DE29904699U1

DE29904699U1 - Changiereinrichtung

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Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: WO2000055082A8; WO2000055082A1; AU3289100A

Description

9148/VIII

GME Maschinen- und Verfahrenstechnik GmbH
Berghauser Str. 62, D-42806 Remscheid

Changiereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Changiereinrichtung einer Aufspulmaschine für einen Faden, mit einem auf einem Zugmittel befestigten und mittels des Zugmittels innerhalb eines Changierhubes hin und her bewegbaren Fadenführer, durch den in Umkehrbereichen des Changierhubes eine Änderung der Legerichtung des Fadens erzeugt wird, wobei das Zugmittel von einer auf einer Antriebswelle eines reversierenden Antriebsmotors befestigten Treibscheibe bewegt wird, und wobei in den Umkehrbereichen eine zusätzliche Bewegungskomponente auf den Fadenführer übertragen wird, durch die vor der Änderung der Legerichtung des Fadens eine Verzögerung und/oder nach der Änderung der Legerichtung des Fadens eine Beschleunigung der Bewegung des Fadenführers erzeugt wird. " . -' ■ .. ·■' .^

Eine Aufspulmaschine mit einer ähnlichen Changiereinrichtung ist beispielsweise aus der DE 198 07 030 Al oder der WO 98/42606 Al bekannt. Die bekannte Changiereinrichtung weist einen auf einem Zugmittel befestigten Fadenführer auf, wobei das Zugmittel über Umlenkrollen geführt und von einer Treibscheibe bewegt wird, die auf einer von einem

reversierenden Motor angetriebenen Welle befestigt ist. Mit der Einrichtung wird in einem Umkehrbereich eine Änderung der Legerichtung des Fadens erzeugt wird. Die Changiereinrichtung kann zur Herstellung von zylindrischen oder konischen Spulen eingesetzt werden.

Im Verlaufe der Spulreise (Spulzeit) führt der Fadenführer eine Hin- und Herbewegung aus, wobei die Länge der gewikkelten Spule von einem zum anderen Spulenende als Changierhub bezeichnet wird. Ein Doppelhub entspricht somit einer Hin- und Herbewegung. Die charakteristische Doppelhubzahl einer Changiereinrichtung der eingangs genannten Art liegt bei etwa 300 bis 1000 DH/min. Zur Herstellung einer konischen oder bikonischen Spule kann dabei eine Neigung der Stirnflächen dadurch erzeugt werden, daß im Verlaufe der Spulreise (Spulzeit) der Changierhub laufend verkürzt wird. Dabei kann auch die Changiergeschwindigkeit oder die Spulenumlaufgeschwindigkeit zum Ausgleich der Fadenspannung entsprechend verändert werden.

Diese ständige Hin- und Herbewegung des Fadenführers ist eine ungleichförmige Bewegung, die durch die in den Hubendbereichen (Umkehrbereichen des Fadens) jeweils vor der Fadenumkehr durch einen Verzögerungs- und nach der Fadenumkehr durch einen Beschleunigungsabschnitt gekennzeichnet ist. Sie wird durch den reversierenden Antriebsmotor erzeugt, könnte aber auch durch einen Linearantrieb hervorgerufen werden. Über einen Rechner kann dabei der Drehwinkel des Motors, aus dem sich der Hub des Fadenführers ergibt, in Echtzeit vorgegeben werden. Insbesondere bei einer hohen Doppelhubzahl müssen die Verzögerungs- und Beschleunigungsabschnitte (Umkehrstrecken) möglichst schnell durchlaufen werden, damit durch eine möglichst

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kurze Umkehrzeit die Wicklung verdickter Spulenenden vermieden wird.

Bei den vorgenannten Changiereinrichtungen besteht das Problem, daß ein bestimmter unterer Grenzwert der Umkehrstrecke nicht unterschritten werden kann. Aufgrund der beim Verzögern und Beschleunigen zu überwindenden Trägheitskräfte gelangt die Leistungsfähigkeit des Antriebs an eine physikalische Grenze.

