EP0302461B1

EP0302461B1 - Vorrichtung zur Fadenverlegung auf einer Kreuzspule

Info

Publication number: EP0302461B1
Application number: EP88112581A
Authority: EP
Inventors: Hans Kühl
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG; Schubert und Salzer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1993-12-22
Anticipated expiration: 2008-08-03
Also published as: DE3886468D1; EP0302461A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verlegung eines Fadens auf einer Kreuzspule an einer Vielzahl nebeneinander betriebener Spulstellen, wobei für jede Spulstelle ein Fadenführer vorgesehen ist, mit einem die Fadenführer verbindenden Changierelement, welches zusammen mit den Fadenführern durch einen Changierantrieb entlang den Spulstellen bewegbar ist.
Vorrichtungen der genannten Art sind mehrfach bekannt (z.B. DE-OS 2.458.853, DE-PS 2.632.014). Besonders bei Offen-End-Spinnmaschinen ist es wichtig, eine schnelle und einfache Art der Garnaufwicklung zu finden, da die Lieferleistung der einzelnen Spinnstellen sehr groß ist.
Gemäß dem Stand der Technik läuft das gesponnene Garn durch einen Fadenführer, der sich in Abhängigkeit von der Liefergeschwindigkeit und dem Kreuzungswinkel des Fadens in der Spule hin- und herbewegt. Durch die Überlagerung der rotatorischen Bewegung der Spule mit der translatorischen Bewegung des Fadenführers entsteht eine kreuzweise aufgewickelte Spule, die sogenannte Kreuzspule. Aufgrund der großen Anzahl der nebeneinander arbeitenden Spinnstellen ist es von Vorteil, die Fadenführer aller Spinnstellen einer Spinnmaschinenseite synchron zu bewegen.
Die große Anzahl der Spinnstellen bedingt jedoch auch eine große Länge der Spinnmaschine. Die Länge der Maschine kann über 30 m betragen und sie enthält dabei über 200 Spinnstellen.
Für den Synchronlauf der Fadenführer wird üblicherweise eine Stange, Changierstange genannt, über ein Kurvengetriebe oder eine Steuerwalze in eine oszillierende, translatorische Bewegung versetzt. Die Changierstange ist im wesentlichen ebenso lang wie die Spinnmaschine und es befindet sich an ihr vor jeder Spinnstelle ein Fadenführer.
Der Vorteil dieser Changierstangen ist die einfache und kostengünstige Ansteuerung von sehr vielen Fadenführern.
Die Antriebsverhältnisse der Vorrichtung wirken sich jedoch nachteilig auf die Spulenbildung aus, da dadurch Randwülste an den Spulenkanten und Bildwicklungen mit mehreren aufeinanderfallenden Fadenwindungen verursacht werden. Diese Fehler im Spulenaufbau können zu Störungen beim Abzug des Fadens von der Spule führen und das Durchfärben der Spulen verhindern.
Um Randwülsten und Bildwicklungen entgegenzuwirken, wurden bereits zahlreiche getriebetechnische Vorschläge gemacht, um der Fadenführerstange zusätzlich zu ihrem Grundantrieb noch eine periodisch sich wiederholende Zusatzbewegung zu erteilen und durch Einsatz sogenannter Bildstörgetriebe den Fadenkreuzungswinkel auf der Spule zu ändern (DE-AS 2.814.759; DE-OS 2.254.344; DE-OS 2.534.239).
Beim Wickeln von konischen Kreuzspulen mit konstanter oder auch variabler Fadenzuführgeschwindigkeit besteht ferner das Problem, daß mit wachsender Spulenfülle die Kreuzspule Kontakt mit den links und rechts neben einer Reibzone liegenden Teilen der Antriebswalze bekommt und nicht mehr nur in der Reibzone, sondern an verschiedenen Stellen ihres Umfanges angetrieben wird. Dadurch wird die Drehzahl der Kreuzspule schwankend und unkontrollierbar, was sich nachteilig auf die Qualität der Spule auswirkt. Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, den Fadenkreuzungswinkel in der Reibzone gegenüber dem Fadenkreuzungswinkel außerhalb der Reibzone zu verkleinern, sei es dadurch, daß die Steigung der Steuernut in der Mitte der Steuertrommel für den Antrieb der Fadenführerstange kleiner gehalten wird als in den anderen Bereichen oder zwischen die Steuertrommel und die Fadenführerstange ein Koppelgetriebe geschaltet wird (DE-PS 2.632.014). Durch all diese Maßnahmen entsteht jedoch ein Mehraufwand, der die Vorrichtung beträchtlich verteuert und nicht alle Forderungen bezüglich eines gleichmäßigen Spulenaufbaus erfüllt.
Die Nachteile der Changierstangen liegen in ihrer großen Länge und der großen trägen Masse der Stange. Da mit der Changierstange sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragen werden, muß das Widerstandsmoment der Stange derart hoch sein, daß es einer Ausknickung widerstehen kann. Es war jedoch trotz vieler Versuche, das Gewicht der Stange durch eine andere Materialwahl zu reduzieren (DE-OS 3.434.027), nicht möglich, die nötigen Druckkräfte ebenfalls wesentlich zu reduzieren.
