DE3843923A1 - Verfahren und vorrichtung zum abspulen von faeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Ablaufverhaltens von Ablaufspulen an den Spulstellen einer automatischen Spulmaschine durch Vergleichmäßigung der Fadenzugkraft beim Garnabzug, wobei die Ablaufspulen im Gegendrehsinn zur Rotation des Fadenballons rotieren, die Fadenzugkraft gemessen und ab einem vorgebbaren Wert die Rotation der Ablaufspule eingeschaltet wird, sowie eine Spulstelle zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Umspulen von Garnen von Ablaufspulen auf Auflaufspulen, wie es beispielsweise beim Umspulen von Spinnkopsen auf Kreuzspulen an automatischen Spulmaschinen der Fall ist, steigt die Fadenzugkraft, speziell während des letzten Fünftels der Kopsreise, auf ein Mehrfaches der Anfangs-Fadenzugkraft an, wenn keine Maßnahmen getroffen werden, welche den Fadenabzug erleichtern. Aufgrund der steigenden Fadenzugkraft kann es vermehrt zu Fadenbrüchen und somit zur Beeinträchtigung des Spulbetriebs kommen. Vermehrt auftretende Fadenbrüche an einer Spulstelle setzen deren Gesamtwirkungsgrad erheblich herab und führen zu Produktionsverlusten.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche die Herabsetzung der Fadenzugkraft während der Spulenreise zum Ziel haben. Somit ist es beispielsweise aus der CH-PS 5 42 781 bekannt, die Fadenspannung, die mit steigendem Durchmesser der Aufwickelspule ansteigt, zu verringern, um somit eine erhöhte Abzugsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Dazu wird bei Übersteigen eines bestimmten Aufwickelspulendurchmessers automatisch über eine Magnetkupplung der Aufsteckdorn des Spinnkopses mit einer Antriebswelle in Verbindung gebracht, wodurch der Spinnkops im Fadenabspuldrehsinn motorisch angetrieben wird.

Eine solche Vorrichtung erfordert einen hohen mechanischen Aufwand aufgrund der Antriebswellen, Magnetkupplungen sowie die einzelnen Riemenantriebe an den Spulstellen. Durch Ankopplung der einzelnen Spulstellen an einen zentralen Antrieb ist die individuelle Steuerung der Fadenzugkraft während der Kopsreise nicht mehr gegeben.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen einfachen und wirkungsvollen Antrieb des Aufsteckdorns von Ablaufspulen zu finden, der eine individuelle Steuerung der Fadenzugkraft an den einzelnen Spulstellen zuläßt.

Verfahrensgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Eine erfindungsgemäße Spulstelle weist die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 auf.

An jeder Spulmaschine steht eine Druckluftversorgung zur Verfügung, die für das Spleißen sowie für den Reinigungsprozeß an der Spulmaschine benötigt wird. Die für eine bestimmte maximale Leistung ausgelegte Druckluftversorgung ist aber während des normalen Spulenbetriebs nicht ständig bis an ihre Leistungsgrenze ausgelastet, so daß ihr zusätzliche Aufgaben übertragen werden können. Die Erfindung verwendet diese Erkenntnis und nutzt die Druckluft, um die Ablaufspulen zur Erleichterung des Fadenabzugs und zur Senkung der Fadenzugkraft gegen Ende der Ablaufspulenreise pneumatisch anzutreiben.

Da die Fadenzugkraft zunächst während eines großes Zeitraumes der Spulenreise einer Ablaufspule konstant bleibt und ein Ansteigen, beispielsweise beim Ablauf der Spinnkopse an einer Spulmaschine, erst während des letzten Fünftels der Kopsreise auftritt, kann eine bestimmte Fadenzugkraft vorgegeben werden, ab der der pneumatische Antrieb der Ablaufspule eingeschaltet wird. Davor wird die Ablaufspule durch eine Bremse an einer Eigendrehung gehindert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird gleichzeitig mit dem Antrieb der Ablaufspulen jeweils deren Bremse pneumatisch gelüftet. Nach einem Fadenbruch oder dem Ablauf des Fadens von der Spinnkops-Hülse ist es vorteilhaft, die Drehung des Spinnkopses beziehungsweise der Spinnkops-Hülse sofort abzustoppen. Dieses kann vorteilhaft mit einer Bremse geschehen, die pneumatisch betätigt wird und deren Betätigung von der Druckluftzufuhr zum pneumatischen Antrieb abhängig ist. Bei Unterbrechung der Druckluftzufuhr zu einem Antrieb wird gleichzeitig die Druckluftzufuhr zu der zugehörigen Bremse unterbrochen, so daß sie sich selbsttätig anlegt und den Bremsvorgang einleitet.

