Diese beiden unvermeidbaren Geschwindigkeitsänderungen wirken sich
beim Direktaufspulen von Fäden, die von einer Prozeßmaschine mit konstanterßeschwindigkeit
angeliefert werden, unangenehm aus. Es kann beim Direktwickeln durch Einstellen
des Verhältnisses der Wickelgeschwindigkeit
zur Liefergeschwindigkeit
eine mittlere Fadenaufwickelgeschwindigkeit und somit eine Fadenaufwickelspannung
eingestellt werden. Durch die Jedoch stetig wechselnde Geschwindigkeit des Fadens
beim Spule vorgang entsteht eine nicht gleichmäßige Fadenspannung.
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Die dabei auftretenden Fadenspannungsunterschiede- können Werte erreichen,
die von der mittleren Spannung bis Null fallen können, wobei die Spannungs spitzen
bis zu der Zwei- bis Fünffachen Größe der mittleren Spannung ansteigen können.
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Aufgabe der-Erfindung ist es, die Fadenspannungsschwankungen, die
unmittelbar an dem sogenannten Fadendreieck entstehen, auf mechanische Weise und
in einfacher Art zu kompensieren. Bei einer Changiervorrichtung zur Herstellung
eines Fadenwickels od.dgl., bei der der Faden mit konstanter Geschwindigkeit zugefUhrt
wird und von einer Mittellage um einen Festpunkt seitlich hin- und hergeschwenkt
wird, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Faden - in Fadenlaufri-chtung-gesehen
- vor dem Fadendreieck und auch in der Endlage des Fadendreiecks um die Jeweilige
Differenz der Längenänderung des Fadens von Mittellage zur Seitenlage im proportionalen
Wechsel mechanisch ausgelenkt wird.
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Vorrichtungsmäßig zeichnet sich hierbei die Erfindung dadurch aus,
daß - in Fadenlaufrichtung gesehen - vor dem festen Fadenführer des Fadendreiecks
eine umlaufende Kurvenscheibe, an der der Faden anliegend vorbeiläuft, angeordnet
ist, deren Exzentrizität der Differenz der änderung des Abstandes von dem festen
zu dem beweglichen Fadenführer jeweilig entspricht. Hierbei ist die Drehzahl der
Kurvenscheibe gleich der zweifachen Doppelhubzahl
des Fadenftlhrers
der Kehrgewindewalze.
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Durch eine solche Anordnung und Ausbildung der Vorrichtung wird in
einfacher mechanischer Weise erreicht, daß die Fadenspannungsschwankungen vollständig
und sicher während des Verlegens des Fadens mittels des hin- und hergehenden Fadenftlhrers
in sich kompensiert werden. Die Jeweilige Vergrößerung der Entfernung zwischen dem
Fadenführer und dem Festpunkt bei dem sogenannten Fadendreieck wird durch die davorgesetzte
umlaufende Kurvenscheibe ausgeglichen.
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Wenn der Faden in der Mittellage des Fadendreiecks die kürzeste Entfernung
von dem festen Fadenfthrer bis zu dem hin- und hergehenden Fadenführer durchläuft,
wird der Faden mittels der umlaufenden Kurvenscheibe am stärksten ausgelenkt, während,
wenn der Faden sich in der Seitenlage des Fadendreiecks befindet, die Auslenkung
an der Kurvenscheibe am geringsten ist. Theoretisch braucht der Faden hierbei keine
Auslenkung zu haben, Jedoch ist es zweckmäßig, eine gewisse Aus lenkung des Fadens
mittels der Kurvenscheibe vorzusehen, damit gesichert ist, daß der Faden an der
Kurvenscheibe unter Spannung anliegt. Die synchron mit dem hin- und hergehenden
Fadenführer umlaufende Kurvenscheibe wirkt sozusagen wie ein weiteres Fadendreieck,
das zu dem echten Fadendreieck Jeweils in entsprechender Proportionalität entgegengesetzt
arbeitet, so daß die Jeweiligen Fadenschwankungen, die in dem echten und in dem
entgegengesetzten Fadendreieck auftreten, sich völlig ausgleichen und kompensiert
werden.