Mit der Einschränkung auf eine zulässige Druckkraft folgt zwangsläufig auch eine Einschränkung auf eine zulässige Changiergeschwindigkeit, da wegen der Massenträgheit der Stange beim Richtungswechsel die nötige Druckkraft umso größer wird, je schneller sich die Stange bewegt. Es wirkt hier also die Beschleunigungskraft als Druckkraft auf die Stange und knickt diese bei zu hoher Geschwindigkeit aus. Die maximal erreichbare Changiergeschwindigkeit liegt dabei um o,8 m/sec. Dies entspricht etwa einer Lieferleistung der Spinnmaschine von 150-170 m/min. Die wünschenswerte Steuerung der Lieferleistung auf etwa den doppelten des angegebenen Wertes ist mit den bisher bekannten Changierstangen nicht möglich.
Durch die großen Massen, die zu beschleunigen und wieder abzubremsen sind, wird neben den Changierstangen auch der Antrieb und das Getriebe stark belastet. Es entsteht Verschleiß, der zu zusätzlichen Wartungsarbeiten an der Maschine führt.
Aus der DE-B 2.634.817 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Schlitten entlang einer Spulstelle hin- und hergeführt wird, um dabei einen Faden auf eine Spule zu verlegen. Parallel entlang der Spulstelle sind beide Bandabschnitte eines endlosen Bandes geführt, von denen folglich der eine eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung als der andere ausführt. Zum Antrieb des Schlittens hin und her entlang der Spulstelle, koppelt sich dieser wechselnd an dem einen oder anderen Bandabschnitt an, wodurch sich dessen Bewegungsrichtung auf den Schlitten überträgt und dieser vor der Spulstelle hin- und hergeführt wird. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie sehr kompliziert und aufwendig ist und der Schlitten eine große Masse besitzt sowie eine exakte Steuerung des Spulenaufbaus nicht ohne weiteres möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, die mechanischen Belastungen der Changierelemente und der Antriebseinheit zu reduzieren und damit den Verschleiß der Teile zu vermindern sowie die Changiergeschwindigkeit wesentlich zu steigern. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Antriebselement so auszubilden, daß ein optimaler Spulenaufbau ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Changierelement ist zweckmäßig als flexibles und in Changierrichtung steifes Bauelement zur Übertragung von Zugkräften ausgebildet. Durch diese Ausbildung des Changierelements können viele leichte Bauelemente wie Drähte, Schnüre, Seile, Riemen, Bänder, Ketten verwendet werden.
Sofern Bahnführungskräfte auftreten, werden diese durch ein weiteres vom Changierelement unabhängiges Bauelement aufgenommen, das sich parallel zum Changierelement entlang den Spulstellen erstreckt. Durch diese Funktionstrennung wird das Changierelement von der Aufgabe befreit Seitenführungskräfte aufnehmen zu müssen, was ebenfalls zu einer leichten und masseloseren Bauweise führt. Es können so höhere Fadenführergeschwindigkeiten ermöglicht werden.
Durch die Verwendung eines asymmetrischen Querschnitts können wenigstens in der Richtung des größeren Biege-Widerstandsmoments ohne großen Aufwand Bahnführungskräfte aufgenommen werden.
Die einfachste und kostengünstigste Ausführungsform für das Changierelement ist ein Stahldraht. Er vereinigt in sich alle geforderten Kennzeichen auf vorteilhafte Weise. Es ist aber auch z.B. ein Riemen oder Stahlband einsetzbar.
Zur Aufnahme der Fadenführer sind an dem Changierelement Mitnehmervorrichtungen angebracht. Diese können aus verschiedenen Materialien, z.B. Kunststoff oder Stahl bestehen und mit den verschiedensten Fügeverfahren (gepreßt, geklebt, usw.) daran befestigt sein. Die Abstände der Mitnehmervorrichtungen entsprechen den Abständen der Spinnstellen.
Werden die Fadenführer an dem Stahldraht formschlüssig über die Mitnehmervorrichtungen verbunden, so ergibt sich eine gute und gegen Dejustierung sichere Verbindung.
Sind die Fadenführer an dem Stahldraht reibschlüssig befestigt, so kann auf die Mitnehmervorrichtungen verzichtet werden. Es ist hierbei der Fadenführer direkt an dem Stahldraht befestigt und kann zur Justierung beliebig verschoben werden. Diese kostengünstige Lösung erfordert jedoch eine größere Sorgfalt bei der Montage zur Verhinderung einer Dejustierung während des Betriebs.
Vorteilhaft ist, wenn die Fadenführer mit dem Stahldraht lösbar verbunden sind. Sie können somit einzeln ausgetauscht oder neu justiert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Fadenführer unabhängig von den anderen Fadenführern demontiert und von dem Changierelement entfernt werden können. Es wird dadurch gewährleistet, daß bei einem Defekt eines Fadenführers eine schnelle und kostengünstige Reparatur möglich ist.
