-
Spulvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulvorrichtung
zum Aufspulen synthetischer Fäden, bestehend aus einem über eine Verschiebeeinrichtung
verfahrbaren Schlitten, auf dem eine Changiereinrichtung und eine Kontaktwalze sowie
deren Antriebseinheiten angebracht sind und zumindest einer außerhalb des Schlittens
drehbar gelagerten Spule, die mit der Kontaktwalze in kraftschlüssigem Kontakt steht.
-
In der DT-AS 1 710 082 ist eine Spulvorrichtung beschrieben, bei der
die Spanndornwelle frei drehbar auf zwei frei drehbaren und ortfest angeordneten
Scheibenpaaren gelagert ist.
-
Der vertikal verfahrbare Schlitten trägt die Changiereinrichtung und
die ortsfeste Treibwalze. Sein Gewicht ist teilkompensiert. Der nicht kompensierte
Anteil des Gewichtes wirkt als Anpreßkraft zwischen Treibwalze und Spulhülse. Da
die Treibwalze das erforderliche Drehmoment aufbringen muß, wird durch den zwischen
Treibwalze und Spule vorliegenden Reibwert die Mindestanpreßkraft festgelegt. Ferner
Uberträgt sich jede Ungleichmäßigkeit im Spulenaufbau auf den Schlitten, der dadurch
zu Schwingungen und Rattern neigt, so daß der kraftschlüssige Kontakt zwischen Treibwalze
und Spule nicht immer gewährleistet ist.
-
Ferner sind Vorrichtungen bekannt (DT-OS 22 20 727, DT-AS 10 65 562,
DT-PS 848 475), bei denen die Spanndornwelle beweglich gelagert ist, und die Treibwalze
mit der Changiereinrichtung ortsfest im Maschinengestell befestigt sind. Bei diesen
Vorrichtungen lassen sich ebenfalls aus den oben erwanten Gründen keine geringen
Anpreßdrücke verwirklichen sowie während der gesamten Spulzeit unter Umständen kein
kraft schlüssiger Kontakt zwischen Treibwalze und Spule erreichen, da keine Relativbewegung
der Treibwalze gegenüber dem Gehäuse möglich ist.
-
Auch ist es konstruktiv sehr schwierig und aufwendig, eine schwere
Spüle fliegend in einer bewegbaren Anordnung zu lagern. Eine rliegende Anordnung
der Spanndornwelle ist aus Gründen der Automatisierung bzw. des schnelleren Spulenwechsels
bei Handbetrieb erforderlich. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Spule
bei wachsendem Durchmesser der Treibwalze nicht auf einer Kreisbahn ausweichen darf
(z.B.DOS 22 20 727), da sich sonst sowohl die aus dem Anpreßdruck resultierenden
Kraftkomponenten in Größe und Richtung als auch die Schlepplänge (Abstand des Auflaufpunktes
des Fadens zwischen Nutwalze und Treibwalze) ändern, wodurch der Aufbau und die
Härte des Wickels beeinflußt werden, so daß eine Weiterverarbeitung der Spule gar
nicht mehr möglich ist oder nur mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.
-
Die Aurgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Aufspulen
synthetischer Fäden zu schaffen, die die Ungleichmäßigkeiten im Spulendurchmesser
bzw. die Ungleichmäßigkeiten der Schlittenbewegung nicht auf die gesamte Spulvorrichtung
überträgt, den kraftschlüssigen Kontakt zwischen Kontaktwalze und Spule gewährleistet.
-
Die Lösung der Aufgabe besteht rfindungsgemäß darin, daß die Kontaktwalze
auf einer relativ zum Schlitten reibungsarm beweglichen, von einem Kraft speicher
gehaltenen Trageinrichtung gelagert ist. Durch diese Vorrichtung wird gewährleistet,
daß Ungleichmäßigkeiten im Wickeldurchmesser sowie in der Schlittenbewegung von
der Kontaktwalze kompensiert werden, ohne daß der kraftschlüssige Kontakt zwischen
Kontaktwalze und Spule unterbrochen wird. Der notwendige Anpreßdruck zwischen Kontaktwalze
und Spule wird nicht durch das Schlittengewicht aufgebracht, sondern von dem Gewicht
der Kontaktwalze samt Trageinrichtung. Da diese Massen im Gegensatz zu denen des
Schlittens wesentlich geringer sind, läßt sich die Anpreßkraft wesentlich exakter
einstellen, indem der an der Trageinrichtung angreifende Kraftspeicher nur einen
bestimmten Teil des Kontaktwalzengewichtes samt dem Gewicht der Trageinrichtung
aufnimmt.