Zum Zweck, diesen Nachteil zu überwinden, ist aus der EP 453 622 Bl ein Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule bekannt, bei welchem der aufzuwickelnde Faden von einem Fadenführer, dessen Position über ein im wesentlichen parallel zur Spulenachse ausgerichtetes Changierintervall (Changierhub) variiert, geführt wird. Der Fadenführer wird von einer Antriebseinheit mit einem Elektromotor angetrieben. Während sich der Fadenführer im Umkehrbereich (in der Nähe eines Umkehrpunktes) befindet, wird der Elektromotor, mit höherem als dem Nennstrom und, während sich der Fadenführer im übrigen Bereich befindet, mit einem unterhalb des Nennstroms liegenden Strom betrieben. In der Nähe des Umkehrpunktes ist der Betriebsstrom dabei vorzugsweise dreimal so groß wie der Nennstrom. Außerdem sieht das bekannte Verfahren vor, einen Energiespeicher einzusetzen, der vor Erreichen des Umkehrpunktes (Änderung der Legerichtung) die kinetische Energie des Fadenführers verzehrt und speichert und nach Erreichen des Umkehrpunktes die gespeicherte Energie zwecks rascher Wiederbeschleunigung wieder an den Fadenführer abgibt. Bei dem Energiespeicher handelt es sich bevorzugtermaßen um ein Federelement, daß eine zum Mittelpunkt des Changierinter-

vails weisende Kraft auf den Fadenführer ausübt. Auf diese Weise wird im Umkehrbereich auf den Fadenführer eine zusätzliche Bewegungskomponente übertragen. In der EP 453 622 Bl wird eine gattungsgemäße Changiereinrichtung beschrieben.

Ein Nachteil beim Einsatz von solchen Feder-Dämpfer-Systemen als Energiespeicher, auf den beispielsweise in der EP 838 422 Al hingewiesen wird, besteht generell darin, daß diese Energiespeicher ortsfest angeordnet sind, so daß jede Änderung des Changierhubs eine entsprechende Anpassung der Position der Energiespeicher erfordert. In EP 838 422 Al wird daher eine Changiereinrichtung mit positionsverstellbaren Energiespeichern beschrieben. Die Energiespeicher (Luftpuffer, Magnetpuffer, federnd gelagerte Pufferplättchen) sind dabei auf einem oszillierend angetriebenen Träger befestigt, und die Verstellung ihrer Position erfolgt durch Änderung der Amplitude der Bewegung des Tägers. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß zur funktionssicheren Realisierung des entsprechenden Changierverfahrens ein relativ aufwendiges Sensor- und Steurungssystem notwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit hoher Funktionssicherheit arbeitende konstruktiv einfache Changiereinrichtung der eingangs beschriebenen Art

. ■ zu schaffen, womit die aufgezeigten

Nachteile vermieden und insbesondere die Grenzwerte der Größe der Umkehrbereiche minimalisiert werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen zweiten über das Zugmittel auf den Fadenführer wirkenden motorischen Antrieb

zur Erzeugung der zusätzlichen Bewegungskomponente erreicht, der derart geschaltet ist, daß seine Drehzahl auf eine Anzahl von Changierhüben abgestimmt ist, die der Fadenführer pro Zeiteinheit ausführt.

Gemäß der Erfindung kann so vorteilhafterweise bei einem Doppelhub von 800 DH/min ein Grenzwert der Umkehrstrecke von nur 5 mm erreicht und unterschritten werden, eine Detektierung der Fadenführerposition ist nicht notwendig. Auch eine Atmung die Wicklung konischer oder bikonischer Spulen (veränderlicher Changierhub) lassen sich vorteilhaft mit Hilfe der erfindungsgemäßen Changiereinrichtung realisieren. Die Abstimmung der Drehzahl der Motor-Antriebswelle auf die Changierhub- bzw. Doppelhub-Zahl des Fadenführers ermöglicht dabei eine genaue Überlagerung der zusätzlichen Bewegungskomponente auf das Zugmittel.

Zur einfachen und konstruktiv wenig aufwendigen Übertragung der zusätzlichen Bewegungskomponente vom Antrieb auf das Zugmittel kann dabei mit Vorteil ein durch den zweiten Antrieb oszillierend angetriebenes Paar von mit festem Achsabstand zueinander gekoppelten Umlenkrollen für das Zugmittel eingesetzt werden.

