DE3913793A1 - Spulvorrichtung mit luftgeregeltem spulkopfdruck und spulverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Fadenspul- oder -aufwickeleinheiten und betrifft insbesondere eine Fadenspulvorrichtung oder -einheit, bei welcher Druckluft benutzt wird, um einen Spulkopfdruck an einem Wickel des aufgespulten Fadens aufrechtzuerhalten und auch die im Rahmen befindliche Spulstellung und die außerhalb des Rahmens befindliche Abzieh- oder -Abnahmestellung einer Travers-Walzen-Bügelanordnung bzw. -Walzenbügelanordnung und einer Spindelanordnung auf die für das Aufwickeln und das Abziehen oder Abnehmen (doffing) des Fadenwickels erforderliche Weise zu steuern. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Spulverfahren.

Spuleinheiten oder -vorrichtungen zum Aufwickeln von Faden- oder Fasermaterial weisen herkömmlicherweise eine Travers-Walzenbügelanordnung und eine Spindelanordnung auf, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den auf der Spindelanordnung aufgespulten Wickel und die Walze an der Travers-Walzenbügelanordnung während des Fadenaufwickel­ vorgangs unter einem geeigneten Spulkopfdruck in Berührung zu halten. Bei diesen Vorrichtungen müssen auch Vor­ kehrungen getroffen sein, damit die Travers-Walzenbügel­ anordnung auf Abstand zur Spindelanordnung gebracht wer­ den kann, um das Abziehen oder Abnehmen eines Fadenwickels zu erlauben. Weiterhin ist es dabei nötig, den Druck zwi­ schen der Travers-Walzenbügelanordnung und der Spindel­ anordnung im Laufe des Spulvorgangs, während sich der Fadenwickel vergrößert, sorgfältig zu regeln.

Herkömmliche, handelsübliche Spulvorrichtungen (z.B. die Warenaufwickelmaschine Typ Leesona 959) verwenden eine oder mehrere Federn zum Regeln des Kopfdrucks während des Spulens und zur Ermöglichung einer Abstandseinstel­ lung zwischen der Travers-Walzenbügelanordnung (traverse roller-bail assembly) und der Spindelanordnung, um das Abziehen eines Fadenwickels zu erlauben. Derartige Vor­ richtungen befinden sich verbreitet im praktischen Ein­ satz. Wenn dabei jedoch der Spulkopfdruck in Abhängig­ keit von variierenden Spulbedingungen, d.h. zur Ein­ stellung eines festeren oder lockereren Wickels oder bei einer Änderung des aufgewickelten Faden- oder Faserma­ terials, eingestellt werden soll, müssen die Spannfedern an jeder Einheit oder Vorrichtung einzeln eingestellt werden. Bei der üblichen gemeinsamen Verwendung einer großen Zahl von Spuleinheiten kann sich diese Einzelein­ stellung sehr zeitraubend gestalten.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Ein­ richtung zum Steuern bzw. Regeln des Spulkopfdrucks bei einer Spulvorrichtung, welche eine Wahl oder Einstellung des Spulkopfdrucks mit hoher Genauigkeit und eine schnelle Einstellung erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Spulvorrichtung mit einer Travers-Walzenbügelanordnung und einer neben die­ ser angeordneten Spindelanordnung. Diese beiden An­ ordnungen sind mittels Druckluft relativ zueinander zwi­ schen einer im Rahmen befindlichen (frame-in) oder Spul­ stellung und einer außerhalb des Rahmens befindlichen (frame-out) oder Abziehstellung bewegbar. Wenn ein schwenkbar mit der Spindelanordnung verbundener Druck­ luftzylinder an der einen Seite mit Hochdruckluft beauf­ schlagt wird, dreht sich die Spindelanordnung um einen Drehpunkt, bis sie von der Travers-Walzenbügelanordnung beabstandet ist, d.h. sich in der (ausgeschwenkten) Stel­ lung außerhalb des Rahmens befindet, in welcher das Ab­ ziehen möglich ist. Wenn danach der Spulvorgang wieder aufgenommen werden soll, wird der Zylinder an seiner an­ deren Seite mit Luftdruck beaufschlagt, so daß sich die Spindelanordnung wieder in die Spulstellung, d.h. die (eingeschwenkte) Stellung innerhalb des Rahmens, bewegt. Bei erreichter Spulstellung wird dann der Druckluftzy­ linder mit Niederdruckluft beaufschlagt, um den für die Steuerung der Wickelform bei sich vergrößerndem Wickel nötigen Spulkopfdruck zu liefern. Mit Hilfe von Präzisions- Luftdruckreglern kann der Spulkopfdruck sehr genau ge­ regelt werden.

