DE4428665C2 - Vorrichtung zum selbsttätigen Spulenwechsel an einer Spinnereimaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Spu­ lenwechsel an einer Spinnereimaschine, insbesondere Ringspinn­ maschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 1.

Bekannte Vorrichtungen zum selbsttätigen Spulenwechsel an Spin­ nereimaschinen weisen einen Dofferbalken auf, der über eine Hubeinrichtung mit einem ortsfesten Rahmen oder Gestell der Vorrichtung verbunden ist. Die Hubeinrichtung ermöglicht ein definiertes Anheben und Absenken des Dofferbalkens für das Ab­ nehmen von vollen Spulen und/oder Zuführen von leeren Hülsen von der Spindelbank der Spinnereimaschine zu und von einer unterhalb der Spinnbank angeordneten Fördervorrichtung. Bekannte Hubein­ richtungen bestehen im wesentlichen aus einem Gestänge, welches an seiner Oberseite gelenkig mit dem Dofferbalken und an seiner Unterseite gelenkig mit einem horizontal verschiebbar angetrie­ benen Teil der Hubeinrichtung verbunden ist.

Solche Gestänge weisen häufig den Nachteil auf, daß in der unte­ ren Endstellung des Dofferbalkens ungünstige Hebelverhältnisse auftreten und deshalb der Antrieb der Hubeinrichtung entspre­ chend leistungsstark dimensioniert werden muß.

Zur Lösung dieses Problems ist aus der DE 17 85 217 C3 eine Vorrichtung zum selbsttätigen Spulenwechsel bekannt, bei der die Hubeinrichtung aus zwei spiegelbildlich angeordneten Triebstan­ gen besteht, welche an ihren oberen Enden jeweils gelenkig mit dem in vertikaler Richtung geführten Dofferbalken und an ihren unteren Enden jeweils gelenkig mit einem horizontal verschiebbar angetriebenen Gleitschuh verbunden sind. Für das Anheben des Dofferbalkens werden die auf einer horizontal verlaufenden Stan­ ge geführten Gleitschuhe mittels eines Kettenantriebs entspre­ chend verschoben. Federn, die auf der horizontal verlaufenden Stange angeordnet sind, stellen eine Hilfe beim Anspringen des Antriebs zur Bewegung des Dofferbalkens aus der unteren Lage dar, in welcher ein diesbezüglich sehr ungünstiges Hebelverhält­ nis besteht. Die Federn sind dabei so angeordnet, daß sie durch die Bewegung des betreffenden Gleitschuhs beim Absenken des Dofferbalkens ab einer bestimmten Stellung unter Zugspannung gesetzt werden, um auf diese Weise eine Kraft auf den Gleitschuh auszuüben, die der Absenkbewegung des Dofferbalkens im unteren Bereich entgegenwirkt. Des weiteren dienen die Federn zur Dämp­ fung des Stoßes beim Erreichen des oberen Anschlags der Hubbewe­ gung, in dem die Federn zwischen dem betreffenden Gleitschuh und einem Anschlag im oberen Bereich der Hubbewegung unter Druck­ spannung gesetzt werden.

Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß hohe Federkräfte auf die Gleitschuhe wirken, die eine entsprechend massive Aus­ legung des Gestänges bedingen.

Aus der DE 42 10 494 A1 ist ebenfalls eine selbsttätige Spulen­ wechselvorrichtung bekannt, bei welcher der Dofferbalken über mindestens eine Schere gelenkig mit einer zumindest teilweise als Spindel ausgebildeten Stange verbunden ist. Dabei wird der lange Arm der Schere durch die Spindel horizontal verschiebbar angetrieben, so daß der Dofferbalken infolge des Abstützens des langen Scherenarms am kurzen Scherenarm, dessen unteres Ende mit einem ortsfesten Teil der Vorrichtung gelenkig verbunden ist, angehoben wird. Bei dieser bekannten Hubeinrichtung wird der Dofferbalken im unteren Bereich der Hubbewegung durch ein fe­ derndes Element abgestützt, das auf einem ortsfesten Teil der Vorrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird zum einen ein Dämpfen der Absenkbewegung des Dofferbalkens und zum anderen eine Unter­ stützung des Antriebs beim Anheben des Balkens bewirkt. Gleich­ zeitig werden im unteren, ungünstigen Hebelbereich der Schere die Zugkräfte auf den beweglichen Teil und damit die Verschleiß­ erscheinungen in den entsprechenden Lagerungen reduziert.