Durch die Überwachung der Fadenzugkraft mittels eines Fadenwächters ist es möglich, bei einem Fadenbruch, bei der die Fadenzugkraft auf Null sinkt, die Druckluftzufuhr zu der entsprechenden Spulstelle, an der der Fadenbruch aufgetreten ist, sofort zu unterbrechen. Dadurch wird der sich drehende Spinnkops durch das gleichzeitige Ausbleiben der antreibenden Druckluft und das Tätigwerden der Bremsen in kürzestmöglicher Zeit zum Stillstand gebracht. Eine solche Maßnahme verhindert ein unkontrolliertes Ablaufen des spinnkopsseitigen Fadenendes.

Eine weitere Möglichkeit bietet sich, mit Hilfe eines Fadenzugkraftsensors unabhängig an jeder Spulstelle die Zufuhr und die Intensität der Druckluft zur pneumatischen Antriebseinheit der Ablaufspule zu steuern und damit die Drehzahl der Ablaufspule der herrschenden Fadenzugkraft anzupassen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels, das die Lagerung eines Spinnkopses an der Spulstelle einer automatischen Spulmaschine zeigt, wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Aufsteckdorn einer Ablaufspule und seine Lagerung an der Spulstelle einer automatischen Kreuzspulmaschine, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 zeigt einen waagerechten Schnitt durch den Aufsteckdorn des Spinnkopses nach Fig. 1 sowie seine Lagerung entsprechend dem dort eingezeichneten Schnittverlauf.

Fig. 1 zeigt einen Aufsteckdorn mit einem Spinnkops an einer Spulstelle einer automatischen Kreuzspulmaschine. Dargestellt ist ebenfalls die Lagerung des Antriebsteils des Spinnkopses. Die linke Hälfte im Bild ist aufgeschnitten, entsprechend dem Schnittverlauf nach Fig. 2.

An der Spulstelle 1 befindet sich eine Ablaufspule in der Ablaufspulenposition, ein Spinnkops 2, bestehend aus einer Hülse 3, von der ein Garnkörper 4 als Faden 5 abgewickelt wird. Der sich abwickelnde Faden bildet einen Fadenballon 6, der sich entsprechend Pfeilrichtung 7 im Uhrzeigersinn, entgegen der Drehrichtung 8 des Spinnkopses, um den Spinnkops 2 bewegt.

Mit 9 ist eine Grundplatte bezeichnet, die, wie hier nicht weiter dargestellt, am Maschinengestell der Spulmaschine befestigt ist. In der Grundplatte 9 ist senkrecht zu dieser eine Achse 10 befestigt, um die sich, auf Kugellagern 11 und 12 gelagert, der Aufsteckdorn 13 dreht. Auf den Aufsteckdorn 13, der konisch geformt ist, wird die Hülse 3 des Spinnkopses 2 aufgesteckt. Im Bereich des unteren Lagers 11 verdickt sich der Aufsteckdorn 13 zu einem Fuß 14, der zweifach unterteilt ist. Der obere Teil 15 ist als Flügelrad ausgebildet, während der untere Teil 16, durch eine umlaufende Nut vom oberen Teil getrennt, eine Bremsscheibe darstellt. Diese Bremsscheibe 16 wird auf ihrem äußeren Umfang von einer Doppelbackenbremse 17 umschlossen.

Die Doppelbackenbremse 17 ist in einer Nut der Grundplatte 9 gelagert. Dies ist in der rechten Hälfte der Fig. 1 zu erkennen. Die geschnittene Hälfte der Spulstelle in Fig. 1 zeigt auch einen Schnitt durch einen Bremshebel 18 a. Mit 19 ist der geschnittene Bremsbelag 19, welcher an der Bremsscheibe 16 anliegt, bezeichnet. In Fig. 1 ist die Bremse im betätigten Zustand dargestellt, das heißt, der Spinnkops 2 steht.

Die Funktion des pneumatischen Antriebs sowie der pneumatischen Bremse wird beim Betrachten der Fig. 2 deutlich. Die Fig. 2 stellt einen Schnitt durch die Spulstelle entsprechend dem in der Fig. 1 eingezeichneten Schnittverlauf dar. Der Schnitt verläuft in der linken Hälfte in der Ebene der Bremse und in der rechten Hälfte in der Höhe des pneumatischen Antriebs.

