DE3939595C2 - Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spulenhülse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf­ wickeln eines Fadens auf eine Spulenhülse ent­ haltend eine vom Faden überlaufende Voreilrolle, einen im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge entlang einer Mantellinie der Spulenhülse beweglichen Haupt-Changierfaden­ führer, ein Antriebselement für die Spulenhülse und eine zwischen der Voreilrolle und dem Haupt- Changierfadenführer angeordnete Einrichtung zum Fadenlängenausgleich ein Changierdreieck. Diese Einrichtung kann eine Umlenkrolle umfassen, auf die ein dem Haupt-Changierfadenführer unmittelbar vorgeschalteter Ausgleichs-Changierfadenführer folgt, und dessen Bewegung parallel zur Bewegung des Haupt-Changier­ fadenführers verläuft.

Bei Garnverarbeitungsmaschinen wird der verar­ beitete Faden in der Regel auf Spulen aufgewickelt. Die Wickeldichte der Spulen wird entsprechend den Nachfolgeprozessen gewählt. Eine Spule, die direkt in die Weiterverarbeitung, z. B. in eine Webmaschine oder aber in ein Schergatter, geht, ist im Normalfall dicht bewickelt, was eine ent­ sprechend hohe Fadenspannung während des Auf­ wickelprozesses bedingt. Spulen, die noch Färbe­ prozesse durchlaufen sollen, sind hingegen lockerer, d. h. mit einer niedrigeren Fadenauflauf­ spannung bewickelt, um so der Färbeflotte Gelegen­ heit zu geben, den Spulenkörper gut zu durch­ spülen.

Zur Regulierung der Fadenspannung, mit der der Faden auf die Spulenhülse aufgewickelt wird, werden oftmals - z. B. an Doppeldraht-Zwirnma­ schinen - Voreilrollen verwendet. Voreilrollen arbeiten nach dem Prinzip der Seilbremse, d. h. ihre Funktion ist im wesentlichen abhängig vom Umschlingungswinkel des Fadens und vom Reibwert zwischen den Faden und der Voreilrollenoberfläche.

Die Fadenumschlingung und der Reibwert werden so gewählt, daß keine Haftreibung vorliegt, d. h., es stellt sich eine Differenz zwischen der Fadenlaufgeschwindigkeit und der Umfangsgeschwin­ digkeit der Voreilrolle ein. Es kommt somit zum Gleitschlupf zwischen der Voreilrolle und dem Faden, wobei, da die Voreilrolle im Normalfall Spannung abbauen soll, die Umfangsgeschwindigkeit der Voreilrolle höher ist als die Fadenlaufge­ schwindigkeit.

Zur Veränderung des Umschlingungswinkels des Fadens um die Voreilrolle werden gemäß DE-PS 23 30 877 in Fadenlaufrichtung vor der Voreilrolle angeordnete verstellbare Fadenumlenkrollen ver­ wendet, so daß ein gewünschter Umschlingungswinkel des Fadens und damit ein bestimmtes Verhältnis des Fadenspannungsabbaus fest eingestellt werden kann.

Um den negativen Einfluß eines üblichen, entlang einer Mantellinie der angetriebenen Spulenhülse beweglichen Changierfadenführers auf die Fadenauf­ wickelspannung bzw. Fadenauflaufspannung auszu­ schalten, ist es bereits bekannt, diesem Changier­ fadenführer einen Ausgleichs-Changierfadenführer vorzuschalten, dessen Bewegung parallel zur Bewegung des Haupt-Changierfadenführers verläuft und dessen Hubweg kleiner ist als der Hubweg des Haupt-Changierfadenführers (siehe beispielsweise die US-PS′en 25 24 623 und 33 47 490). Der Hubweg des Ausgleichs-Changierfadenführers ent­ spricht vorzugsweise dem halben Hubweg des Haupt- Changierfadenführers. Dieser Ausgleichs-Changier­ fadenführer soll bewirken, daß die verfügbare Fadenlänge zwischen einer vorgeschalteten fest­ stehenden Umlenkrolle und dem Haupt-Changierfaden­ führer unabhängig von der Stellung des Haupt- Changierfadenführers bei gleichbleibender Faden­ spannung unverändert bleibt.

