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Aufspulmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine zum Aufspulen eines Fadens
zu einer Kreuz spule nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insoweit ist die Aufspulmaschine
durch DE-OS 17 10 068 bekannt.
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Durch die DE-PS 20 40 479 ist eine Aufspulmaschine bekannt, die ebenfalls
aus zwei Changiereinrichtungen besteht.
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Hierbei werden zur sicheren Fadenführung Bewegungsgesetze für die
erste und zweite Changiereinrichtung angegeben, im wesentlichen mit dem Inhalt,
daß die Hublängen im wesentlichen gleich sind und daß die erste Changiereinrichtung
bei zeitweiliger Beschleunigung vor bzw. nach der Hubumkehr in der Hubumkehr mit
nur geringer Geschwindigkeitsänderung betrieben wird, während der Nutenverlauf der
Nutwalze in der Hubumkehr eine plötzliche Geschwindigkeitsänderung hervorruft. Diese
Bewegungsgesetze sind auch für die Changiereinrichtung nach dem Oberbegriff gültig.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Verwendung einer sog. Flügelchangierung
als erster Changiereinrichtung auch das erfindungsgemäße Bewegungsgesetz anwendbar
ist und eine exakte Fadenführung bewirkt.
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Nach dieser Erfindung wird die - im Fadenlauf - erste Changiereinrichtung
derart weitergebildet, daß das den Mitnetunerarmen vor- oder nachgeordnete Leitlineal
und die Mitnehmer arme derart einander zugeordnet und derart geformt sind, daß die
Mitnehmerarme dem Faden einen Überhub erteilen. Das bedeutet, daß der Führungshub
der ersten Changiereinrichtung größer ist als der der Spulenlänge im wesentlichen
entsprechende Changierhub der nachfolgenden, als Nutenwalze ausgebildeten zweiten
Changiereinrichtung.
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Ferner werden Leitlineal und Mitnehmerarme erfindungsgemäß
so
gestaltet, daß der Faden am Führungshubende eine sehr hohe Beschleunigung in Gegenrichtung
erhält, so daß er seine Bewegungsrichtung stoßartig umkehrt und mit extrem hoher
Beschleunigung und Geschwindigkeit so weit in Richtung Changierhubmitte zurückbewegt
wird, bis er dem Einlaufpunkt in die Nut mit etwa dem Verlegungswinkel vorläuft.
Sodann wird der Faden im mittleren Bereich des Führungshubs im wesentlichen mit
der Changiergeschwindigkeit der Nutwalze geführt. Während nach der DE-PS 20 40 479
die erste Changiereinrichtung an den Hubumkehrstellen mit geringer Geschwindigkeitsänderung
und vor und/oder nach den Hubumkehrstellen zeitweilig mit größerer als der im mittleren
Bereich des Changierhubs eingehaltenen Geschwindigkeit geführt ist und die Hublänge
der ersten Changiereinrichtung annähernd gleich der Hublänge zwischen den Fadenführungsnuten
ist, hat sich erfindungsgemäß bei Verwendung einer Flügelchangierung als erster
Changiereinrichtung herausgestellt, daß die erste Changiereinrichtung den Faden
an den Hubumkehrstellen mit sehr hoher, theoretisch mit "unendlich" großer Geschwindigkeitsänderung
in seiner Bewegungsrichtung umkehren und mit theoretisch "unendlich" hoher Geschwindigkeit
in Richtung Changierhubmitte zurückführen kann und damit eine exakte Führung des
Fadens in den Nuten der Nutwalze sicherstellt.
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Es ist bekannt, daß das erforderliche Bewegungsgesetz der ersten Changiereinrichtung
dadurch erzielt werden kann, daß das den Mitnehmerarmen vor- oder nachgeordnete
Leitlineal und die Mitnehmerarme an ihren fadenführenden Enden entsprechend gestaltet
werden (vgl. z.B. DE-PS 15 60 469).
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Vorzugsweise erfolgt diese Formgebung in den Hubumkehrbereichen so,
daß der Faden mit der auch im mittleren Bereich des Changierhubs eingehaltenen Geschwindigkeit
bis zu dem Führungshubende geführt und sodann mit sehr großer Beschleunigung in
seiner Bewegungsrichtung umgekehrt und wieder auf
das im mittleren
Changierhubbereich eingehaltene Bewegungsgesetz so weit zurückgeführt wird, daß
er dem Einlaufpunkt der Nut mit ungefähr dem Verlegungswinkel vorläuft. Dieses Zurückführen
kann nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dadurch erfolgen, daß Mitnehmerarme
und Leitlineal so gestaltet werden, daß die Zwangsführung des Fadens bei Erreichen
des Führungshubendes kurzzeitig freigegeben wird, so daß der Faden damit unter seiner
eigenen Fadenspannung zurückschnellt in das durch die Nuten der Nutwalze vorgegebene
Bewegungsgesetz des mittleren Hubbereichs.