Diese bekannte Vorrichtung beseitigt zwar die Problematik der hohen auf das Gestänge ausgeübten Federkräfte, weist jedoch den Nachteil auf, daß das Abstützen des Dofferbalkens im Bereich seiner unteren Endstel­ lung eine konstruktiv aufwendige Lösung erfordert. Zudem ver­ bleibt die Gefahr, daß die Bedienperson Verletzungen durch das Absenken des Dofferbalkens auf die Abstützeinrichtungen erlei­ det, d. h. die Vorrichtung genügt nicht den an Produktionsmaschi­ nen zu stellenden Sicherheitsanforderungen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum selbsttäti­ gen Spulenwechsel an Spinnereimaschinen, insbesondere Ringspinn­ maschinen, zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile ver­ meidet und auf einfache Weise eine Reduktion der zum Anheben des Dofferbalkens aus seiner unteren Endstellung erforderlichen Antriebskräfte und gleichzeitig eine ausreichende Reduzierung der in der unteren Endstellung auf die Lager und das Gestänge der Schere wirkenden Kräfte ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1.

Durch die Verwendung wenigstens eines federnden Elements, wel­ ches zumindest einen Arm der Schere so mit einem Drehmoment beaufschlagt, daß zumindest ihn Bereich der unteren Endstellung des Dofferbalkens ein die Schere schließendes und den Dofferbal­ ken anhebendes Moment entsteht, ergibt sich der Vorteil, daß neben dem Antrieb auch das Scherengestänge und die Lager schwä­ cher dimensioniert werden können, da die ansonsten in der unte­ ren Endstellung des Dofferbalkens wirkenden hohen Kräfte entfal­ len.

Das wenigstens eine federnde Element kann prinzipiell zwischen jedem Scherenarm und dem Dofferbalken bzw. einem ortsfesten oder dem verschiebbar angetriebenen Teil der Vorrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise greift das federnde Element so am betreffen­ den Scherenarm an, daß die Federkraft zumindest im Bereich der unteren Endstellung des Dofferbalkens so an dem Scherenarm bzw. den Scherenarmen angreift, daß die Federkraft das maximale Dreh­ moment in Richtung der Schließbewegung der Schere auf den bzw. die Scherenarme erzeugt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das fe­ dernde Element im Bereich des den ersten und zweiten Scherenarm verbindenden Gelenks angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vor­ teil eines größeren Federwegs bei einer Bewegung der Schere bzw. des Dofferbalkens, da die Winkeländerung des zwischen den beiden Scherenarmen eingeschlossenen Winkels immer größer ist als die Winkeländerung jedes Scherenarms für sich genommen. So ist die betreffende Winkeländerung des zwischen den Armen eingeschlosse­ nen Winkels doppelt so groß, wie die Winkeländerung der einzel­ nen Arme, falls die Länge des kurzen Scherenarms dem Abschnitt des langen Scherenarms zwischen dem die Arme verbindenden Gelenk und dem Gelenk am horizontal verschiebbaren Teil entspricht.

Obwohl das federnde Element in beliebiger Weise, beispielsweise als Blattfeder, ausgebildet sein kann, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Spiralfeder verwendet. Hier­ durch wird der Vorteil eines kompakten Aufbaus und einer ein­ fachen Kapselung erreicht. Dabei gewährleistet die Kapselung eine weitere Reduzierung der Unfallgefahr und verhindert wirksam ein Verschmutzen der Feder bzw. des Gelenks.

Die Spiralfeder kann in einer einfachen und wenig bauaufwendigen Konstruktion mit ihrem inneren Ende an einem mit dem kurzen Scherenarm verbundenen Gelenkteil angreifen und mit ihrem äuße­ ren Ende einen mit dem langen Scherenarm verbundenen Hebelarm beaufschlagen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dieser Hebelarm eine der Kurve der Spiralfeder entsprechende Form auf, wobei diese das Ende des Hebelarms mit ihrem umgebogenen Ende umgreift.