Zur Reduzierung von Kräften, die einer Beschleunigung der Fadenführer entgegenwirken, ist es günstig, wenn das Changierelement mit dem Fadenführer im wesentlichen im Kräfteschwerpunkt des Fadenführers verbunden ist. Kräfte, die hierbei auftreten können, entstehen u.a. durch Reibung, Luftwiderstand und durch den Widerstand des zu führenden Fadens. Da diese Kräfte über einen großen Bereich der Bewegung im wesentlichen konstant sind, läßt sich ein Punkt finden, in dem die Summe dieser Kräfte und der daraus resultierenden Drehmomente am geringsten ist. Wird der Fadenführer in diesem Punkt befestigt, so verkantet der Fadenführer bei einer Beschleunigung am wenigsten und erzeugt somit auch die geringsten Gegenkräfte.
Vorteilhafterweise kann bei der vorliegenden Erfindung die Justierung der Fadenführer zu den Spulen mittels wenigstens einer verstellbaren Rolle erfolgen. Dabei wird das Changierelement mit den daran befestigten Fadenführern über die verstellbare Rolle weitergedreht, ohne mit dem Antrieb in Eingriff zu sein und dadurch in seiner Längspositionierung variiert. Neben der Verdrehung der Rolle für eine Längenjustierung kann auch eine Justierung erfolgen, welche die Fluchtungsfehler zwischen Changierelement und Fadenführer-Führung korrigiert. Dies erfolgt über einen translatorischen Versatz der Rolle quer zur Bewegungsrichtung der Fadenführer. Die Justierung wird erleichtert, wenn an der Spinnmaschine und/oder an dem Changierband Justiermarken vorhanden sind, welche die richtige Stellung der Fadenführer anzeigen.
Zur Realisierung einer kompakten Bauweise kann es auch vorteilhaft sein, daß die Justierung der Fadenführer zu den Spulen mittels wenigstens einer verstellbaren Antriebsplattform erfolgt. Die Justierung wird derart durchgeführt, daß die Antriebsplattform translatorisch verschoben wird.
In einer besonders leichten und einfachen Ausbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Fadenführer auf der Führungsbahn gleitet. Vorzugsweise ist wenigstens eine stationäre Führungsbahn für die Bewegung des Fadenführers vorgesehen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, mehrere Führungsbahnen vorzusehen, um z.B. die Montage oder die Justierung zu erleichtern oder die Fadenführer auf der Führungsbahn rollen zu lassen, um die Reibung zu reduzieren. Die Führungsbahn soll in jedem Fall dem Fadenführer eine verdrehfeste translatorische Bewegung ermöglichen.
Die Reibung zwischen Fadenführer und Führungsbahn soll gering sein, damit der Zugwiderstand bei der Beschleunigung klein bleibt. Bei der Materialwahl von Führungsbahn und Gleiter des Fadenführers ist deshalb darauf zu achten, daß es sich um günstige Reibpartner handelt.
Weiterhin trägt zu einem leichten Lauf des Fadenführers bei, daß der Fadenführer eine geringe Massenträgheit besitzt. Hierdurch werden die Beschleunigungs- und Bremskräfte reduziert.
Das Changierelement verläuft ausgehend von einem Antriebselement entlang einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Spulstellen und wird am Ende der Maschine umgelenkt und wieder zu dem Antriebselement zurückgeführt. Bei einem anderen Vorschlag wird vorgesehen, mit einem Changierelement beide Maschinenseiten zu bedienen.
Besonders günstig ist der Antrieb im Umkehrbereich des Changierelements angeordnet, da die Richtungsumkehr mit dem Antrieb beispielsweise mit einer Rolle erfolgen kann.
Wird ein Changierelement mit zwei Enden verwendet, kann das leer laufende Teil des Changierelements vermieden werden.
In einer weiteren Ausbildung ist eines der Antriebselemente ein Energiespeicher. Dieser Energiespeicher reproduziert die gespeicherte Kraft in Abhängigkeit des Weges und hat einen äußerst hohen Wirkungsgrad. Für diesen Energiespeicher kommt z.B. eine Feder in Frage, die außer der Einleitung der Zugkraft in einer Richtung auch noch das Changierelement spannen und eine einfache Justierung der Fadenführer zuläßt. Die für die Umsteuerung notwendigen Kräfte erzeugt je nach Bewegungsrichtung entweder das Antriebselement oder die Feder.
Zur Dämpfung der durch Geschwindigkeitsänderung auftretenden Beschleunigungsspitzen kann zwischen dem Antriebselement und der Changiereinheit wenigstens ein Dämpfer-Element auf das Zugmittel einwirken. Durch den Einsatz von Feder-Dämpfer-Systemen mit bestimmten Kennlinien ist es möglich, die Kennlinie der Beschleunigung und Abbremsung des Changierbandes in vorteilhafter Weise zu beeinflussen.
Durch die Verwendung eines Servomotors, den ein Mikrorechner steuert, wird erreicht, daß Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Changiereinheit allein durch die Drehbewegung des Servomotors bestimmt sind. Sie können auf einfachste Weise beliebig voneinander unabhängig und sehr genau eingestellt und während der Spulenbildung variiert werden. Außerdem wird nur ein Minimum an verschleißbehafteten Bauteilen für den Antrieb benötigt. Durch die geringe Masse der bewegten Teile eines solchen Motors kann gleichzeitig die während des Changierens zu beschleunigende Masse verringert werden, wodurch eine höhere Fadenlieferung ermöglicht wird.