Bei gemeinsamer Verwendung mehrerer Spuleinheiten kann eine zentrale, präzisionsgeregelte Hoch- und Niederdruck­ luftversorgung vorgesehen sein, die ggf. über einen Kon­ densator geschaltet ist und die jeweiligen einzelnen Druckluftzylinder in den einzelnen Spulvorrichtungen speist. Auf diese Weise kann der Spulkopfdruck an allen Spuleinheiten mittels einer einzigen Einstellung der zen­ tralen Niederdruckluftversorgung eingestellt werden.

Ein anderes vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht in der Möglichkeit einer Änderung der Grenzflächen- oder Andruckkraft des Wickels am Walzenbügel (roller bail), während sich der Durchmesser des Fadenwickels vergrößert. Wenn sich der Wickel vom Leerzustand zum Vollzustand ver­ größert, bewegt sich der Wickelarm über einen vorgegebenen Winkel. Die Sehne, auf welcher ein Druckluftzylinder bei zunehmender Wickelgröße läuft, ist wählbar einstellbar, um die zwischen dem Wickel und dem Walzenbügel wirkende Kraft zu beeinflussen. Durch Wahl einer gegebenen Sehne kann weiterhin die angreifende Kraft verkleinert oder vergrößert werden.

Die Gesamtanordnung ist kompakt gebaut. Aufgrund der Ver­ wendung des Druckluftzylinders können die zahlreichen Federn, Anschlüsse und Zusatzbauteile, die bei Verwendung solcher Federn nötig sind, entfallen.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische (perspektivische), teilweise weggebrochene Darstellung mehrerer Spuleinheiten gemäß dem Stand der Technik (vgl. US-Patentan­ meldung Serial No. 1 86 471 vom 26.4.1988),

Fig. 2 eine Darstellung der innerhalb des Rahmens be­ findlichen oder Spulstellung der Spindelan­ ordnung in bezug auf eine Walzenbügelanordnung bei einer Spulvorrichtung oder -einheit gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Darstellung der außerhalb des Rahmens be­ findlichen oder Abziehstellung der Spindelan­ ordnung in bezug auf die Walzenbügelanordnung bei einer Spulvorrichtung oder -einheit gemäß der Erfindung,

Fig. 4A und 4B schematische Darstellungen je eines be­ vorzugten Ventils für die Regelung des einen Druckluftzylinder der Spulvorrichtung beauf­ schlagenden Hoch- und Niederdrucks,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ventils zum Einstellen oder Leiten des Druck­ luftstroms zu verschiedenen Seiten des Druck­ luftzylinders der Spulvorrichtung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer gemeinsamen Druckluftversorgung für die Betätigung der Druck­ luftzylinder mehrerer Spuleinheiten.