Die Bremse ist als Doppelbackenbremse 17 ausgebildet, wobei die Bremshebel, der linke Bremshebel 18 a und der rechte Bremshebel 18 b, jeweils in Schwenklagern 20 a beziehungsweise 20 b in der Grundplatte 9 gelagert sind. Die beiden Bremshebel 18 a und 18 b umgreifen jeweils halbkreisförmig die Bremsscheibe 16 und liegen auf ihrem Umfang jeweils mit ihrem Bremsbelag 19 an. In Fig. 2 ist der gebremste Zustand der Ablaufspule gezeigt.

Die beiden Bremshebel 18 a und 18 b werden durch eine Zugfeder 21 zangenförmig zusammengezogen und liegen so aufgrund der Federkraft an der Bremsscheibe 16 an.

Zwischen den Verlängerungen der Bremshebel 18 a und 18 b ist ein Luftbalg 22 angebracht, der über eine Druckluftzuleitung 23 mit Druckluft versorgt werden kann. Wird der Luftbalg 22 über die Druckluftzuleitung 23 mit Druckluft beaufschlagt, werden bei einem bestimmten Druck die Bremshebel 18 a und 18 b auseinandergedrückt, die Bremse 17 dadurch geöffnet und die Bremsscheibe 16 freigegeben.

Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Antriebseinrichtung der Ablaufspule, dem Flügelrad 15. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Flügelrad ein sägezahnförmiges Profil auf, das über die Eintrittsdüse 30 tangential mit Druckluft beaufschlagt und somit in Drehung versetzt wird. Dabei dreht sich der Aufsteckdorn 13 im Gegenuhrzeigersinn und nimmt die aufgesteckte Ablaufspule 2 mit. Das Flügelrad 15 hat an der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine andere Funktion als das Flügelrad, das zur Steuerung der Ballonbildung an der Spulstelle eingesetzt wird, die in der DE-PS 5 05 038 beschrieben ist.

Erfindungsgemäß wird die Ablaufspule erst ab einer bestimmten Fadenzugskraft durch die Bremse freigegeben und gleichzeitig über die pneumatische Antriebseinrichtung in Drehung versetzt. Weil die Fadenzugkraft erst mit dem letzten Fünftel der Kopsreise beginnend stark ansteigt, wird die pneumatische Bremse erst zu diesem Zeitpunkt freigegeben.

Zu Beginn des Abspulens steht der volle Spinnkops 2 auf der Spulstelle 1 und der Aufsteckdorn 13 wird durch die Doppelbackenbremse 17 festgehalten. Der Faden 5 wird von dem stehenden Spinnkops durch die hier nicht dargestellte Ablaufspule abgezogen. Dabei wird die Fadenzugkraft durch einen hier nicht dargestellten Fadenwächter ständig überprüft. Das Vorhandensein des Fadens wird ebenfalls über einen hier nicht dargestellten Sensor geprüft. Die Signale werden über die Signalleitung 24 der Steuereinrichtung 25 zugeführt. Die Steuereinrichtung 25 wirkt über die Steuerleitung 25 a auf ein Ventil 26, das sich in einer Druckluftzuleitung 27 zur Doppelbackenbremse 17 und zur pneumatischen Antriebseinrichtung, dem Flügelrad 15, befindet. Ein Sensor für das Vorhandensein des Fadens ist dann überflüssig, wenn von der Steuereinrichtung 25 das Signal "Fadenzugkraft = Null" als Signal für einen Fadenbruch verstanden wird.

Die Steuereinrichtung 25 weist eine Einstellmöglichkeit auf, die Fadenzugkraft festzulegen, bei der das Ventil 26 in der Druckluftzuleitung 27 betätigt wird. Dazu ist ein Fadenzugkraftbegrenzer 33 vorgesehen, an dem sich der Grenzwert der Fadenzugkraft einstellen läßt. In der Regel wird der Grenzwert der Fadenzugkraft mit 10 Prozent über der Fadenzugkraft bei Beginn einer Spulenreise eines Spinnkopses festgelegt.

Damit ein kurzfristiges, störungsbedingtes Ansteigen der Fadenzugkraft über die 10-Prozent-Marke hinaus nicht zu einem Einschalten der Antriebseinrichtung und zu einem Lösen der Bremse führt, ist ein Zeitverzögerungsglied in der Steuereinrichtung vorgesehen, welches den Anstieg der Fadenzugkraft nach dessen Auftreten nach einer vorbestimmten Zeit nochmals abfragt. Ist nach dieser kurzen, im Sekundenbereich liegenden Zeit die erhöhte Fadenzugkraft immer noch vorhanden, wird endgültig die Doppelbackenbremse 17 freigegeben und der pneumatische Antrieb wird wirksam.