Durch die Verwendung je eines Servomotors pro Bewegungsrichtung kann besonders schnell die Umkehr der Bewegungsrichtung erreicht werden. Das Changierelement (Zugmittel, bzw. Druck- und Zugmittel bei Verwendung einer Changierstange) wird sicher straffgehalten, so daß ein Ausknicken verhindert wird. Durch exaktes Abstimmen der Servomotoren aufeinander kann schneller verzögert bzw. beschleunigt werden.
Besonders günstig ist die Verwendung eines Mikrorechners für die Steuerung von zusammenarbeitenden Servomotoren. Über den Mikrorechner können die gewünschten Eigenschaften der Changierung als Programme eingegeben werden. Der Aufwand von mechanischen Changiervorrichtungen zur Vermeidung von schlechten Spulen (Bildwicklungen, Randwülste usw.) kann auf einfache Weise durch ein Steuerprogramm ersetzt werden. Ein optimaler Spulenaufbau wird dadurch erreicht, daß die Changiereinheit durch mindestens einen Servomotor angetrieben ist, den ein Mikrorechner steuert.
Um die vom Servomotor erzeugte Drehbewegung in eine mit hoher Geschwindigkeit ablaufende gerade Hin- und Herbewegung der Changiereinheit umzusetzen, ist diese über ein Zahnrad angetrieben, das in eine der Changiereinheit zugeordnete Zahnstange eingreift.
Das Zahnrad kann auf der Motorwelle befestigt sein oder auch auf der Abtriebsseite eines dem Servomotor nachgeschalteten Getriebes zur Untersetzung der Motordrehzahl. Zweckmäßig ist der Servomotor ein bürstenloser Drehstrommotor, der besonders günstig für hohe Leistunggen, z.B. über 3 KW, einsetzbar ist, reaktionsschnell ist sowie eine große Drehkraaft vom Stillstand bis zu hohen Drehzahlen hat.
Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Changiereinheit vor einer Kreuzspule mit einem Längsschnitt durch den Fadenführer;
Fig. 2: einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig. 3: einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig. 4: einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig. 5-8: jeweils eine Draufsicht auf Changiereinheiten für eine Spinnmaschine mit zwei parallelen Reihen von Spulstellen;
Fig. 9: einen Längsschnitt durch eine entlastetes Feder-Dämpfer-System;
Fig. 10: einen Längsschnitt durch ein belastetes Feder-Dämpfer-System;
Fig. 11: eine durch einen Servomotor angetriebenes Zugband mit darauf angeordneten Fadenführern in perspektivischer Darstellung, und
Fig. 12: einen Prinzipschaltplan.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt eine Changiereinheit 1 vor einer Kreuzspule 30. Unter Changiereinheit 1 wird die Baueinheit von Fadenführer 10, Zugmittel 11, 12 verstanden. Zur Aufnahme von Bahnführungskräften erstreckt sich entlang der Spulstellen eine Führungsbahn 13, die den Fadenführer 10 führt. Der Fadenführer 10 ist in einem Längsschnitt gezeigt. Es ist deutlich die formschlüssige Verbindung des Fadenführers 10 über die Mitnehmervorrichtung 110 an dem Stahldraht 11 zu erkennen. Die Mitnehmervorrichtung 110, die in diesem Fall als kugelartiges Gebilde geformt ist, greift im Kräfteschwerpunkt 100 des Fadenführers 10 an. Der Abstand 1_M der aufeinanderfolgenden Mitnehmervorrichtungen 110 entspricht dem Spinnstellenabstand 1_S bzw. dem Abstand der Enden zweier aufeinanderfolgender Kreuzspulen 30. Zur besseren Montage und Demontage des Fadenführers 10 auf einer Führungsbahn 13 ist der Fadenführer 10 in die Komponenten 101, 102 und 103 aufgeteilt. Die Führungsbahn 13 ist in den Endgestellen 2 befestigt. Eine Befestigung der Führungsbahn 13 ist jedoch auch an all den Punkten möglich, die nicht von den Fadenführern 10 befahren werden, d.h. die Führungsbahn 13 kann auch an jeder Spinnstelle 4 befestigt werden. Die Hauptantriebsrichtungen 130 und 131 werden durch die Lage der Führungsbahn 13 festgelegt, auf denen die Fadenführer 10 verdrehfest gleiten oder rollen. Die Überlagerung der oszillierenden, translatorischen Bewegung des Fadenführers 10 mit der rotatorischen Bewegung der Kreuzspule 30 ergibt eine kreuzweise Aufwicklung des gesponnenen Garnes 31 auf der Kreuzspule 30.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Changiereinheit 1, deren Fadenführer 10 auf zwei parallelen Führungsbahnen 13 geführt werden. Durch diese Ausführung des Fadenführers 10 wird dessen Masse reduziert, da nur ein Steg für die Aufnahme der Seitenführungskräfte nötig ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen zweiteiligen Fadenführer 101 und 103. Es ist jedoch auch ein einteiliger Fadenführer 10 montier- und justierbar durch Verstellung der Führungsbahnen 13 zueinander. Der Stahldraht 11 ist im Kräfteschwerpunkt 100 durch eine Klemmschraube 104 befestigt. Diese Art der Befestigung ermöglicht eine Einstellung der einzelnen Fadenführer 10 zueinander, d.h. eine Veränderung des Abstandes 1_M.