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Im Gegensatz zu- der Ausführung nach der DE-OS 17 10 068 fällt der
Faden dabei jedoch nicht aus den Nuten der Nutwalze heraus, sondern ist durch die
erste Changiereinrichtung so geführt, daß dies nicht eintritt. Hierzu ist insbesondere
der nach der Erfindung vorgesehene große Überhub erforderlich. Dieser Überhub (Ü)
ist im wesentlichen gleich Schlepplänge (L) x tangens alpha, wobei alpha der Verlegewinkel
des Fadens auf der Spule, d.h. der Winkel zwischen der in der Normal ebene liegenden
Tangente und dem Faden ist. Als Schlepplänge ist der kürzeste Abstand zwischen den
Linien des Fadenangriffs der ersten und der zweiten Changiereinrichtung bezeichnet.
Ü = L x tan alpha.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt, Fig. 2 die Ansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine, teilweise schematisch.
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Der kontinuierlich mit Richtung 2 anlaufende Faden 3 wird zunächst
durch den ortsfesten Fadenführer 1 und sodann durch die Changierung 4 geführt. Die
Spulspindel 5 ist frei drehbar gelagert. Auf der Spulspindel 5 ist eine Leerhülse
10
aufgesteckt. Der Faden 3, der mit konstanter Geschwindigkeit
anläuft, z.B. frisch gesponnene und/oder verstreckte Chemiefasern, wird auf der
Leerhülse 10 zu einer Kreuzspule 6 aufgewickelt. Hierzu werden zu Beginn der Spulreise
die Leerhülse 10 und sodann die sich bildende Spule 6 an ihrem Umfang durch eine
Treibwalze 21 (in Fig. 2 nicht sichtbar) mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben.
Dabei wird der Faden 3 durch die Changierung 4, die weiter unten beschrieben wird,
längs jeder Kreuzspule hin- und herverlegt. Die Changierung 4 und die Treibwalze
21 sind gemeinsam auf einem Schlitten 22 gelagert, der an Führungsstangen 24 auf
und ab beweglich ist, so daß die Treibwalze 21 dem wachsenden Spulendurchmesser
der Spule 6 ausweichen kann.
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Das Gewicht des Schlittens 22 ist durch die Trageinrichtung 23 - hier
eine Zylinder-Kolben-Einheit - teilweise kompensiert. Außerdem kann die Trageinrichtung
derart gesteuert werden, daß der Schlitten mit der Treibwalze 21 vom Spulenumfang
abhebt.
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Die Changierung 4 besteht zum einen aus einer Flügelchangierung und
zum anderen aus einer dieser im Fadenlauf nachgeschalteten Nutenwalze 11.
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Die Flügelchangierung weist den Rotor 12 und den Rotor 13 auf. Beide
Rotoren können konzentrisch oder exzentrisch zueinander gelagert sein. Beide Rotoren
werden durch einen nicht dargestellten Antrieb und Getriebe in Getriebegehäuse 20
gegensinnig angetrieben. Der Rotor 12 trägt zwei oder drei oder vier Mitnehmerarme
8, die in der Drehebene I rotieren (Pfeil 18). Der Rotor 13 trägt die gleiche Anzahl
von Mitnehmerarmen 7, die in der eng benachbarten Drehebene II rotieren (Pfeil 17).
Die Mitnehmerarme führen den Faden an dem Leitlineal 9 entlang. Jeder Mitnehmerarm
8 transportiert den Faden - in Fig. 2 - nach rechts und übergibt ihn dort am Führungsende
an einen Mitnehmerarm 7, der den Faden
in die Gegenrichtung bis
zum anderen Führungsende transportiert, wo wiederum einer der Mitnehmerarme 8 die
Rückführung übernimmt.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Anmeldungen EP 84100433.6
und EP 84100848.5 sowie DE-OS 34 04 303.9, auf die Bezug genommen wird.
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Die Nutenwalze 11 weist, wie in der Ansicht nach Fig. 2 erkennbar,
einen Nutenzug auf. Es sei erwähnt, daß die Nutentiefe sich im Verlauf der Nuten
ändert. Die Nuten bilden vorzugsweise einen ununterbrochenen Nutenzug. Es kann jedoch
auch vorgesehen sein, daß die Nuten im mittleren Bereich der Nutwalze auf der Oberfläche
auslaufen.