Die Federwirkung kann ab einer vorbestimmten Schließstellung der zumindest einen Schere durch die Verwendung eines Anschlags aufgehoben werden. Hierdurch ist erreichbar, daß der Dofferbal­ ken die für das Aufstecken der Hülsen bzw. Spulen erforderlichen Kräfte allein durch sein Eigengewicht erzeugen kann. Dabei kann in einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung der Erfindung die­ ser Anschlag bei der bevorzugten Ausführungsform am längeren Scherenarm vorgesehen und so ausgebildet sein, daß das äußere, umgebogene Ende der Spiralfeder ab einer gewissen Winkelstellung an diesem Anschlag anliegt und somit die Wirkung der Spiralfeder aufhebt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die federnden Elemen­ te so dimensioniert, daß der Dofferbalken zumindest in einem bestimmten Bereich der Scherenstellung in der Schwebe gehalten wird bzw. bei freier Beweglichkeit des verschiebbaren Teils nur ein langsames Absenken oder Anheben des Dofferbalkens erfolgt.

Hierdurch wird sichergestellt, daß der Dofferbalken auch bei einem Ausfall des Antriebs nicht plötzlich in seine untere End­ stellung fällt und so Verletzungen von Bedienpersonen entstehen, die im Bereich der Scherenmechanik bzw. des Dofferbalkens han­ tieren. Des weiteren kann hierdurch der Antrieb mit einer mini­ malen Leistung ausgelegt werden. Die Leistung des Antriebs muß dabei lediglich zu einer Überwindung der inhärenten Reibung der Gelenke und der Bewegung der verschiebbaren Teile bzw. zur Über­ windung der durch die Spulen oder Hülsen erzeugten Gewichtskräf­ te ausreichen.

Durch die inhärente Reibung wird der Dofferbalken in der Regel auch dann in der Schwebe gehalten, wenn die Dimensionierung der Feder nicht exakt der für die Erlangung des Schwebezustands erforderlichen Kraft entspricht. Dies ist ohnehin über einen größeren Bereich nur durch eine relativ aufwendige Dimensionie­ rung der Feder möglich. Auch hier erweist sich jedoch die Lösung nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Spiralfeder in dem die Scherenarme verbindenden Gelenk als am vorteilhaftesten.

Wird der Dofferbalken durch das federnde Element zumindest in seinem unteren Bereich in der Schwebe gehalten, so erlaubt diese Lösung auch den gefahrlosen Einsatz eines nicht-selbsthemmenden Antriebs, beispielsweise in Form einer in horizontaler Richtung verlaufenden Gewindeumlaufspindel.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung in drei unterschiedlichen Stellungen der Sche­ re;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bewegung der Schere über dem gesamten erforderlichen Bereich sowie den Ver­ lauf der horizontalen Lagerkräfte F und des erforderli­ chen Moments M der Spiralfeder in Fig. 1 zur Erlangung eines Schwebezustands des Balkens in jeder Lage und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in zwei ver­ schiedenen Stellungen der Schere.

In Fig. 1 ist die Hubeinrichtung einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der für die Erfindung nicht wesentlichen Teile verzichtet wurde.

Die Vorrichtung 1 weist zumindest eine Schere 3 auf, welche aus einem langen Scherenarm 5 und einem kurzen Scherenarm 7 besteht. Der lange Scherenarm 5 ist mit seinem oberen Ende über einen Flansch 9 an dem nicht näher dargestellten Dofferbalken 11 ge­ lenkig befestigt. Das untere Ende des langen Scherenarms 5 ist gelenkig mit einem horizontal verschiebbar angetriebenen Teil 13 verbunden, welches auf einer horizontal verlaufenden Antriebs­ stange 15 angeordnet ist. Die Antriebsstange 15 kann beispiels­ weise als Gewindespindel oder als Kugelumlaufspindel ausgebildet sein, welche in bekannter Weise mit einem entsprechend ausgebil­ deten horizontal verschiebbaren Teil 13 zusammenwirkt. Der An­ trieb der Stange 15 erfolgt vorzugsweise mittels eines nicht näher dargestellten Elektromotors.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Teil 13 mit der Antriebsstange 15 verbunden sein, welche dann zusammen mit dem Teil 13 oder mehreren Teilen 13 für mehrere Scheren 3 in einem ortsfesten Teil 17 verschiebbar ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, daß nur ein relativ kurzer Stangenteil im Bereich des ortsfesten Teils 17 als Spindel ausgebildet sein muß.