In Fig. 3 wird der Stahldraht 11 im Kräfteschwerpunkt 100 durch die Verbindung der Fadenführerteile 101 und 102 geklemmt. Auch hier ist eine stufenlose Verstellung des Abstandes 1_M möglich. In dieser Ausbildungsform ist der Fadenführer 10 nicht gleitend auf der Führungsbahn 13 gelagert, sondern rollend. Die Rollenlager 105 erlauben eine Bewegung des Fadenfäühers 10 mit äußerst geringem Kraftaufwand.
Fig. 4 stellt eine andere Art des Zugmittels dar. Anstelle des Stahldrahtes 11 wurde ein Zugband 12 eingesetzt. Für das Zugband 12 kommen verschiedene Materialien wie z.B. Stahl, Kunststoff oder Verbundwerkstoffe wie z.B. Riemen in Frage. Der Einbau muß nicht in der gezeigten Lage stattfinden, sondern kann in jeder beliebigen Position um den Kräfteschwerpunkt 100 erfolgen, also auch z.B. hochkant, je nachdem, wie die Umlenkung des Zugmittels 11, 12 in den Endgestellen 2 günstiger ist.
Eine Draufsicht auf eine Changiereinheit 1 für zwei parallele Reihen von Spulstellen 3 zeigt Fig. 5. Ein Antriebselement 50 treibt den Stahldraht 11 in beiden Hauptrichtungen 130 und 131 an. Antriebselement kann sowohl ein Motor mit direkter Einwirkung auf das Changierelement sein oder ein motorisch angetriebenes Changiergetriebe. Eine besondere Ausbildung eines Changierantriebs wird weiter unten (Fig. 11, 12) beschrieben. Der Stahldraht 11 mit den daran befestigten Fadenführern 10 wird über die Umlenkrollen 20 umgelenkt und wieder zu dem Antriebselement 50 zurückgeführt. Die Umlenkrollen 20 können in der Lage justierbar sein, so daß die Lage der Fadenführer 10 bzw. des Stahldrahtes 11 zu den Kreuzspulen 30 eingestellt werden kann. Eine weitere Möglichkeit der Justierung besteht darin, die Nullstellung des Antriebselementes 50, sowie dessen Lage zu variieren. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, daß für die große Anzahl von Spulstellen 3 lediglich ein Antriebselement 50 benötigt wird. Nachteilig ist die große zu bewegende Masse von Stahldraht 11 und Fadenführer 10, die von einem Antriebselement 50 beschleunigt und wider abgebremst werden muß.
Wird der von einem Antriebselement 50 ausgehende Stahldraht 11, wie Fig. 6 zeigt, mit Fadenführer 10 besetzt an den Spulstellen 3 entlanggeführt, umgelenkt und anschließend leer zu dem Antriebselement 50 zurückgeführt, so ist eine wesentliche Reduzierung der zu beschleunigenden Massen pro Antrieb gelungen. Dabei werden zwei Antriebselemente 50 benötigt, wie es in Fig. 5 beschrieben wurde. Das Antriebselement 50 ist für beide Hauptrichtungen 130 und 131 einer Reihe von Spulstellen 3 zuständig. Die dazu parallele Reihe von Spulstellen 3 wird von einer weiteren Changiereinheit 1 bedient.
Ein ähnliches Prinzip wie Fig. 6 zeigt Fig. 7. Durch den Einsatz von zwei Antriebselementen 51, 52 je Reihe von Spulstellen 3 ist keine Rückführung des Stahldrahtes 11 zu dem ausgehenden Antriebselement 51 nötig. Zu dieser Ausführungsform ist das Antriebselement 51 für die Hauptantriebsrichtung 130 und das Antriebselement 52 für die Hauptantriebsrichtung 131 zuständig. Die bewegten Massen konnten hierbei nochmals reduziert werden, wenngleich auch zwei Motoren 51, 52 je Spulstellenreihe eingesetzt werden.
Durch den Ersatz eines Antriebselementes 52 durch einen Energiespeicher 53 nach Fig. 8 ist es möglich, ein einfacheres Antriebselement einzusetzen, als z.B. einen Motor. Dieser Energiespeicher 53 wird durch das Antriebselement 51 geladen und reproduziert die gespeicherte Kraft anschließend in Abhängigkeit des Weges und mit einem äußerst hohen Wirkungsgrad. Als Energiespeicher 53 kommt z.B. eine Gasdruckfeder oder auch eine Zugfeder in Frage, welche die genannten Forderungen erfüllt. Der Energiespeicher hat den weiteren Vorteil, daß er das Zugband 12 bzw. den Stahldraht 11 stets in gespanntem Zustand hält. Dadurch wird der Mitnehmerabstand 1_M immer konstant gehalten und eine Justierung der Fadenführer 10 zu den Spulstellen 3 erleichtert, indem das Zugband 12 bzw. der Stahldraht 11 die Zugfeder mehr oder weniger vorspannt. Die für die Umsteuerung notwendigen Kräfte erzeugt je nach Bewegungsrichtung der Fadenführer 10 entweder das Antriebselement 51 oder die Energiespeicher 53.