Zur Steuerung der Größe und Richtung der zusätzlichen Bewegung skomponente kann mit Vorteil eine über eine mit dem zweiten Antrieb verbundene, insbesondere auf der Antriebswelle des Elektromotors drehfest angeordnete, entsprechend konturierte Steuerscheibe vorgesehen werden.

Außerdem ist es erfindungsgemäß auch möglich, zur Steuerung der zusätzlichen Bewegungskomponente die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Antriebs im Umkehrbereich kurzzeitig zu

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verändern, wobei diese Veränderung während des Changierhubes im übrigen Bereich ausgeglichen werden kann, so daß die Abstimmung der Drehzahl der Motor-Antriebswelle auf die Doppelhub-Zahl des Fadenführers gewährleistet bleibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Changiereinrichtung,

Fig. 2 ein Weg-Geschwindigkeits-Diagramm der Bewegung des Fadenführers einer erfindungsgemäßen Changiereinrichtung. _ .. ""...:.

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Changiereinrichtung einer Aufspulmaschine für Fäden einen auf einem Zugmittel 1 befestigten Fadenführer 2 auf. Das Zugmittel 1 ist über Umlenkrollen 3, 4, 5, 6, 7, 8 geführt und wird von einer Treibscheibe 9 bewegt, die auf einer von einem reversierenden Antriebsmotor 10 angetriebenen Welle 11 befestigt ist. Der Antriebsmotor 10 kann mit Vorteil ein elektrischer Schrittmotor sein. Er ist in der Zeichnung nur schematisch durch eine kreisförmige Strichlinie angedeutet. Das Zugmittel 1 kann beispielsweise ein Riemen, eine Saite o.a. sein.

Im Verlaufe der Reise einer nicht dargestellten Spule führt

der Fadenführer 2 parallel zur Spulenachse eine Hin- und Herbewegung aus, die durch das in Fig. 2 dargestellte Weg-Geschwindigkeits-Diagramm veranschaulicht wird. In diesem Diagramm ist die Geschwindigkeit &ngr; des Fadenführers 2 über dem von ihm zurückgelegten Hubweg h aufgetragen. Der Changierhub H entspricht dabei der Wickellänge auf der Spule. Ein Doppelhub DH (= 2 H) entspricht einer Hin- und Herbewegung. Die Hin- und Herbewegung des Fadenführers 2 ist - wie bereits erwähnt - eine ungleichförmige Bewegung, die durch die in den Hubendbereichen (Umkehrbereichen des Fadens allgemein mit dem Bezugszeichen B bezeichnet) jeweils vor der Fadenumkehr durch einen Verzögerungs- und nach der Fadenumkehr durch einen Beschleunigungsabschnitt der Geschwindigkeit &ngr; gekennzeichnet ist. Sie wird zunächst grundsätzlich (Bewegungskomponente mit der Geschwindigkeit V₁) durch den reversierenden Antriebsmotor 10 erzeugt. Über einen nicht dargestellten Rechner kann dabei der Drehwinkel der Motorwelle 11, aus dem sich der Changierhub H des Fadenführers 2 ergibt, in Echtzeit vorgegeben werden. Entsprechend den Vorgaben stellen sich der Changierhub H und zunächst (theoretisch) die Größe der durch die Geschwindigkeit V₁ bedingten Umkehrbereiche B₁ ein. Diese Umkehrbereiche B₁ entsprechen denjenigen, wie sie beispielsweise mit einer bekannten Changiereinrichtung gemäß der DE 198 07 030 Al oder der WO 98/42606 Al erzielbar ist.

Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist erfindungsgemäß neben dem reversierenden Antriebsmotor 10 (erster Antrieb) ein zweiter Antrieb 2 0 vorgesehen, der mit dem reversierenden Antriebsmotor 10 synchronisiert ist und durch den im Umkehrbereich B eine zusätzliche Bewegungskomponente v_K auf das Zugmittel 1 übertragen wird. Auch der zweite Antrieb 2 0 ist nur schematisch durch eine kreisförmige Strichlinie

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angedeutet. Synchronisation bedeutet dabei, daß der zweite Antrieb 20 derart geschaltet ist, daß seine Drehzahl auf eine Anzahl von Changierhüben H abgestimmt ist, die der Fadenführer 2 unter Wirkung des ersten Antriebs pro Zeiteinheit ausführt.