Ein mittels der der Voreilrolle vorgeschalteten Fadenumlenkrollen einmal eingestelltes Fadenspannungs- Abbauverhältnis für den darüberlaufenden Faden ist so lange annähernd konstant, wie nicht äußere Einflüsse insbesondere den Reibwert zwischen dem Faden und der Voreilrollenoberfläche beeinflussen. Dieser Umstand kann dann eintreten, wenn z. B. Spinnavivagen, die in einem Vorprozeß auf den Faden aufgebracht worden sind, eine ungenügende Verteilung auf der Fadenoberfläche haben. Es können aber auch Umwelteinflüsse in Form von Staub oder einem Gemisch von Aerosol mit feinsten Stäuben den Reibwert zwischen dem Faden und der Voreilrollenoberfläche beeinflussen. Derartige Umstände beeinflussen die Gleitreibung zwischen dem Faden und der Voreilrolle, und es kann streckenweise zur Fadenanlieferung mit unterschiedlichen Fadenspannungen kommen, was sich negativ auf die Wicklung einer Spule auswirkt.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß derartige Negativeinflüsse, die ungesteuert und nicht nachvollziehbar auftreten können, nicht durch eine periodisch wirksame Einrichtung kompensiert werden können, da eine periodisch wirksame Kompensationseinrichtung zu einer Verstärkung der äußeren Negativeinflüsse führen könnte.

Ein in der DE 28 03 378 C2 behandelter Fadenspannungs-Kompensator an einer Aufspuleinrichtung einer Spulvorrichtung dient dazu, die zwischen einer vorgeschalteten Umlenkrolle bis zur Aufwindestelle auf der Aufwickelspule durch die Fadenchangierung bedingten Längenänderungen des Fadens auszugleichen. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, die Umlenkrolle periodisch auf- und abwärts zu bewegen, so daß sie im wesentlichen dem gleichen Zweck dient, wie die bei der gattungsgemäßen Vorrichtung zwischen der Voreilrolle und dem Haupt-Changierfadenführer angeordnete Einrichtung zum Fadenlängenausgleich im Changierdreieck.

Während die zuletzt behandelte bekannte Einrichtung dazu dient, einen Spannungsausgleich, der durch die unterschiedlichen Fadenlängen im Changierdreieck einer Aufwindeeinrichtung entsteht, zu bewirken, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß Spannungsschwankungen, die durch äußere negative Einflüsse die Spannungsabbau-Charakteristik einer Voreilrolle verändern, im wesentlichen selbstätig im Sinne einer Konstanthaltung der Fadenauflaufspannung, mit der der Faden auf eine Aufwickelspule aufgewickelt wird, zu kompensieren.

Die Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Dar­ stellung die erfindungsgemäße Vorrichtung in Zuordnung zu einer Doppeldraht-Zwirn­ spindel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Haupt- Changierfadenführers mit vorgeschaltetem Ausgleichs-Changierfadenführer;

Fig. 3 in vergrößerter, schematischer, perspekti­ vischer Darstellung die erfindungsgemäße Kompensationsrolle in Zuordnung zu einer Voreilrolle, und

Fig. 4 eine schematische perspektivische Dar­ stellung eines Systems zur Lageveränderung der Kompensationsrolle.

Gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konstanthaltung der Aufwickelspannung eines Fadens auf eine Spulenhülse einer Doppeldraht- Zwirnspindel zugeordnet, von der schematisch das Fadeneinlaufrohr 1, der Schutztopf 2 mit darin eingesetzter Ablaufspule 3 sowie der Ballon­ begrenzer 4 dargestellt sind. Der von der Ablauf­ spule 3 über Kopf abgezogene Faden 5 wird nach Durchlaufen des Fadeneinlaufrohres und der nicht dargestellten angetriebenen Fadenspeicherscheibe unter Ballonbildung aus der Doppeldraht-Zwirn­ spindel herausgeführt. Der Fadenballon findet seine obere Begrenzung im Ballonfadenführer 6. Von dort geht die weitere Fadenführung über Fadenumlenkrollen 7 zur Voreilrolle 8, die auf einer von außen angetriebenen Welle 10 ge­ lagert ist. Die in Fadenlaufrichtung vor der Voreilrolle 8 angeordneten Fadenumlenkrollen 7 sind verstellbar, so daß ein gewünschter Um­ schlingungswinkel des Fadens auf der Voreilrolle eingestellt werden kann. Die Fadenumlenkrollen 7 sowie der Ballonfadenführer 6 sind an Trägern 9 des Maschinengestells gelagert.

Hinter der Voreilrolle 8 folgt eine weitere beweg­ lich gelagerte, frei drehbare Kompensationsrolle 11, durch deren Lageveränderung der Umschlingungs­ winkel des Fadens um die Voreilrolle 8 verändert werden kann, um so eine kompensierende Wirkung auf die Fadenspannung hinter der Voreilrolle 8 auszuüben.