Eine Justierung und Spannung der Changiereinheit 1 kann über das translatorische Verschieben wenigstens einer Antriebsplattform 5 erfolgen. Für eine einfache Justierung kann es von Vorteil sein, wenn an den Spulstellen 3 Markierungen angebracht sind, mit denen die Fadenführer 10 übereinstimmen sollen.
Die bei der Richtungsumkehr der Fadenführer 10 entstehenden Beschleunigungsspitzen können durch Feder-Dämpfer-Systeme 6 abgebaut werden. Die Feder-Dämpfer-Systeme 6 sollen zwischen dem Antriebselement 50, 51, 52, 53 und dem Zugband 12 bzw. dem Stahldraht 11 eingebaut sein, um die beste Wirkung zu zeigen. Feder-Dämpfer-Systeme 6 haben bestimmte Kennlinien, welche im Zusammenwirken mit den Beschleunigungskennlinien der Antriebselemente 50, 51, 52, 53 die Beschleunigung und die Abbremsung der Fadenführer 10 in vorteilhafter Weise beeinflussen können. Dieses Zusammenwirken der Bauteile zu einer bestimmten Kennlinie bewirkt die für die Kennlinie typische Bewicklung der Kreuzspule 30 mit Garn 31, da sich bei einer höheren Changiergeschwindigkeit auch ein größerer Kreuzungswinkel der Garnlagen auf der Kreuzspule 30 ergibt.
Die Wirkungsweise eines solcher Feder-Dämpfer-Systeme 6 ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Fig. 9 zeigt das entlastete Feder-Dämpfer-System 6, während sich der Stahldraht 11 in die Hauptantriebsrichtung 130 bewegt. In dem ortsfesten Gehäuse 60 befinden sich ein Energiespeicher 62 und ein Dämpferelement 61, durch die der Stahldraht 11 hindurchgeführt wird. Erreicht die Changiereinheit 1 die Nähe eines Totpunktes, so tritt eine an dem Stahldraht 11 befestigte Mitnehmervorrichtung 110 in das Feder-Dämpfer-Gehäuse 60 ein und komprimiert die Druckfeder 62 mit Hilfe des Dämpferelements 61. Bei Erreichen des Totpunktes ist die Druckfeder 62 gespannt und beschleunigt die Changiereinheit 1 nach der Freigabe für eine Bewegung in die Hauptantriebsrichtung 131. Nach der Entspannung der Feder 62 übernimmt das Antriebselement 50, 51, 52, 53 die weitere Bewegung des Zugmittels.
Neben einer schnellen Beschleunigung der Changiereinheit 1 verursacht das Feder-Dämpfer-System 6 außerdem eine ruckfreie Bewegungsumkehr der Fadenführer 10 und somit eine erhebliche mechanische Entlastung der Antriebselemente 50, 51, 52, 53. Durch Vorsehen getrennter Bauelemente für die Übertragung der Beschleunigungselemente und der Bahnführungskräfte der Fadenführer 10 ist es gelungen, die Changiergeschwindigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der mechanischen Belastungen wesentlich zu steigern.
In Fig. 11 ist eine Changiereinheit 1 mit einem Zugband 12 gezeigt, das von einem Servomotor 501 angetrieben ist. Jedoch kann mit dieser Art des Antriebs ebensogut und vorteilhaft eine herkömmliche Changiereinheit mit einer Changierstange angetrieben werden.
Das Zugband 12 erstreckt sich über mehrere Spulstellen und ist in einer Mehrzahl von Gleitlagern 121 geführt und wird von Umlenkrollen 21, ähnlich Fig. 6, gehalten und gespannt. Zur Bildung einer Kreuzspule wird das Zugband 12 hin- und herbewegt. Diese Bewegung ist durch den Doppelpfeil P gekennzeichnet. Die Fadenverlegung an jeder Spulstelle erfolgt durch Fadenführer 10, die auf dem Zugband 12 befestigt sind und somit dessen Changierbewegung folgen. Die Kreuzspulen 30 werden durch eine rotierende Antriebswalze 33 an ihrem Umfang und unabhängig vom Antrieb des Zugbandes 12 angetrieben. Bei der gezeigten Ausführung kann auf die Führungsbahn 13 für den Fadenführer 10 verzichtet werden. Die Führung wird durch das gestraffte Zugband 12 zusammen mit dessen Lagerung in einem Gleitlager 121 erreicht, das praktisch eine verkürzte Führungsbahn 13 darstellt.
Der Antrieb des Zugbands 12 erfolgt durch einen Servomotor 501, dessen Drehbewegung durch ein Zahnrad 55 in Verbindung mit einer Zahnstange 56 in eine gerade Hin- und Herbewegung des Zugbands 12 umgesetzt wird. Die Zahnstange 56, in die das Zahnrad 55 eingreift, ist mit dem Zugband 12 mechanisch gekoppelt oder auch in diese integriert und beispielsweise gleitend geführt und gelagert. Im Ausführungsbeispiel ist dem Servomotor 501 zur Untersetzung seiner Drehzahl ein Getriebe 57 nachgeordnet und das Zahnrad 55 auf der Abtriebsseite des Getriebes 57 angeordnet. Das Getriebe 57 gestattet eine Erhöhung des Drehmomentes und damit eine Vergrößerung des Radius des Zahnrades 55. Das Zahnrad 55 kann jedoch gegebenenfalls auch unmittelbar auf der Motorwelle des Servomotors 501 befestigt sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, auch andere geeignete mechanische Vorrichtungen zum Umsetzen der Drehbewegung des Servomotors 501 in eine gerade Hin- und Herbewegung der Changiereinheit 1 zu verwenden, für eine langsame Changierung beispielsweise eine Spindel und Spindelmutter.