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Das Bewegungsgesetz, mit dem der Faden 3 auf der Spule 6 abgelegt
wird, ist im wesentlichen durch den Verlauf des Nutenzuges vorgegeben. Das Bewegungsgesetz,
mit dem der Faden durch die Mitnehmerarme 7, 8 hin- und hergeführt wird, ist - wie
gesagt - durch die Geometrie der Enden der Mitnehmerarme und des Leitlineals 9 vorgegeben.
Das Bewegungsgesetz wird zum einen durch die konstante Umfangsgeschwindigkeit der
Mitnehmerarme bestimmt. Darüberhinaus führt der Faden jedoch auch mit Bezug auf
die Mitnehmerarme Radialbewegungen aus, die durch die Formgebung des Leitlineals
vorgegeben sind. Durch Formgebung der Enden der Mitnehmerarme, insbesondere durch
Abschrägungen kann bewirkt werden, daß der Faden sich mit einer Winkelgeschwindigkeit
bewegt, die geringer oder größer als die Winkelgeschwindigkeit der Mitnehmerarme
ist. Durch Überlagerung dieser Bewegungsmöglichkeiten können für die Hin- und Her-Fadenführung
beliebige Bewegungsgesetze erzeugt werden.
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In Fig. 3 zeigt der Kurvenzug (Nutenverlauf) 25 die Geometrie einer
Fadenführungsnut der Nutwalze an dem rechten Hubende des Changierhubs H. Das theoretische
Hubende
liegt im Punkt 26, der im wesentlichen auch die Spulenlänge
bezeichnet. Die Nut ist über diesen theoretischen Hub geringfügig im Ast 27 hinausgeführt,
um dem Umstand Rechnung zu tragen, daß der auf der Spule abgelegte Faden dazu neigt,
nach innen zu rutschen.
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Kurvenzug 30 zeigt einen Teil des Bewegungsgesetzes der Hin-und Her-Führung,
welches dem Faden durch die Mitnehmerarme 7, 8 erteilt wird. Es ergibt sich hieraus,
daß der Führungshub F der ersten Changiereinrichtung größer ist als die Changierhub
H. Die Differenz ist mit U bezeichnet. Die Differenz ist zum einen dem Abstand L
proportional, der zwischen dem Leitlineal 9 bzw. den Drehebenen I, II der Flügel
und der Mantellinie der Nutwalze 11, in der der Faden auf die Nutwalze läuft, besteht
und zum anderen dem Ablagewinkel alpha proportional. Als Ablagewinkel alpha wird
hier der Winkel zwischen der Nut der Nutwalze und der Tangente an die Nutwalze bezeichnet.
Der besondere Vorteil der gezeigten Changierung liegt darin, daß der Ablagewinkel
des Fadens auf der Spule hiervon - in Grenzen - abweichen kann, da die Changiergeschwindigkeit
unabhängig von der Spulgeschwindigkeit einstellbar ist. Der Faden wird zunächst
mit einer Geschwindigkeit (Ast 31) zum Ende des Führungshubs F geführt, die im wesentlichen
der Changiergeschwindigkeit der Fadenablage nach Ast 28 des Kurvenzuges 25 der Nutwalze
entspricht, allerdings mit einem der Strecke U im wesentlichen entsprechenden Vorlauf.
Nach Erreichen des Endes des Führungshubes F wird der Faden mit extrem hoher Geschwindigkeitsänderung
abgebremst und in seiner Bewegungsrichtung umgekehrt, so daß er mit überhöhter Geschwindigkeit
im Kurvenast 32 in einen Bereich 33 zurückfährt, der mit dem Kurvenast 29 der Nutenwalze
im wesentlichen, d.h. mit der Möglichkeit eines geringen Abweichungswinkels fluchtet.
Der Hubverlauf 33 der ersten Changiereinrichtung im mittleren Hubbereich entspricht
als Weg-Zeit-Diagramm also wiederum
der Fadenablage 29 nach der
Hubumkehr mit einer streckenmäßigen Phasenverschiebung, so daß zu gleichen Zeitpunkten
die erste Changiereinrichtung im wesentlichen um die Strecke U der zweiten Changiereinrichtung
voraus ist.