-
Erfindungswesentlich ist ebenfalls die reibungsarme Lagerung der Trageinrichtung,
damit die Vorrichtung auf Ungleichmäßiekeiten verzögerungsfrei anspricht, um diese
auszugleichen. Konstruktiv ist die reibungsarme Lagerung der Trageinrichtung wegen
ihres - in Relation zum Schlitten -relativ geringen Gewichtes problemlos. Ferner
ist es nicht schwierig, die Kontaktwalze während ihrer Auslenkung parallel zum Schlittenverfahrweg
zu führen, da der Arbeitsbereich der Trageinrichtung nur einige Zehntel Millimeter
beträgt.
-
Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, äußerst gleichmä-Big gewickelte
Spulen herzustellen, ohne Härteschwankungen des Garnwickels in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Vorrichtung eignet sich auch zum Einsatz bei sehr hohen Aufspulgeschwindigkeiten,
wobei problemlos Geschwindigkeiten bis 8.000 mimin verwirklicht werden können, wenn
zusätzlich zur Kontaktwalze auch die Nutwalze in der Trageinrichtung gelagert ist.
Dadurch wird eine Veränderung der Schlepplänge vermieden, die bei erhöhten Geschwindigkeiten
zu Abschlägern führt.
-
Um zu gewährleisten, daß der Anpreßdruck zwischen Kontaktwalze und
Spule während der gesamten Spulzeit konstant gehalten wird, wird in einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die von dem Kraftspeicher erzeugte
Kraft über den gesamten Weg der Trageinrichtung konstant ist. Als Kraftspeicher
können beispielsweise Federn verwendet werden. Es wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen,
die Trageinrichtung im Schlitten an zwei parallel angeordneten Blattfedern zu befestigen.
Diese Anordnung erfüllt die Forderung einer nahezu vom Weg unabhängigen Kraft erzeugung.
Ebenfalls besteht bei genügender Federbreite keine Gefahr einer Torsionsbewegung
um die Blattlängsachse. Diese Bewegung würde eine Änderung der Schlepplänge bewirken,
die unbedingt zu vermeiden ist. Als Alternative zu Blattfedern bietet sich ein mit
einem Druckmittel beaufschlagter Membranzylinder an. Dieser weist im erforderlichen
Arbeitsbereich der Trageinrichtung weder eine Anderung der Größe der Haltekraft
auf, noch besteht hierbei die Gefahr, daß die Membran durch zu starke Auslenkung
beschädigt wird. Um Schwingungen der Trageinrichtung bei Ungleichmäßigkeiten während
des Aufwickelvorganges zu vermeiden, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen,
die Trageinrichtung über eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung mit dem Schlitten
zu verbinden. Dadurch wird gewährleistet, daß die Kontaktwalze mit der Spule während
des gesamten Aufspulvorganges immer in kraftschlüssigem Kontakt steht. Diese Forderung
wird ohne großen technischen Mehraufwand von dem Membranzylinder mit erfüllt, wenn
die Membran geteilt wird und dazwischen zwei miteinander über Spalte in Verbindung
stehende Ölvolumina eingebracht werden.
-
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß die Trageinrichtung als Signalgeber für das
Steuersystem
der Schlittenbewegung ausgebildet ist. Dabei wird durch die Relativbewegung der
Trageinrichtung zum Schlitten ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt, dessen Ausgangssignal
auf das Steuersystem der Schlittenbewegung, beispielsweise eine Nachlauf-Regel-Schaltung,
einwirkt.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eis avtsgewählten Beispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Es stellen dar: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Aufspuleinrichtung
mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung; Fig. 2 einen Längs schnitt durch die in
Fig. 1 dargestellte Anordnung; Fig. 3 eine Systemdarstellung mit dem Pneumatikschaltkreis;
Fig. 4 eine mögliche Ausbildungsform des Kraftspeichers; Fig. 5 eine weitere Ausbildungsform
des Kraftspeichers mit Dämpfungselement.
-
In Fig. 1 ist im Maschinengestell 1 die Spannfutterwelle 11 ortsfest
gelagert. Sie wird von einer hier nicht dargestellten Antriebseinheit, die im Maschinengestell
1 untergebracht ist, angetrieben. Auf der Spannfutterwelle 11 ist die Spule 15 in
bekannter Weise befestigt. Oberhalb der Spule 15 ist der Schlitten 2 in den Führungen
3 vertikal verfahrbar angeordnet. Der
Antrieb des Schlittens 2 erfolgt
über die Pneumatikzylinder 4 und 5, deren Gehäuse ortsfest am Maschinengestell 1
befestigt sind. Die Kolbenstangen sind in geeigneter Weise am Schlitten 2 befestigt.
Auf dem Schlitten 2 befinden sich das Ventil 19 (hier nicht dargestellt), die Changiereinrichtung
13, die Nutwalze 14 sowie die Trageinrichtung 9, in der die Kontaktwalze 8 gelagert
ist. Die hier nicht dargestellten Antriebseinheiten für die Changiereinrichtung
13 und die Nutwalze 14 sowie die Kontaktwalze 8 sind in geeigneter Weise am Schlitten
befestigt.