Als Servomotor 501 wird vorzugsweise ein Motor mit besonders kleiner Drehmasse eingesetzt, der außerdem leistungsstark und reaktionsschnell ist sowie eine große Drehkraft vom Stillstand bis zu hohen Drehzahlen in beiden Drehrichtungen zum Beschleunigen und Verzögern hat. Diese Forderungen erfüllt beispielsweise ein bürstenloser Drehstromservomotor. Dieser ist besonders für die Verwendung als Antrieb für die Changiereinheit 1 einer Maschinensektion oder einer kompletten Maschine vorteilhaft, weil mit diesem die dabei benötigten hohen Leistungen erbracht werden können.
Der Servomotor 501 wird elektronisch gesteuert. Wie in Figur 12 schematisch dargestellt, besteht die Steuereinrichtung aus einem Steuerteil MS mit einem Mikrorechner MIC, in das die Sollwerte S von Drehwinkel, Drehgeschwindigkeit, Drehbeschleunigung und Drehverzögerung oder Drehkraft des Servomotors eingegeben werden. Der Kreuzungswinkel der aufgewundenen Fadenlagen der Spule kann beispielsweise durch Eingabe einer höheren Drehgeschwindigkeit vergrößert und durch eine kleinere Drehgeschwindigkeit verringert werden. Der Fadenführer wird dadurch schneller oder langsamer längs der Spule bewegt, so daß der Faden auf die Spule mit einer größeren oder geringeren Schräglage aufgewunden wird. Durch den Drehwinkel wird der Hub des Fadenführers beeinflußt, d.h. durch die Eingabe eines bestimmten Drehwinkels legt der Fadenführer einen bestimmten Hubweg zurück entsprechend der gewünschten Breite der Spule. Dies können Sätze fester Werte sein, die digital über eine Tastatur eingegeben werden, wobei die Ablauffolge und die Wiederholungszahl der Sätze mit eingegeben werden. Die Sollwerte können auch zeitlich veränderlich sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Mikrorechner MIC des Steuerteils MS mit Ablaufprogrammen zu programmieren. Besonders vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlichen elektronischen Steuerungen können bei Verwendung eines Mikrorechners MIC von diesem erzeugte Zufallszahlen in die Steuerungsabläufe integriert werden, wodurch eine Wiederholung von Steuerabläufen verhindert wird. Z.B. kann ein Programm eingegeben werden, nach welchem sich der Hubweg des Fadenführers (Drehwinkel des Servomotors) ständig ändert, so daß eine Kantenverlegung eintritt. Eine Übereinanderlage von Windungen (Bildwicklung) wird vermieden durch eine ständige geringfügige Änderung der Drehgeschwindigkeit des Servomotors 501.
Das Steuerteil MS mit dem Mikrorechner MIC ist mit einem Regler R verbunden, der seinerseits mit dem Servomotor 501 über eine elektrische Leitung 50 verbunden ist und dafür sorgt, daß die Istwerte der Bewegung des Servomotors 501 zu jedem Zeitpunkt mit den Sollwerten übereinstimmen. Die Istwerte werden durch einen dem Servomotor 501 zugeordneten Encoder bzw. Resolver E festgestellt, der über elektrische Leitungen 531 und 532 mit dem Regler R und dem Steuerteil MS mit Mikrorechner MIC verbunden ist. Der Regler R und Servomotor 501 werden über ein an das Stromnetz angeschlossenes Leitstungsteil L betrieben.
Der erfindungsgemäße Antrieb ermöglicht es, das Zugband 12 mit den Fadenführern 10 konstant und ruckfrei am Hubanfang zu beschleunigen und am Hubende zu verzögern sowie ihr zwischen der Beschleunigungsund Verzögerungsphase an den Hubenden eine konstante oder beliebig beschleunigte und verzögerte Bewegung zu erteilen.
In Fig. 11 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Servomotor beide Bewegungsrichtungen der Changierung steuert. Es kann aber auch für jede Bewegungsrichtung ein oder mehrere Servomotoren vorgesehen sein. Dabei sind diese so aufeinander abgestimmt, daß sie sich gegenseitig in ihren Lauf und Beschleunigungsphasen unterstützen und das Zugband gestrafft bleibt. Durch die Verwendung von zwei Servomotoren kann das Massenträgheitsmoment der rotierenden Teile verringert und eine höhere Beschleunigung erreicht werden.
Da ferner die Hübe der Fadenführerstange 1 bzw. Fadenführer 2 bezüglich ihrer Länge während des Spulenaufbaus und ihrer Anzahl frei programmierbar sind, lassen sich Bildwicklungen und Wülste an den Spulenenden durch entsprechende Wahl und Aufeinanderfolge von Hubverkürzungen auf einfache Weise vermeiden.