Hinter der Kompensationsrolle 11 ist der Faden über eine weitere Umlenkrolle 12 geführt, ehe er nach Passieren eines Ausgleichs-Changierfaden­ führers 13 mittels des Haupt-Changierfadenführers 14 auf eine Spulenhülse zu einer Spule 15 aufge­ wickelt wird. Der Antrieb der in einem Spulen­ rahmen 16 gehaltenen Spulenhülse bzw. Spule 15 erfolgt mittels der von außen angetriebenen Friktionsantriebswalze 17.

Fig. 3 zeigt partiell den Bereich der Voreilrolle 8 mit darunter angeordneten Fadenumlenkrollen 7 zur generellen Einstellung des Umschlingungswinkels für den Faden um die Voreilrolle 8 sowie die oberhalb der Voreilrolle 8 angeordnete Kompen­ sationsrolle 11 für eine ausgleichende und kurz­ fristige Änderung des Umschlingungswinkels je nach in Abhängigkeit von dem Spannungsniveau des darüberlaufenden Fadens 5.

Diese Kompensationsrolle 11 hat die Aufgabe, abfallende oder ansteigende Fadenspannungen hinter der Voreilrolle 8 festzustellen und daraufhin selbsttätig einen Verstellvorgang auszulösen, der auf die Fadenspannung kompensierend wirkt. Diese Kompensationsrolle muß somit in der Lage sein, die Fadenspannung fallweise zu erhöhen oder fall­ weise zu verringern.

Sinkt z. B. die Spannung des Fadens 5 hinter der Voreilrolle 8 ab, und zwar infolge eines hohen Mitnahmeeffektes der Voreilrolle, so muß die Kompensationsrolle in einer Richtung verstellt werden, die einer Verringerung des Umschlingungs­ winkels des Fadens auf der Voreilrolle zur Folge hat. Bei ansteigender Fadenspannung hinter der Voreilrolle 8 muß die Kompensationsrolle 11 in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Richtung auf eine Erhöhung des Umschlingungswinkels des Fadens um die Voreilrolle bewegt werden.

Die Lageveränderung und damit die Kompensations­ wirkung der Kompensationsrolle 11 kann mit ver­ schiedenen technischen Mitteln erreicht werden, indem auf die Kompensationsrolle 11 bzw. auf die Lagerung der Kompensationsrolle 11 eine Kraft einwirkt, die der Kraft entgegengesetzt gerichtet ist, die von dem über die Kompensationsrolle 11 laufenden Faden 5 ausgeübt wird. Die auf die Kompensationsrolle einwirkende Kraft soll vorzugs­ weise eine flache Charakteristik haben. Dazu können Zug- oder Druckfedern mit besonders flacher Kennlinie verwendet werden, die vorzugs­ weise zusätzlich durch ein Hebelsystem eine Kom­ pensationswirkung der Kompensationsrolle 11 bewirken.

Anstelle von Zug- oder Druckfedern können die Kompensationskräfte bzw. die Kompensationseffekte auch durch Gewichte bewirkt werden, die vorzugs­ weise über ein Hebel-Rollensystem mit der Kom­ pensationsrolle 11 gekoppelt sind.

Als idealer Regelmechanismus kann auch Druckluft herangezogen werden. Zu diesem Zweck wird der Kompensationsrolle eine Druckkolbenkombination zugeordnet, die über eine entsprechende Regel­ verbindung die Kompensationswirkung der Kompen­ sationsrolle 11 auslösen kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Mechanik für die Ausgleichsbewegung der Kompen­ sationsrolle 11 ist in den Fig. 3 und 4 darge­ stellt. Gemäß Fig. 4 wird eine Roll- bzw. Spiral­ feder 18 verwendet, die eine besonders flache Federkennlinie bzw. Kraft-Kennlinie hat. Diese Feder 18 ist in einem Gehäuse 19 kurz oberhalb der Voreilrolle 8 untergebracht. Das Gehäuse hat in seinen beiden Seitenwänden 19.1 und 19.2 gegen­ überliegend je einen Längsschlitz 19.3 bzw. 19.4. In diesen Längsschlitzen ist die Achse 11.1 der einen Spiral- bzw. Rollfederseite geführt. Die Achse 11.1 ist fest mit der Feder 18 ver­ bunden. Die Achse 11.1 ragt einseitig aus dem Gehäuse 19 heraus. Auf dem freien Achsstumpf ist die Kompensationsrolle 11 frei drehbar gelagert.