-
Die Trageineinrichtung 9 besteht aus den Schwingen 6 und 7 und der
Welle 10. Die Welle ist reibungsarm drehbar zwischen der vorderen und hinteren Schlittenwand
gelagert. Auf ihr sind die Schwingen 6 und 7 ortsfest aufgesteckt. In der Trageinrichtung
9 ist neben der Kontaktwalze 8 die Nutwalze 14 angeordnet (Fig. 2 gestrichelte Linie),
um die Bewegungen der Kontaktwalze 8 und der Nutwalze 14 zu synchronisieren.
-
Dies hat sich wegen der unbedingten Konstanthaltung der Schlepplänge
bei hohen Spulgeschwindigkeiten als notwendig erwiesen. Das Gewicht der gesamten
Trageinrichtung 9 wird von den beiden Federelementen 17, die als Zugfedern ausgebildet
sind, zu einem großen Teil kompensiert. Der Haltestift 16 hat die Aufgabe, die Trageinrichtung
9 abzustützen, wenn keine Spule unter der Kontaktwalze 8 liegt. An der Trageinrichtung
9 ist in geeigneter Weise ein Verbindungselement 18 befestigt, das das Ventil 19
betätigt (Fig. 3).
-
Das Ventil 19 ist in den Auslaßleitungen der Pneumatikzylinder 4 und
5 eingebaut.
-
Anhand der Fig. 2, die einen Längsschnitt durch den Schlitten 2 darstellt,
und dem schematisierten Schaltplan in Fig. 3 wird die Funktion der Vorrichtung näher
erläutert.
-
Der Faden 20 wird vertikal von oben von hier nicht dargestellten
Zuliefereinrichtungen
durch die Fadenöse 21 der Changiereinrichtung 13 zugeführt. Diese changiert den
Faden 20 über die Nutwalze 14 auf die Spule 15. Da die Spule 15 im wesentlichen
durch Zentralantrieb angetrieben wird, besitzt die Kontaktwalze 8 hauptsächlich
nur Regelfunktion. Die Federn 17 sind so ausgelegt, daß in der Arbeitsstellung der
Walze 8 der über wiegende Teil ihres Gewichtes sowie das der Trageinrichtung 9 kompensiert
ist. Dadurch wird verhindert, daß der Anpreßdruck zwischen Kontaktwalze 8 und der
Spule 15 zu hoch ist. Das mit der Trageinrichtung 9 gekoppelte Verbindungselement
18 bewirkt, daß das Ventil 19 in der Arbeitsstellung der Kontaktwalze 8 geschlossen
bleibt. Das Schlittengewicht wird von den Pneumatikzylindern 4 und 5 vollständig
kompensiert.
-
Es wird folgende Arbeitsstellung angenommen: Eine fertig gewickelte
Spule wurde auf der Spanndornwelle 11 gegen eine leere Spulhülse ausgetauscht. Der
Schlitten 2 steht in seiner obersten Stellung. Das Wegeventil W1 wird in Stellung
2 geschaltet. Dies kann beispielsweise von Hand geschehen oder bei automatischem
Spulenwechsel über hier nicht dargestellte Taster oder über ein Zeitrelais erfolgen,
das an irgendeinem vorher bestimmten Zeitpunkt von dem Schlitten oder von der vollen
Spule ausgelöst wird. Durch die Betätigung des Wegeventils W1 fährt der Schlitten
2 abwärts. In seiner untersten Stellung schaltet der Schlitten 2 über einen nicht
dargestellten Taster das Wegeventil W1 in Stellung 1.
-
Die größeren Kolbenflächen der beiden Zylinder 4 und 5 werden mit
Druckluft beaufschlagt. Der Schlitten bleibt aber stehen, da der Rücklauf aus den
Zylindern 4 und 5 durch das Ventil 19 über das Verbindungselement 18 und die Trageinrichtung
9 gesperrt ist. Die unterste Stellung des Schlittens 2 ist so definiert, daß die
Trageinrichtung 9 nicht mehr auf dem Haltestift 16 aufliegt und die Kontaktwalze
8 die geforderte Anpreßkraft auf die Spule 15 bzw. die Spulhülse aufbringen kann
d.h.
die Trageinrichtung 9 befindet sich in ihrer Arbeitsstellung. Während des Spulvorgangs
wächst der Spulendurchmesser. Dadurch wird die Trageinrichtung 9 über die Xontaktwalze
8 aus ihrer Arbeiststellung nach oben ausgelenkt. Die Anpreßkraft ändert sich dabei
nicht wesentlich, da die vom Kraftspeicher 17 erzeugte Kraft annähernd wegunabhängig
ist. Durch die Auslenkung der Trageinrichtung 9 wird das Ventil 19 geöffnet.