So kann zur Vermeidung von Bildwicklungen eine beliebig wählbare Hubverkürzung eingesetzt werden, die nach einer ebenfalls beliebig wählbaren Anzahl von Maximalhüben der Fadenführerstange 1 beim Spulbeginn und danach jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl gleich langer Hübe erfolgt. Dabei werden die beiden Hub-Endlagen um gleiche Beträge nach innen verschoben.
Ferner kann, um keine Randwülste zu erhalten, eine periodische Verkürzung und wieder Verlängerung im Rahmen der fortlaufenden Hubverkürzung vorgesehen werden, wobei die beiden Hubendlagen um gleiche Beträge nach innen bzw. außen verschoben werden. Dadurch werden gleichzeitig auch Bildwicklungen verhindert.

Claims

Vorrichtung zur Verlegung eines Fadens auf einer Kreuzspule an einer Vielzahl nebeneinander betriebener Spulstellen, wobei für jede Spulstelle ein hin- und hergehender Fadenführer (10) vorgesehen ist, mit einem flexiblen Changierelement (11, 12), an dem die Fadenführer befestigt und mit dem die Fadenführer untereinander verbunden sind, wobei das Changierelement zusammen mit den Fadenführern durch einen Changierantrieb entlang den Spulstellen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) vom Changierantrieb (50, 51, 52, 53, 501) bei der Bewegung entlang den Spulstellen (3) in beiden Richtungen hin- und hergezogen wird, daß das Changierelement (11, 12) eine hin- und hergehende Bewegung ausführt und daß der Fadenführer hierbei in ständiger Verbindung mit dem Changierelement (11, 12) steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) quer zur Changierrichtung flexibel und in Changierrichtung steif ausgebildet ist, so daß dieses im wesentlichen nur Zugkräfte überträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein weiteres Baumelement (13), das sich parallel zum Changierelement (11, 12) entlang den Spulstellen (3) erstreckt und auftretende Bahnführungskräfte aufnimmt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) einen Querschnitt aufweist, der in der einen Richtung ein größeres Biege-Widerstandsmoment als in der anderen Richtung besitzt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) im Querschnitt im wesentlichen für die zu übertragenden Zugkräfte dimensioniert ist, so daß es nur eine geringe Massenträgheit besitzt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Changierelement (11, 12) ein Stahldraht (11) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stahldraht (11) Mitnehmervorrichtungen (110) für die Fadenführer (10) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) an dem Stahldraht (11) formschlüssig über die Mitnehmervorrichtungen (110) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) an dem Stahldraht (11) reibschlüssig befestigt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) mit dem Stahldraht (11) lösbar verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht (11) mit dem Fadenführer (10) im wesentlichen im Kräfte-Schwerpunkt (100) des Fadenführers (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Fadenführer (10) zu den Kreuzspulen (30) mittels wenigstens einer verstellbaren Rolle (21) erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Fadenführer (10) zu den Kreuzspulen (30) mittels wenigstens einer verstellbaren Antriebsplattform (5) erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (13) als Führungsbahn ausgebildet ist, auf der die Fadenführer (10) gleiten.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Führungsbahn (13) für die Bewegung des Fadenführers (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) Wälzkörper aufweisen, die auf der Führungsbahn (13) abrollen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer (10) aus mehreren Teilen (101, 102, 103) gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) endlos ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Maschinenseite ein eigenes Changierelement (11, 12) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) sich über beide Maschinenseiten erstreckt und somit die Fadenführer (10) beider Maschinenseiten trägt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Changierantrieb (50, 501) im Bereich der Umlenkung des Changierelementes (11, 12) an diesem angreift.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Changierantrieb (50, 501) in zwei Antriebselemente unterteilt ist und das Changierelement (11, 12) jeweils von dem einen oder anderen Antriebselement (50, 501) angetrieben wird, so daß das Changierelement (11, 12) in die jeweilige Antriebsrichtung gezogen wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement zwei Enden aufweist, an denen jeweils ein Antriebselement (51, 52, 53) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement ein Energiespeicher ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebselement (50, 51, 52, 53, 501) und dem Changierelement wenigstens ein Dämpfer-Element (61) zwischengeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Changierantrieb (50, 51, 52, 53) ein Servomotor (501) vorgesehen ist, der durch einen Mikrorechner (MIC) entsprechend dem gewünschten Kreuzungswinkel des Garnes auf der Kreuzspule und der Hubgröße für die Verlegung des Fadens gesteuert wird, wobei der Mikrorechner der Hubgröße eine Störgröße überlagert zu Vermeidung von Bildwicklungen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (1) für jede Antriebsrichtung mindestens von einem Servomotor (501) angetrieben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf- und Beschleunigungsphasen der Servomotoren (501) aufeinander abgestimmt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß den Servomotoren (501) ein gemeinsamer Mikrorechner (MIC) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) an eine Zahnstange (5) gekoppelt ist, in die ein Zahnrad (4) eingreift, welches durch den Servomotor (501) angetrieben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (55) auf der Welle des Servomotors (501) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (55) auf der Abtriebsseite eines dem Servomotor (501) nachgeschalteten Getriebes (57) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (501) ein bürstenloser Drehstrommotor ist.