Fig. 1 veranschaulicht mehrere an sich bekannte automati­ sierte Spuleinheiten. Die erfindungsgemäße Anordnung ist für Automatisierung ausgelegt, wobei mehrere Spuleinheiten 20 von je einer auf einer Strecke oder Schiene 82 laufen­ den Automatisierungseinheit (automation) 80 bedient wer­ den. Dabei werden Glasvorgarnfäden oder -fasern R von mehreren Wickeln 10 abgezogen, um mehrere Fäden (strands) S der gewünschten Denierzahl zu bilden, die auf mehreren Spuleinheiten 20 aufgewickelt werden. Die Spuleinheiten 20 arbeiten mit dem erfindungsgemäß druckluftgeregelten Spulkopfdruck; die Anwendung der Erfindung ist dabei an­ hand einer Spulmaschinenbank oder -reihe dargestellt.

Jede Spuleinheit gemäß der Erfindung umfaßt eine Walzen­ bügelanordnung 30 und eine Spindelanordnung 40, die in den Fig. 2 und 3 am deutlichsten dargestellt sind. Die Walzenbügelanordnung entspricht weitgehend den handels­ üblichen derartigen Anordnungen (z.B. Modell Nr. 959 der Fa. Leesona Corporation), und sie umfaßt eine Walze 32 und einen Luntenführer 34. Die Spindelanordnung ent­ spricht ebenfalls weitgehend den entsprechenden handels­ üblichen Anordnungen (z.B. gemäß obengenanntem Modell Nr. 959). Die erfindungsgemäßen Spuleinheiten unterschei­ den sich von den handelsüblichen oder herkömmlichen Spuleinheiten dadurch, daß ein Wickelarm 42 bei 44 schwenk­ bar mit einem Schwenkarm oder Kniehebel 46 verbunden ist, der seinerseits an einem Drehpunkt 52 mit einem Druckluftzylinder 50 verbunden ist.

Bei entsprechender Wahl der Sehne (chord) der Bewegung eines Druckluftzylinder-Kopfes (Schäkels) 51 ergibt sich ein Kraftvektordiagramm, mit dem das bei zunehmen­ dem Wickeldurchmesser im Wickelarm 52 induzierte Drehmo­ ment weiter vergrößert oder verkleinert werden kann. Wenn eine Sehne so gewählt wird, daß sich der Zylinder-Kopf 51 am Ende seiner Bewegungen einem oberen Totpunkt an­ nähert, wird das Wickeldrehmoment verringert. Wenn auf ähnliche Weise eine Sehne der Bewegung so gewählt wird, daß sich der Wickelkopf 51 von 225° bis 270° bewegt, ver­ größert sich das Drehmoment mit zunehmendem Wickeldurch­ messer. Dementsprechend kann die effektive Kraft des Wickels P gegen den Walzenbügel 32 durch Einstellung der Beziehung von Schwenkarm bzw. Kniehebel 46 zu Wickelarm 42 geändert (vergrößert oder verkleinert) werden. Der Schwenkarm 46 kann um die Schwenkachse 44 verdreht und mittels eines Befestigungselements 41 in einem Langloch 43 festgelegt werden.

Ersichtlicherweise kann dieselbe Wirkung durch Änderung des Winkels zwischen dem Druckluftzylinder-Kopf 51 und dem Drehpunkt 52, z.B. durch Änderung der Stellung der Basis des Druckluftzylinders 50, erzielt werden.

Der Druckluftzylinder 50 wird über ein Ventil 54 und ein Ventil 56 mit Druckluft beaufschlagt bzw. gespeist. Das Ventil 54 ist ein Schieberventil, das abwechselnd Hoch­ druckluft, die von der Versorgung über eine Leitung 58 zuströmt, und Niederdruckluft, die von einer zweiten Versorgung über eine Leitung 60 zuströmt, zu einem ge­ meinsamen Auslaß 62 strömen läßt. Vom gemeinsamen Auslaß 62 aus wird die Druckluft dann einem zweiten Schieber­ ventil 56 eingespeist, das entweder die Hoch- oder die Niederdruckluft zum Druckluftzylinder 50 strömen läßt. In einer ersten Stellung läßt das Ventil 56 Hochdruck­ luft zu einem Einlaß 64 am einen Ende des Druckluft­ zylinders 50 strömen, während es in einer zweiten Stellung die Hochdruckluft zu einem Einlaß 66 am anderen Ende des Druckluftzylinders 50 strömen läßt. Das Ventil wirkt da­ bei auch als Luftablaß. Ersichtlicherweise kann Nieder­ druckluft auf ähnliche Weise über den Einlaß 60 dem Druckluftzylinder 50 zugeführt werden. Diese Ventile können durch ein Luftsteuerventil, ein Solenoid oder auf beliebige andere herkömmliche Weise gesteuert werden.