In der Regel wird die Fadenzugkraft während des letzten Fünftels der Spulenreise des Spinnkopses über die zulässige Grenze von 10 Prozent höherer Fadenzugkraft kontinuierlich ansteigen. Dann wird von der Steuereinrichtung 25 über die Signalleitung 25 a ein Signal an das Ventil 26 abgegeben, das daraufhin die Druckluftzufuhr aus der Druckluftzuleitung 27 freigibt. Die Druckluft strömt dann über die Leitung 28 in die Druckluftzuleitung 23 des Luftbalgs 22. Dieser dehnt sich aus, wodurch die Bremshebel 18 a und 18 b auseinandergedrückt werden und somit die Bremsscheibe 16 des Aufsteckdorns 13 freigegeben wird.

Gleichzeitig tritt über die Druckluftzuleitung 29 Druckluft über die Eintrittsdüse 30 in die pneumatische Antriebseinrichtung ein. Das Flügelrad 15 wird mit Druckluft beaufschlagt und die Ablaufspule 2 auf ihrem Aufsteckdorn 13 beginnt sich zu drehen. Der Antrieb der Ablaufspule erfolgt im Gegendrehsinn zur Rotation des Fadenballons, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ballonfaden und der Luft reduziert wird.

Die Drehzahl des Spinnkopses 2 wird über die Druckluft so eingestellt, daß die mittlere Kops-Umfangsgeschwindigkeit etwa 50 Prozent der nominellen Spulgeschwindigkeit der Auflaufspule beträgt. Das sind bei einer Spulgeschwindigkeit von 1000 m pro Minute etwa 500 m pro Minute mittlere Umfangsgeschwindigkeit eines Spinnkopses. Bei gröberem Garn kann der Unterschied zur Abspulgeschwindigkeit größer sein, da hierbei langsamer gespult wird.

Um eine besonders geringe Massenträgheit zu erreichen, sollen die Komponenten an der Ablaufstelle der Spulstelle besonders leicht sein. Das bedeutet eine Fertigung des Aufsteckdorns aus einem leichten, aber trotzdem den Anforderungen genügenden Material.

Bricht der abzuspulende Faden 5, ist es wünschenswert, die sich drehende Ablaufspule möglichst schnell stillzusetzen. Dadurch wird verhindert, daß sich Schlingen auf der Hülse bilden und der Faden erst nach Eingriff einer Bedienungsperson weitergespult werden kann. Beim Fadenbruch wird deshalb das Signal "Fadenzugkraft = Null" an die Steuereinrichtung 25 weitergegeben, die über die Signalleitung 25 a sofort das Ventil 26 schließt. Dadurch wird die Druckluftzufuhr unterbrochen. Durch die Druckluftzuleitung 29 strömt keine Druckluft mehr zum pneumatischen Antrieb 15. Die Zugfeder 21 zieht schlagartig die Bremshebel 18 a und 18 b zusammen, da über die Druckluftzuleitung 28 die Druckluft im Balg 22 in die Druckluftzuleitung 29 einströmt, die über die Antriebseinrichtung ins Freie mündet. Die Bremswirkung tritt sofort ein, so daß der Aufsteckdorn 13 augenblicklich zum Stillstand kommt.

In die Druckluftzuleitung 29 zum pneumatischen Antrieb kann ein zusätzliches, steuerbares Ventil 31 (RV) eingebaut sein, das über eine Steuerleitung 32 mit der Steuereinrichtung 25 in Verbindung steht. Dadurch wird es möglich, die Drehzahl der Ablaufspule 2 veränderten Spinnparametern anzupassen, indem der Druck der in die pneumatische Antriebseinrichtung einströmenden Druckluft reguliert werden kann. Das Ventil 31 ermöglicht dadurch sowohl eine Einstellung der Druckluft auf unterschiedliche Spinnparameter als auch die Steuerung der Druckluft während einer Spulenreise eines Spinnkopses, wenn dieser, in Abänderung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, während der gesamten Abspulzeit angetrieben werden soll.