Bei dem zweiten Antrieb 20 kann es sich mit Vorteil insbesondere um einen Elektromotor handeln, wobei die Drehzahl seiner Antriebswelle 21 genau der Doppelhub-Zahl des Fadenführers 2 entspricht.

Durch die Superposition der beiden Geschwindigkeitskomponenten V₁, v_K (Fig. 2) kann im Umkehrbereich B eine schnellere Verzögerung bzw. Beschleunigung der Bewegung des Fadenführers 2 erzielt werden (Geschwindigkeit v₂) . Dadurch ergibt sich erfindungsgemäß vorteilhafterweise ein verkürzter Umkehrbereich B₂. Vor der Änderung der Legerichtung des aufzuspulenden Fadens wird dabei eine Verzögerung und nach der Änderung der Legerichtung des Fadens eine Beschleunigung der Bewegung des Fadenführers 2 erzeugt.

Die zusätzliche Bewegungskomponente v_K kann - wie dargestellt - mit Vorteil über ein durch den zweiten Antrieb 20 oszillierend angetriebenes Paar von mit festem Achsabstand zueinander angeordneten Umlenkrollen 5, 6 für das Zugmittel 1 vom Antrieb 2 0 auf das Zugmittel 1 übertragen werden.

Die Größe und Richtung (Beschleunigung oder Verzögerung) der zusätzlichen Bewegungskomponente v_K kann über eine mit dem zweiten Antrieb verbundene, insbesondere auf der Antriebswelle 21 des Elektromotors drehfest angeordnete, entsprechend der zusätzlichen Bewegungskomponente v_K konturierte Steuerscheibe 22 gesteuert werden. Die Steuerscheibe

22 dient dabei zur Umwandlung der Drehbewegung des Antriebs 20 in eine oszillierende Translationsbewegung und ist in der dargestellten Ausführung über eine an ihrer Kontur 23 anliegende bewegliche Steuermechanik 24 mit dem oszillierend angetriebenes Paar von Umlenkrollen 5, 6 verbunden, wobei die Steuermechanik 24 zur Bewegungsübertragung dient. Bei der Steuermechanik 24 handelt es sich - wie dargestellt - im wesentlichen um einen an zwei Stellen abgewinkelten, an der Steuerscheibe 22 fliegend gelagerten Hebel.

Wie bereits erwähnt, besteht in der dargestellten Ausführung die Synchronisation des zweiten Antriebs 2 0 mit dem reversierenden Antriebsmotor 10 dabei im Konkreten darin, daß während eines Doppelhubs DH des Fadenführers 2 die Antriebswelle 21 des zweiten Antriebs 20 genau eine Umdrehung ausführt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. In Fig. 2 ist beispielsweise eine im wesentlichen im Umkehrbereich B linear abfallende bzw. ansteigende Geschwindigkeit V₂ gezeigt.·" Durch eine entsprechende Gestaltung der Kontur 23 der Steuerscheibe 22 kann jedoch der Änderungscharakter der Geschwindigkeitsabnahme bzw. -zunähme auch in vollständig nichtlinearer Form eingestellt werden.

besteht des

weiteren auch die vorteilhafte Möglichkeit, zur Steuerung der zusätzlichen Bewegungskomponente v_K die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Antriebs 20 im Umkehrbereich B kurzzeitig zu verändern. Dazu kann ein nicht dargestellter Regler oder Rechner eingesetzt werden, der in Echtzeit als Ein-

gangsgröße den Drehwinkel der Motorwelle 11 des ersten Antriebs (reversierender Motor 10) oder der synchronisiert laufenden Antriebswelle 21 des zweiten Antriebs 20 erhält. Es können dadurch in einfacher Weise (ohne die Notwendigkeit des Einsatzes einer großen Zahl von Steuerscheiben 22) die verschiedensten Weg-Geschwindigkeits-Charakteristiken für die Bewegung des Fadenführers 2 realisiert werden. Die kurzzeitige Veränderung der Winkelgeschwindigkeit kann dann während des Changierhubes H im übrigen, außerhalb der Umkehrbereiche B des Fadens liegenden Bereich L ausgeglichen werden. Auf diese Weise bleibt die Abstimmung der Drehzahl der Antriebswelle 21 des zweiten Antriebs 2 0 auf die Doppelhub-Zahl des Fadenführers 2 erhalten.