In der betrieblichen Spulstellung befindet sich der auf der Spindelanordnung 40 aufgespulte Wickel in Berührung mit der Walze 32 an der Travers-Walzenbügelanordnung 30. Der Wickel- oder Spulkopfdruck wird dabei durch Ein­ speisung von Niederdruckluft in das untere Ende des Druckluftzylinders 50 geregelt. Die Druckregelung erfolgt durch ein Präzisions-Regelventil, welches den Druck am Spulkopf regelt. Wenn ein voller Wickel festgestellt oder erfaßt bzw. detektiert wird, wird die Zuspeisung von Niederdruckluft beendet; daraufhin wird Hochdruck­ luft zum Einlaß 64 an der Oberseite des Zylinders 50 zugespeist, so daß der Kolben im Druckluftzylinder 50 einfährt und Kniehebel 46 und Spindelrahmen bzw. Wickel­ arm 42 sich um die Drehpunkte 44 bzw. 52 verdrehen, wo­ bei die Spindelanordnung 40 von der Travers-Walzen­ bügelanordnung wegbewegt wird. Wenn nach dem Abnehmen des Wickels von der Spindel das Aufspulen an einem neuen Wickel wieder aufgenommen werden soll, wird die Hoch­ druckluft-Zuspeisung am Einlaß 64 beendet, und es wird Hochdruckluft über den Einlaß 66 am unteren Ende des Zy­ linders 50 zugespeist. Unter der Wirkung dieser Hoch­ druckluft werden Spindelrahmen bzw. Wickelarm 42 und Kniehebel 46 wiederum um die Drehpunkte 44 bzw. 52 ver­ schwenkt, so daß sich die Spindelanordnung in Berührung mit der Travers-Walzenbügelanordnung bewegt. Die Hoch­ druckluft-Zuspeisung zum Druckluftzylinder wird dann auf die Niederdruckluft-Zuspeisung umgeschaltet, um den Spul­ kopfdruck (winding head pressure) am Garnwickel zu regeln.

Wie in Fig. 6 schematisch veranschaulicht ist, können die verschiedenen Spuleinheiten nach Fig. 1 mittels einer gemeinsamen Hoch- und Niederdruckluftversorgung 70 bzw. 72 gesteuert werden, wobei der Druck durch ein Regelven­ til 76 geregelt und die Druckluft ggf. zur Beruhigung der Luftströmung über einen Luftkondensator 78 und über einen Verteiler 79 zu den einzelnen Spuleinheiten 20 ge­ leitet wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Druck am Spulkopf in Anpassung an sich ändernde Aufwickel- oder Spulbedingungen mittels eines einzigen Einstell­ vorgangs einzustellen. Im Gegensatz zu den bisherigen Einheiten ist es dabei nicht nötig, den Kopfdruck an jeder einzelnen Spuleinheit jeweils getrennt einzustellen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die dem Druck­ luftzylinder 50 zugespeiste Hochdruckluft einen Druck im Bereich von etwa 4,91-6,33 bar (Meßdruck) besitzen. Der Druck der Niederdruckluft liegt dabei im Bereich von etwa 0,35-4,92 bar (Meßdruck).