-
Der Rücklaufaus den Zylindern 4 und 5 ist freigegeben, und der Schlitten
fährt nach oben. Dabei senkt sich die Trage in richtung 9 wieder in ihre Arbeiststellung
zurück, das Ventil 19 wird geschlossen,und der Schlitten bleibt stehen. Dieser Vorgang
läuft je nach eingestelltem Schaltweg der Trageinrichtung 9 und dem augenblicklich
vorhandenen Spulendurchmesser mehr oder weniger diskontinuierlich ab.
-
Wenn die Spule 15 fertig gewickelt ist, wird das Wegeventil W2 in
Stellung 1 geschaltet. Dadurch wird der Rücklauf der Zylinder 4 und 5 geöffnet und
der Schlitten fährt in seine oberste Stellung. Die Trageinrichtung wird dabei von
dem Haltestitt 16 gehalten. In der obersten Schlittenstellung wird das Wegeventil
W2 wieder in Stellung "O" geschaltet, und das Zeitrelais zur Steuerung der Abwärtsbewegung,
wird ausgelöst. Die volle Spule kann nun von der Spanndornwelle 11 entfernt werden
und gegen eine leere Spulhülse ausgetauscht werden. Auschließend beginnt der vorher
beschriebene Arbeitszyklus von neuem.
-
In Fig. 4 ist eine andere mögliche Ausgestaltung des Kraftspeichers
17 dargestellt. Die Kontaktwalzenhalterung 22 ist an den beiden parallel geschalteten
Blattfedern 23 starr befestigt. Durch die genügend große Federbreite wird eine Drehbewegung
um die Federlängsachse wegen der hohen Torsionssteifigkeit vermieden. Durch die
starre Befestigung der Kontaktwalzenhalterung 22 an den Blattfedern 23 kann keine
Pendelbewegung der Halterung 22 um den Aufhängepunkt entstehen.
-
In dieser Abbildung ist zusätzlich eine Möglichkeit aufgezeigt, die
Nutwalze 14 ebenfalls in der Trageinrichtung 9 mitzulagern. Dabei muß gewährleistet
werden, daß im Befestigungspunkt der Halterung 22 an den Federn 23 keine Kräfte
und Momente angreifen, die durch den unsymmetrischen Befestigungspunkt und die einseitig
an der Kontaktwalze vorhandene Krafteinleitung infolge des Anpreßdruckes entstehen.
-
In Fig. 5 ist ein kombiniertes Dämpfungs- und Halteelement dargestellt.
Der Druckraum 24 wird von dem Gehäuse 25 und Membran 26.1 begrenzt. Zwischen der
Membran 26.1 und 26.2, auf der die Befestigungsplatte 27 zur Halterung der Trage
in richtung 9 angeordnet ist, befindet sich der ölraum 28, der von der mit einzelnen,
spaltförmigen Unterbrechungen versehenen Trennplatte 29 geteilt wird.
-
Das Gehäuse 25 wird in geeigneter Weise am Schlitten stehend befestigt.
In den Druckraum 24 wird Druckluft eingeblasen; eine Anschlußmöelichkeit des Druckraumes
24 an das Versorgungsnetz der Vorrichtung ist in Fig. 3 gestrichelt dargestellt.
Diese Druckluft besitzt die gleiche Aufgabe wie die Federn 17 in Fig. 1 und 2, da
sie einen Teil des Gewichtes der Trageinrichtung 9 auffangen. Durch den Druck in
dem Druckraum 24 wird die Membran 26.1 gewölbt und verdrängt einen Teil des ölvolumen
in den oberen ölraum. Dies hat zur Folge, daß die Befestigungsplatte 27 nach oben
ausweicht, so daß die Trageinrichtung 9 in die Arbeitsstellung gelangt.
-
Da der Druck in dem Druckraum 24 konstant bleibt, ändert sich bei
der Aufwärtsbewegung der Trageinrichtung 9 infolge der Durchmesserzunahme der Spule
15 die Volumenaufteilung des ölraumes 28 nicht.
-
Wird die Trageinrichtung 9 infolge von Ungleichmäßigkeiten zum Schwingen
angereet,sobewirkt die zusätzlich an der Membran 26.2 angreifende Kraft eine Veränderung
des oberen ölvolumens.
Diese Volumenveränderung kann wegen der
spaltförmigen Unterbrechungen in der Trennplatte 29 nicht schlagartig durchgeführt
werden. Die zur Verdrängung des Olvolumens notwendige Verdrängungsarbeit wird aus
der Schwingungskraft gewonnen. Dadurch wird die Schwingungsenergie aufgebraucht,
und die Schwingung klingt ab.