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DasJenige, was der Faden beim Durchlaufen des Fadendreiecks Jeweilig
an Länge mehr braucht, wird durch die
davorgesetzte Vorrichtung
zur Aus lenkung des Fadens in entsprechender Weise kompensiert. Es hat sich gezeigt,
daß nicht nur die Fadenspannung ausgeglichen werden kann, sondern daß die Fadenspannung
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung im ganzen auf
einem -geringeren Minimum an Fadrnspannung gehalten werden kann als ohne diese Vorrichtung.
Eine solche mechanische Kompensation für die Fadenspannung hat weiterhin den Vorteil,
daß im Gegensatz zu Blasvorrichtungen, bei denen ggf.
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ein nicht unerheblicher Preßluftverbrauch entsteht, keine Verwirbgung
des Fadens bei dem Kompensationsvorgang für die Fadenspannung entsteht. Dies ist
für bereits gezwirnte Fäden von erheblicher Bedeutung.
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Die Unterschiede in der Fadengeschwindigkeit bringen insbesondere
bei glatten Fäden verhältnismäßig große Spannungsänderungen. Durch das Konstanthalten
der Fadenspannung wird der Faden fUr den Aufwickelvorgang wesentlich geschont. Die
doppelte Drehzahl der-Kurvenscheibe ergibt sich dadurch, daß der Faden bei dem Fadendreieck
von der Mittellage einerseits nach der einen Seite und andererseits nach der anderen
Seite die jeweils größer werdende Entfernung von dem Festpunkt zu dem hin- und hergehenden
FadenfUhrer durchläuft. Die Vorrichtung ist äußerst einfach. Sie benötigt nur wenige
zusätzLiche Teile und bringt mechanisch keinen nennenswerten Aufwand. Die Fadenkompensation
arbeitet sehr dauerhaft und ist praktisch nicht störanfällig.
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Die Kurvenscheibe ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie - in Fadenlaufrichtung
gesehen - zu beiden Seiten der Drehachse derselben vorstehend angeordnet ist, so
daß der vorbei laufende Faden auch in der Endlage des Fadendreiecks an der Kurvenscheibe
etwas ausgelenkt ist, um eine sichere Anlage zu gewährleisten. Dabei kann die Kurvenscheibe
auf der Seite der geringeren Exzentrizität mit einer mittleren Ausnehmung versehen
sein. Dies verringert die Anlagefläche und damit auch die Reibung.
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An der Umfangsfläche der Kurvenscheibe sind vorteilhaft zu dem Fadenlauf
sich quer erstreckende Ausnehmungen wie Nuten od.dgl. vorgesehen. Damit wird die
Reibung des Fadens beim Vorbeilaufen an der Kurvenscheibe wesentlich verringert.
Es wird verhindert, daß der Faden an der Kurvenscheibe "klebt.
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Die Kurvenscheibe ist zweckmäßig auf einer Trägerscheibe angeordnet,
an der der Antrieb angreift, der mit der Kehrgewindewalze in einem solchen Verhältnis
steht, daß die Kurvenscheibe mit der zweifachen Doppelhubzahl des Fadenführers an
der Kehrgewindewalze umläuft.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Kompensierung von Fadenspannungsschwankungen
an dem Fadendreieck in Ansicht und im Schema, wobei die Kompensierungsvorrichtung
um 900 gedreht in die Zeichnungsebene zur besseren Veranschaulichung gelegt ist.
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Fig. 2 stellt eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1 schematisch
dar, bei der die Kompensationsvorrichtung~um 900 zu der Zeichnungsebene verschwenkt
dargestellt ist.
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Der Faden wird von einem Lieferwerk 2, das aus den Rollen 3 und 4
besteht, kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt und durchläuft
einen fest angeordneten Fadenführer 5 und,gelangt sodann zu der Changiervorrichtung
6 mit dem Fadenführer 7, der durch eine Kehrgewindewalze 8 längs der Spulenhülse
9 fortlaufend hin- und herbewegt wird. Der Faden wird auf der Hülse 9 zu der Spule
10 gewickelt. Der Antrieb erfolgt hierbei mittels einer Friktionswalze- 11, die
von einem Motor 12 mittels der Antriebsscheiben 1) und 14 und einem Antriebsriemen
15 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Das Lieferwerk 2 und die Friktionswalze
11 stehen hierbei in einem konstanten Drehzahlverhältnis. Die Umfangsgeschwindigkeit
der den Faden aufnehmenden Spule 10 steht durch diese Antriebsart, unabhängig vom
Spulendurchmesser, immer im gleichen Verhältnis zur Geschwindigkeit der antreibenden
Friktionswalze 11.