Claims (10)

1. Spuleinheit, gekennzeichnet durch eine Travers-Walzen­ bügelanordnung, eine neben letzterer angeordnete und relativ zu dieser bewegbar zwischen einer ersten, innerhalb des Rahmens befindlichen Spulstellung und einer zweiten, außerhalb des Rahmens befindlichen Ab­ nahme- oder Abziehstellung für das Aufspulen bzw. Abziehen eines Fadenwickels positionierbare Spindel­ anordnung, einen mit letzterer verbundenen Druckluft­ zylinder und eine Einrichtung zum Zuspeisen von Druck­ luft zum Druckluftzylinder für die Ausübung einer Kraft.

2. Vorrichtung aus mehreren Spuleinheiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Spuleinheiten durch eine Verteilereinheit zum Speisen der einzelnen Druckluftzylinder der mehreren Spuleinheiten von einer zentralen Druckluftversorgung her miteinander verbun­ den sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zwischen einem Luftregler und der Verteilerein­ heit angeordneten Luftkondensator.

4. Spuleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuspeisen von Druckluft zum Druckluftzylinder so ausgebildet und angeordnet ist, daß bei Beaufschlagung des Druckluftzylinders mit Hochdruck(luft) die Spindelanordnung sich zwischen einer innerhalb des Rahmens liegenden (frame-in) und einer außerhalb des Rahmens liegenden (frame-out) Stel­ lung bewegt, und bei Beaufschlagung des Druckluft­ zylinders mit Niederdruck(luft) ein Spulkopfdruck auf die Spindelanordnung ausgeübt wird.

5. Spuleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuspeisen von Druckluft erste und zweite Ventileinheiten aufweist, die erste Ven­ tileinheit Einlässe zum Einspeisen von Hoch- und Niederdruckluft sowie einen gemeinsamen Auslaß für Hoch- und Niederdruckluft aufweist und die zweite Ventileinheit einen Einlaß zum Einspeisen von Druck­ luft vom Auslaß der ersten Ventileinheit sowie Aus­ lässe, die abwechselnd zu gegenüberliegenden Enden des Druckluftzylinders führen, aufweist.

6. Spuleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Travers-Walzenbügelanordnung und die Spindel­ anordnung von einem gemeinsamen Träger getragen wer­ den und die Spindelanordnung an einem ersten Ende des Druckluftzylinders schwenkbar mit diesem verbunden ist.

7. Spuleinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Spindelanordnung und dem Druckluftzylinder eine Einstelleinheit zur Aus­ übung einer Entlastungskraft bei sich vergrößerndem Durchmesser des Fadenwickels aufweist.

8. Vorrichtung aus mehreren Spuleinheiten nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Spindelanordnung und dem Druckluftzy­ linder eine Einstelleinheit zur Ausübung einer Ent­ lastungskraft bei sich vergrößerndem Durchmesser des Fadenwickels aufweist.

9. Verfahren zum Aufspulen von Faser- oder Fadenmaterial auf einen Wickel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spuleinheit mit einer Travers-Walzenbügelanordnung und einer Spindelanordnung vorgesehen wird, daß die einen aufgespulten Fadenwickel tragende Spindelan­ ordnung relativ zur Travers-Walzenbügelanordnung zwi­ schen einer innerhalb des Rahmens befindlichen Spul­ stellung und einer außerhalb des Rahmens befindlichen Abnahme- oder Abziehstellung bewegt wird, indem ein mit der Spindelanordnung verbundener Druckluftzy­ linder mit Hochdruckluft beaufschlagt wird, und daß der Spulkopfdruck der Spuleinheit geregelt wird, in­ dem der Druckluftzylinder mit Niederdruckluft beauf­ schlagt (oder gespeist) wird, wenn sich die Spindel­ anordnung in der Stellung innerhalb des Rahmens bzw. in der Spulstellung befindet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckluftzylinder von mehreren Spulein­ heiten über eine Verteilereinheit miteinander ver­ bunden werden und den mehreren Druckluftzylindern Druckluft von einer zentralen, präzisionsgeregelten Versorgung her zugespeist wird.