Weiterhin kann der Fachmann die erfindungsgemäße Changiereinrichtung

durch zusätzliche zweckmäßige technische Maßnahmen ergänzen, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So ist es möglich, durch eine geeignete Führung des Zugmittels 1 eine erfindungsgemäße Changiereinrichtung mit weniger als sechs, beispielsweise vier Umlenkrollen 3, 4, 5, 6, zu konzipieren. Auch kann entgegen der Darstellung in Fig. 2 für die Verzögerung und für die Beschleunigung in den Umkehrbereichen jeweils eine unterschiedliche Geschwindigkeits-Weg-Charakteristik eingestellt werden, wobei der Fadenführer 2 beispielsweise schneller beschleunigt als abgebremst wird oder umgekehrt. Auch ein veränderlicher Changierhub H (Atmung, Spulen-Konizität, wilde Wicklung usw.) läßt sich problemlos mit Hilfe der erfindungsgemäßen Changiereinrichtung realisieren.

Ebenso ist es möglich, daß zur Synchronisation des zweiten Antriebs 20 mit dem reversierenden Motor 10 bei entspre-

chender Gestaltung der Steuerscheibe 22 während eines Doppelhubs DH des Fadenführers 2 die Antriebswelle 21 des zweiten Antriebs 20 nur eine halbe oder eine Viertelumdrehung ausführt.

Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Bezuqszeichen

- 12 -

3, 4,

20 21

24

5, 6, 7, 8

Zugmittel

Fadenführer

Umlenkrollen

Treibscheibe

Motor

Motorwelle von 10 zweiter Antrieb Antriebswelle von 2 0 Steuerscheibe Kontur von 22 Steuermechanik

B Umkehrbereich (allgemein)

B₁ Umkehrbereich (bedingt durch 10)

B₂ Umkehrbereich (bedingt durch 10 und 20)

DH Doppelhub

h Hubweg von 2

H Changierhub

L Changierbereich außerhalb von B

&ngr; Geschwindigkeit von 2 (allgemein)

V₁ Geschwindigkeitskomponente von 2 (bedingt durch 10)

v₂ Geschwindigkeit von 2 (bedingt durch 10 und 20)

v_K Geschwindigkeitskomponente von 2 (bedingt durch 20)

Claims

1. Changiereinrichtung einer Aufspulmaschine für einen Faden, mit einem auf einem Zugmittel (1) befestigten und mittels des Zugmittels (1) innerhalb eines Changierhubes (H) hin und her bewegbaren Fadenführer (2), durch den in Umkehrbereichen (B) des Changierhubes (H) eine Änderung der Legerichtung des Fadens erzeugt wird, wobei das Zugmittel (1) von einer auf einer Antriebswelle (11) eines reversierenden Antriebsmotors (10) befestigten Treibscheibe (9) bewegt wird, und wobei in den Umkehrbereichen (B) eine zusätzliche Bewegungskomponente (v_K) auf den Fadenführer (2) übertragen wird, durch die vor der Änderung der Legerichtung des Fadens eine Verzögerung und/oder nach der Änderung der Legerichtung des Fadens eine Beschleunigung der Bewegung des Fadenführers (2) erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen zweiten über das Zugmittel (1) auf den Fadenführer (2) wirkenden motorischen Antrieb (20) zur Erzeugung der zusätzlichen Bewegungskomponente (v_K), der derart geschaltet ist, daß seine Drehzahl auf eine Anzahl von Changierhüben (H) abgestimmt ist, die der Fadenführer (2) pro Zeiteinheit ausführt.

2. Changiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein durch den zweiten Antrieb (20) oszillierend angetriebenes Paar von mit festem Achsabstand zueinander gekoppelten Umlenkrollen (5, 6) für das Zugmittel (1).

3. Changiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mit dem zweiten Antrieb (20) verbundene, insbesondere auf der Antriebswelle (21) des Elektromotors drehfest angeordnete, entsprechend der zusätzlichen Bewegungskomponente (v_K) konturierte (23) Steuerscheibe (22).