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Zum Konstanthalten der Fadenspannung des Fadens 1 ist der Changiervorrichtung
6-zwischen dem ortsfesten Fadenführer 5 und dem Lieferwerk 2 bzw. einem weiteren
ortsfesten Fadenführer 19 eine mechanisch wirkende Kompensationsvorrichtung 20 vorgeschaltet.
Diese Kompensationsvorrichtung 20 weist eine Kurvenscheibe 21 auf, die um einen
Drehpunkt 22 umlaufend vorgesehen ist. Die Kurvenscheibe 21 kann auf einer Trägescheibe
25 angebracht sein, deren Drehzahlder.zweifachen Doppelhubzahl des Fadenführers
an der Kehrgewindewalze entspricht.
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Die zu der Drehachse 22 exzentrisch gelagerte Kurvenscheibe 21 ragt
mit dem Teil 24 über die Verbindungslinie zwischen den festen Fadenführern 19, 5
heraus. Dies hat den Zweck, daß der Faden 1 auch in dem Verlauf, in dem er sich
bei dem Fadendreieck 25 in der Mittellage befindet, unter einer gewissen Aus lenkung
an den Kurventeilen 24 anliegt, um ein Schlaffwerden des Fadens bei der Kompensationsvorrichtung
zu vermeiden. Zwischen den Teilen 24 der Kurvenscheibe 21 kann eine Ausnehmung 26
vorgesehen sein, um eine zusätzliche Reibungsquelle an diesem Teil der Kurvenscheibe
für den Faden zu vermeiden. Der Verlauf der Kurve 27 bei der Scheibe 21 ist so bestimmt,
daß der Faden um die Differenz der Anderung der Länge des Fadens von dem feststehenden
Fadenführer 5 zu der Jeweiligen Stellung des hin- und hergehenden Fadenführers 7
durch die Anlage an der Kurvenscheibe 21 zur Seite ausgelenkt wird und zwar in dem
Maß, in welchem der Faden bei dem Durchgang durch das Fadendreieck 25 einen längeren
bzw. kürzeren Weg durchschreitet. Dadurch wird die Länge des Weges für den durchlaufenden
Faden 1 von dem feststehenden Fadenführer 19 bis zu dem hin- und hergehenden Fadenführer
7 stets konstant gehalten. Was der Faden an größerer Länge bei dem Fadendreieck
25 durchlaufen muß, wird diesem in entsprechender Weise von der synchron mitlaufenden
Kurvenscheibe 21 zugegeben. In gleicher Weise wird bei dem Bewegungsvorgang des
Fadens von den Seiten des Fadendreiecks zur Mittellage die jeweils freiwerdende
Fadenlänge von der Kurvenscheibe 21 aufgenommen. Die Umfangsfläche der Kurvenscheibe
21 kann längs der Kurve 27 mit zu dem Fadenverlauf quer laufenden Ausnehmungen bzw.
Nuten versehen sein, um ein Kleben des Fadens an der Umfangsfläche der Kurvenscheibe
zu verhindern.
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Der Antrieb fUr-die Kurvenscheibe 21 bzw. die Trägerscheibe 23 ist
von dem Antrieb der Kehrgewindewalze 8 im Synchronlauf in der Weise abgeleitet,
daß die Drehzahl der Kurvenscheibe 21 gleich ist der zweifachen Doppelhubzahl des
Fadenführers an der Kehrgewindewalze.
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Zwischen der Kehrgewindewalze 8 und der Trägerscheibe 23 kann ein
entsprechendes Getriebe 17, 18 mit den Ubertragungsteilen 29, 30, 31 vorgesehen
sein.