Die Gegenseite der Roll- bzw. Spiralfeder 18 ist ortsfest im Gehäuse 19 befestigt, und zwar mittels der im Gehäuse gelagerten Achse 20, an der die Gegenseite der Roll- bzw. Spiralfeder 18 befestigt ist. Bei der Bewegung der Rollfeder 18 dreht die Achse 20 in Bohrungen der beiden Gehäusewandungen 19.1 und 19.2.

In den Fig. 1 und 2 ist die auch an sich bekannte Doppelchangierung dargestellt, bei der dem unmittelbar der Aufwickelspule 15 zugeordneten Haupt-Changierfadenführer 14 ein Ausgleichs- Changierfadenführer 13 vorgeschaltet ist. Während der Haupt-Changierfadenführer 14 sich in Richtung des Doppelpfeiles f1 über die gesamte Länge der Aufwickelspule 15 bewegt, reicht der Hubweg (Doppelpfeil f2) des Ausgleichs- Changierfadenführers 13 über die halbe Länge der Aufwickelspule 15. Als Antrieb für den Ausgleichs-Changierfadenführer 13 dient ein Zahngetriebe derart, daß die Bewegung des Aus­ gleichs-Changierfadenführers 13 von der Bewegung des Haupt-Changierfadenführers 14 abgeleitet wird. Dem Haupt-Changierfadenfüher 14, der mittels der Welle 22 oszillierend angetrieben wird, ist eine Zahnstange 23 zugeordnet, die mit einem ersten Zahnrad 24 kämmt. Auf der Achse des Zahnrades 24 sitzt ein weiteres Zahnrad 25, in das ein Zahn­ stangenabschnitt 26 des Ausgleichs-Changierfaden­ führers 13 eingreift, der als eigentliches Fadenmitnahmeelement eine Umlenkrolle 13.1 auf­ weist. Das Verhältnis der Zähnezahlen der beiden Zahnräder 24 und 25 beträgt 2 : 1, was in der bereits beschriebenen Weise dazu führt, daß der Hubweg des Ausgleichs-Changierfadenführers 13 gleich dem halben Hubweg des Haupt-Changierfaden­ führers 14 ist.

Die Doppelchangierung hat in bekannter Weise den Effekt, daß die Fadenlänge zwischen der stationär gelagerten, jedoch frei drehbaren Umlenkrolle 12 und dem Haupt-Changierfadenführer 14 unabhängig von der Stellung der beiden Changierelemente un­ verändert bleibt, so daß die Changierung ohne Einfluß auf die Fadenspannung bleibt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spulenhülse, enthaltend

• a) eine von dem Faden überlaufene Voreilrolle,
• b) einen im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge entlang einer Mantellinie der Spulenhülse beweglichen Haupt-Changierfadenführer,
• c) ein Antriebselement für die Spulenhülse, und
• d) eine zwischen der Voreilrolle und dem Haupt- Changierfadenführer angeordnete Einrichtung zum Fadenlängenausgleich im Changierdreieck, gekennzeichnet durch, daß zwischen der Einrichtung (13) zum Fadenlängenausgleich im Changierdreieck und der Vorteilrolle (8) eine vom Faden überlaufende Kompensationsrolle (11) zur Konstanthaltung der Fadenspannung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsrolle (11) zur Veränderung des Umschlingungswinkels des Fadens um die Voreilrolle (8) relativ zu der Voreilrolle (8) beweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der VoreilrolIe (8) parallel zur Achse der Kompensationsrolle (11) liegt, und daß die Stellung der Achse (11.1) der frei drehbaren Kompensationsrolle (11) unter Beibehaltung ihrer Parallelität zur Voreilrollenachse veränderlich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (11.1) der Kompensationsrolle (11) in Gleitführungen in Form von geradlinigen oder bogenförmigen Längsschlitzen (19.3, 19.4) verschiebbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen der Achse (11.1) der Kompensationsrolle (11) an der Achse eine Kraft mit einer flachen Kraft-Kennlinie angreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse (11.1) der Kompensationsrolle (11) eine Feder mit einer flachen Federkennlinie angreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Roll- oder Spiralfeder ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsrolle (11) mit einer pneumatischen, hydraulischen oder magnetisch wirksamen Kraft beaufschlagt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsrolle (11) mittels eines Zuggewichtes belastet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Kompensationsrolle (11) entsprechend einer Kennlinie geregelt ist, die einem Polynom n-ten Grades entspricht.