Der kurze Scherenarm 7 ist mit einem Ende gelenkig mit dem lan­ gen Scherenarm 5 und mit seinem anderen Ende gelenkig mit dem ortsfesten Teil 17 verbunden, welches beispielsweise als orts­ festes Lager für die Antriebsstange 15 dienen kann und auf einem nicht näher dargestellten Rahmen der Vorrichtung 1 befestigt ist. Im Bereich des die Scherenarme 5, 7 verbindenden Gelenks 19 ist eine Spiralfeder 21 vorgesehen, die wie in Fig. 1 darge­ stellt, mit ihrem inneren Ende am Ende des kurzen Scherenarms 7 oder einem damit verbundenen Teil des Gelenks 19 verbunden ist. Das äußere Ende der Spiralfeder 21 beaufschlagt einen Hebelarm 23, der in einem vorbestimmten Abstand von der Achse des Gelenks 19 mit dem langen Scherenarm verbunden ist. Der Hebelarm 23 besitzt, wie in Fig. 1 dargestellt, vorzugsweise eine dem äuße­ ren Ende der Spiralfeder 21 entsprechende Form, wobei die Spi­ ralfeder 21 das Ende des Hebelarms 23 umgreift. Hierzu weist die Spiralfeder 21 ein nach außen umgebogenes Ende 21a auf.

Durch die Verwendung einer Spiralfeder ergibt sich der Vorteil eines über den gesamten Bewegungsbereich der Schere konstanten Hebelarms. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist dieser Hebelarm gleich dem Abstand des freien Endes des Hebelarms 23 von der Achse des Gelenks 19.

In der in Fig. 1a dargestellten unteren Endstellung des Doffer­ balkens schließen die beiden Scherenarme 5 und 7 einen Winkel von ca. 160° ein. In dieser Stellung übt die durch den Hebelarm 23 stark gespannte Spiralfeder 21 ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Scherenarme 5 bzw. 7 aus, so daß die Gewichtskraft des Dofferbalkens und der Scherenmechanik wenigstens teilweise aus­ geglichen wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spiralfeder 21 so dimensioniert, daß diese den Doffer­ balken 11 in der Schwebe hält.

Das hierfür erforderliche Moment zeigt die geradlinig verlaufen­ de Kurve in Fig. 2b. Das von der Spiralfeder 21 auf die Scheren­ arme 5, 7 übertragene Moment M ist dabei so gewählt, daß die ohne die Verwendung der Spiralfeder 21 auf das horizontal ver­ schiebbare Teil 13 bzw. das ortsfeste Teil 17 wirkende Horizon­ talkräfte gerade aufgehoben werden. Den Verlauf dieser Horizon­ talkräfte F zeigt die hyperbelförmig verlaufende Kurve in Fig. 2b. Die entsprechenden Stellungen der Schere sind in Fig. 2a dargestellt.

Fig. 1b zeigt die Schere des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1a in einer Stellung, in der die Scherenarme 5, 7 einen Winkel von ca. 90° einschließen. In dieser Stellung beginnt das nach außen umgebogene Ende 21a der Spiralfeder 21 an einem als Anschlag wirkenden Stift 25 anzuliegen, welcher ebenso wie das innere Ende der Spiralfeder 21 am kurzen Scherenarm 7 befestigt ist.

Wird die Schere 9 weiter geschlossen bzw. der Dofferbalken wei­ ter angehoben, so stützt sich das nach außen umgebogene Ende 21a der Spiralfeder 21 voll am Stift 25 ab. Mit andern Worten: Für Winkel kleiner als 90° erzeugt die Spiralfeder 21 kein die Schere schließendes Moment mehr. Durch dieses Verhalten kann erreicht werden, daß das Aufsetzen der Hülsen oder Spulen auf die Spin­ delbank einer Ringspinnmaschine bzw. auf einen darunter angeord­ neten Sammelbalken allein durch das Eigengewicht des Balkens, der Hülsen oder Spulen und der Scherenmechanik erfolgt.

Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, auf eine derarti­ ge Begrenzung der Federwirkung auf einen bestimmten unteren Bereich der Dofferbalkenbewegung zu verzichten. In diesem Fall muß lediglich dafür gesorgt werden, daß der Antrieb so ausgelegt ist, daß beim Öffnen der Schere 3 bzw. dem Absenken des Doffer­ balkens 11 solche Kräfte erzeugt werden können, die für das Aufstecken der Hülsen bzw. Spulen ausreichen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das federnde Element zwar ebenfalls zwi­ schen den Armen 5 und 7 der Schere 3 angeordnet ist, bei dem anstelle einer Spiralfeder jedoch eine Blattfeder 27 verwendet ist. Die Blattfeder 27 liegt mit ihrem einen Ende an der Unter­ seite des langen Scherenarms 5 an und beaufschlagt mit ihrem anderen Ende den kurzen Scherenarm 3. Hierzu kann der Scherenarm 3 an seiner dem Scherenarm 5 gegenüberliegenden vertikalen Sei­ tenfläche eine zusätzliche Wandung 29 aufweisen.