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Es sei erwähnt, daß die Kurvenzüge 24, 28 Weg-Zeit-Diagramme der Fadenbewegung
sind, wobei die gemeinsame Abszisse der Changierhub H der Nutenwalze bzw. der Führungshub
F der ersten Changiereinrichtung ist und wobei jeder der beiden Kurvenzüge eine
eigene Zeit-Ordinate hat, die relativ zueinander derart verschoben sind, daß sich
zwischen zwei zeitgleich betrachteten Fadenpunkten in der ersten und zweiten Changiereinrichtung
eine Hubdifferenz ungefähr vom Betrag U eryibt.
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Erfindungsgemäß wird die starke Verzögerung und Beschleunigung des
Fadens am Ende des Führungshubs entweder durch Zwangsführung oder durch Freigabe
des Fadens erzielt. Geeignete Maßnahmen sind in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt. Hier
wird der Faden an den Enden des Führungshubes F zwischen dem Leitlineal 9.1 und
dem gebogenen Leitlineal 9.2, die im Fadenlauf - wie Fig. 4 zeigt - übereinander
angeordnet sind, umgelenkt. In einem ersten Bereich der Zwangsführung überlappen
sich die Führungsschienen. In einem Endbereich E hört diese Überlappung auf.
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In Fig. 5 sind in Aufsicht die Endstücke der Mitnehmerarme 7 und 8
sowie die Leitlineale 9.1 und 9.2 in dem Endbereich des Führungshubes F der ersten
Changiereinrichtung gezeigt.
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Dargestellt ist ein Zeitpunkt, der kurzzeitig nach dem Zeitpunkt liegt,
an dem die vordere Spitze des den Hubbereich verlassenden Mitnehmerarms 8 unter
das Leitlineal 9.1 getaucht ist und den Faden freigegeben hat. Zu diesem früheren
Zeitpunkt war die Schubkante 34 des in den Changierhub einfahrenden Mitnehmerarms
7 noch nicht unter dem Leitlineal 9.1 hervorgetaucht. Damit war für den Faden das
Ende der
Changierbewegung nach auswärts gekommen. Der Faden hatte
also am Führungshubende keine Führung in Changierbewegung.
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Unter der Fadenzugkraft konnte daher der Faden einen Rücksprung ausführen.
Dieser Rücksprung wird im Endbereich E durch die Zwangsführung des Fadens zwischen
den Leitlinealen 9.1 und 9.2 nicht behindert, da hier keine oder nur eine geringfügige
Überdeckung besteht. Der Faden kann also in diesem Abstand E einen ungehinderten
oder nur wenig gehinderten Rücksprung von dem Ende des Führungshubes in Richtung
der Hubmitte ausführen. Die Intensität des freien Rücksprungs hängt von der Fadenzugkraft
ab. Die freie Beweglichkeit des Fadens gestattet, sehr hohe Verzögerungen und Beschleunigungen
auf den Faden auszuüben, so daß im Bereich des freien Rücksprungs ein Bewegungsgesetz
ungefähr entsprechend dem Kurvenast 32 nach Bewegungsgesetz 30 in Fig. 3 erzielt
wird. In dem anschließenden Bereich B der Überdeckung wird die Rücksprungbewegung
dagegen gebremst, so daß die über dem Leitlineal 9.1 auftauchende Schubkante 34
des in den Führungshub einfahrenden Mitnehmerarms 8 den Faden einholen und mit einer
das Leitlineal 9.1 ausreichend überragenden Führungslänge übernehmen und führen
kann.
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Anschließend wird also der Faden wieder durch die Schubkante 34 des
Mitnehmer arms 7 nach einem vorbestimmten Bewegungsgesetz zwangsgeführt entsprechend
dem Kurvenast 33 des Bewegungsyesetzes 30 nach Fig. 3.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 ortsfester Fadenführer 2 Richtung, Pfeil
3 Faden 4 Changierung 5 Spulspindel 6 Spule 7 Flügel, Mitnehmerarm 8 Flügel, Mitnehmerarm
9 Leitlineal 10 Leerhülse 11 Kontaktwalze, Nutwalze 12 Rotor 13 Rotor 14 15 16 17
Drehrichtung 18 Drehrichtung 19 20 21 Treibwalze 22 Schlitten 23 Trageinrichtung,
Zylinder-Kolben-Einheit 24 Führungsstangen 25 Nutenverlauf 26 Punkt, theoretisches
Hubende 27 Ast 28 Fadenablage vor Hubende 29 Fadenablage nach Hubumkehr 30 Bewegungsgesetz
31
Ast 32 Ast 33 Hubverlauf im mittleren Hubbereich 34 Schubkante
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Leerseite -