Die Halterung der Ablaufspule an der Spulstelle einer Spulmaschine kann im Vergleich zum vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch abgeändert werden, daß die Lagerung des Aufsteckdorns auf einem pneumatischen Lager erfolgt.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist für das Umspulen eines Fadens mit Z-Drehung vorgesehen. Für einen Faden mit S-Drehung muß ein pneumatischer Antrieb im Uhrzeigerdrehsinn erfolgen. Dazu müßte der Aufsteckdorn 13 an seinem Fuß 14 mit einem Antrieb 15 ausgestattet sein, dessen sägezahnförmige Ausnehmungen spiegelbildlich zu denen in Fig. 2 angeordnet sind. Desweiteren ist eine zweite Eintrittsdüse 30 für die Druckluft vorzusehen, die der Eintrittsdüse nach Fig. 2 gegenüberliegt.

Für eine Spulstelle mit einem pneumatischen Antrieb in beiden Drehrichtungen ist der Fuß des Aufsteckdorns als Flügelrad mit Flügeln auszubilden, die von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagbar sind. Außerdem sind zwei gegenüberliegende Eintrittsdüsen für Druckluft vorzusehen. Die Druckluftzufuhr kann über ein umschaltbares Ventil in der Druckluftzufuhrleitung 29, hinter dem steuerbaren Ventil 31, je nach Garndrehung in eine der Verzweigungen zu den Eintrittsdüsen erfolgen. Dieses Ausführungsbeispiel ist hier nicht dargestellt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verbesserung des Ablaufverhaltens von Ablaufspulen an den Spulstellen einer automatischen Spulmaschine durch Vergleichmäßigung der Fadenzugkraft beim Garnabzug, wobei die Ablaufspulen im Gegendrehsinn zur Rotation des Fadenballons rotieren und die Rotation ab einem vorgebbaren Wert eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenzugkraft gemessen und ab einem vorgebbaren Wert die Rotation eingeschaltet oder freigegeben wird und daß als Antriebsenergie für die Rotation die an den Spulstellen ohnehin vorhandene Druckluft verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Druckluft zusätzlich Bremsen an den Aufsteckdornen der Ablaufspulen betätigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fadenbruch oder am Ablaufende des Fadens von einer Ablaufspule die Druckluft zum Antrieb der Rotation der Ablaufspule und zum Betätigen der Bremse der Ablaufspule unterbrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig an jeder Spulstelle die Intensität der Druckluft und dadurch die Drehzahl der Ablaufspule in Abhängigkeit von der Fadenzugkraft gesteuert wird.

5. Spulstelle an einer automatischen Kreuzspulmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar gelagerte Aufsteckdorn (13) der Ablaufspule (2) einen pneumatisch beaufschlagbaren Antrieb (15) besitzt und über ein steuerbares Ventil mit der allgemeinen Druckluftversorgungsleitung (27) der Spulstelle (1) in Wirkverbindung bringbar ist.

6. Spulstelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsteckdorn (13) der Ablaufspule (2) mit einem Flügelrad (15) versehen ist und daß dem Flügelrad eine die Druckluft führende Eintrittsdüse (30) zugeordnet ist.

7. Spulstelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Aufsteckdorn (13) eine durch Druckluft lüftbare Bremse (17) anliegt.

8. Spulstelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckluftzuleitung (27) zum Antrieb (15) des Aufsteckdorns (13) und zur Bremse (17) ein gemeinsames, betätigbares Ventil (26) angeordnet ist, daß dieses Ventil mit einer Steuereinrichtung (26) in Verbindung steht und daß die Steuereinrichtung (25) über eine Signalleitung (24) mit einem Sensor zur Überwachung der Fadenzugkraft in Verbindung steht.

9. Spulstelle nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsteckdorn (13) für die Ablaufspule (2) mit Kugellagern (11, 12) auf einer Achse (10) gelagert ist, daß die Achse (10) auf einer Grundplatte (9) an der Spulstelle (1) steht, daß der Aufsteckdorn (13) einen Fuß (14) aufweist, daß der obere Teil des Fußes (14) als ein mit Druckluft beaufschlagbares Flügelrad (15) ausgebildet ist, daß der untere Teil des Fußes (14) als Bremsscheibe (16) ausgebildet ist, daß die Bremsscheibe (16) von einer Doppelbackenbremse (17) umschlossen ist, daß die Bremshebel (18 a, 18 b) über eine Zugfeder (21) in Bremsstellung gehalten werden und daß zwischen den Bremshebeln (18 a, 18 b) ein Luftbalg (22) angeordnet ist, der über eine Druckluftzuleitung (23) zum Lüften der Bremse (17) gegen die Kraft der Zugfeder (21) mit Druckluft beaufschlagbar ist.