Allerdings gestaltet sich die Dimensionierung der Blattfeder 27 dann wesentlich schwieriger, wenn über einem größeren Bereich ein Schwebezustand des Dofferbalkens 11 erreicht werden soll. Hierzu kann die. Blattfeder beispielsweise aus mehreren unter­ schiedlichen langen Blattfederelementen zu einem Blattfederpaket Zusammengesetzt werden oder die Blattfeder aus einem Material gefertigt werden, das eine vorbestimmte, längenabhängige Dicke aufweist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Spulenwechseln an einer Spinne­ reimaschine, insbesondere Ringspinnmaschine

• a) mit einem Dofferbalken (11), der über zumindest eine Sche­ re (3) mit einem ortsfesten Rahmenteil verbunden ist,
• b) wobei ein erster Arm (5) der zumindest einen Schere (3) mittels eines ersten Gelenks mit dem Dofferbalken und mittels eines zweiten Gelenks mit einem in horizontaler Richtung verschiebbar angetriebenen Teil (13) verbunden ist,
• c) wobei ein zweiter Arm (7) der zumindest einen Schere (3) mittels eines dritten Gelenks (19) mit dem ersten Arm (5) und mittels eines vierten Gelenks mit einem ortsfesten Teil (17) verbunden ist und
• d) wobei wenigstens ein federndes Element vorgesehen ist, welches derart angeordnet ist, daß zumindest im Bereich der unteren Endstellung des Dofferbalkens (11) ein den Dofferbalken (11) anhebendes Moment entsteht,

dadurch gekennzeichnet,

• e) daß das wenigstens eine federnde Element (21, 27) zwischen dem ersten (5) und zweiten Arm (7) angeordnet ist und zumindest im Bereich der unteren Endstellung des Doffer­ balkens (11) ein die zumindest eine Schere (3) schließen­ des Drehmoment um das dritte Gelenk (19) erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine federnde Element (21, 27) derart an dem ersten und zweiten Arm (5, 7) angreift, daß im Bereich der unteren Endstellung des Dofferbalkens (11) das maximale Drehmoment in Richtung der Schließbewegung der zumindest einen Schere erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine federnde Element (21, 27) im Bereich des den ersten (5) und zweiten Arm (7) verbindenden dritten Gelenks (19) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine federnde Element als Blattfeder (27) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das wenigstens eine federnde Element als Spi­ ralfeder (21) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (21) mit einem Ende den zweiten Arm oder ein mit dem zweiten Arm (7) verbundenes Gelenkteil und mit dem ande­ ren Ende einen mit dem ersten Arm (5) verbundenen Hebelarm (23) beaufschlagt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (23) entsprechend der Kurve der Spiralfeder (21) gekrümmt ist und mit seinem Ende in das umgebogene Ende (21a) der Feder (21) eingreift.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des die zumindest eine Schere (3) schließenden Drehmoments des wenigstens einen federnden Elements (21, 27) ab einer vorbestimmten Schließstellung der zumindest einen Schere (3) durch einen Anschlag (25) aufge­ hoben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, soweit dieser auch auf Anspruch 6 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (25) auf dem zweiten Arm (7) vorgesehen ist und durch ein Eingreifen in das umgebogene Ende (21a) der Spiralfeder (21) deren Wirkung ab einer vorbestimmten Schließstellung aufhebt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine federnde Element (21, 27) so dimensioniert ist, daß der Dofferbalken (11) zumindest in einem bestimmten Bereich der Scherenstellung in der Schwebe gehalten wird oder bei freier Beweglichkeit des verschiebbaren Teils (13) nur ein langsames Absenken oder Anheben des Dofferbalkens (11) erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Teil (13) mittels einer in horizontaler Richtung verlaufenden Gewindespindel oder Gewindeumlaufspindel (15) angetrieben ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Teil (13) zumindest in axialer Richtung auf einer Antriebsstange (15) fixiert ist, welche im Bereich des ortsfesten Teils als Gewindespindel oder Kugelumlauf­ spindel ausgebildet ist und zusammen mit dem Teil (13) ver­ schiebbar ist.