EP1125878A2 - Spulkopf und dessen Verwendung - Google Patents

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EP1125878A2
EP1125878A2 EP01102950A EP01102950A EP1125878A2 EP 1125878 A2 EP1125878 A2 EP 1125878A2 EP 01102950 A EP01102950 A EP 01102950A EP 01102950 A EP01102950 A EP 01102950A EP 1125878 A2 EP1125878 A2 EP 1125878A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
bobbin
winding head
thread
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01102950A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1125878A3 (de
Inventor
Marc Schaad
Ewald Kornmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Original Assignee
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from EP00103190A external-priority patent/EP1125877A1/de
Application filed by SSM Schaerer Schweiter Mettler AG filed Critical SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Priority to EP01102950A priority Critical patent/EP1125878A3/de
Publication of EP1125878A2 publication Critical patent/EP1125878A2/de
Publication of EP1125878A3 publication Critical patent/EP1125878A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/42—Control of driving or stopping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2821—Traversing devices driven by belts or chains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2827—Traversing devices with a pivotally mounted guide arm
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    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
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    • B65H54/32—Traversing devices; Package-shaping arrangements with thread guides reciprocating or oscillating with variable stroke
    • B65H54/325—Traversing devices; Package-shaping arrangements with thread guides reciprocating or oscillating with variable stroke in accordance with growth of the package
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    • B65H54/34—Traversing devices; Package-shaping arrangements for laying subsidiary winding, e.g. transfer tails
    • B65H54/346—Traversing devices; Package-shaping arrangements for laying subsidiary winding, e.g. transfer tails on or outwardly of the fully wound yarn package
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    • B65H54/70—Other constructional features of yarn-winding machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H54/70—Other constructional features of yarn-winding machines
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    • B65H2515/00—Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/12—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a winding head for winding a thread on a bobbin, with a bobbin drive and with thread laying for laying the thread in the longitudinal direction the coil.
  • a winding head of the type mentioned is now to be specified with which the application of any winding laws possible and which can be produced at low cost is.
  • coil travel and coil geometry should be freely selectable, at least within limits his.
  • the winding head should be as compact as possible and for simple and rapid retrofitting of existing machines may be suitable.
  • the object is achieved according to the invention in that the coil drive a distribution roller is formed, that the distribution roller and the thread laying each separate Have drive, both of which are connected to a common winding head control, and that the friction roller and the thread laying are structurally combined to form a winding head module and are mounted on a common support.
  • the invention is therefore based on the new approach that only a noticeable cost reduction can be achieved if you use both thread laying and bobbin drives starts.
  • the separate drives for thread laying and distribution roller enable maximum Flexibility of the winding head and the realization of the winding head as a module do not reduce only the costs, but also simplifies installation, operation and maintenance.
  • the coil drive with the friction roller is compared to a direct drive of the spool especially at lower spool speeds cheaper.
  • the inertia ratio of the friction roller from drive to coil significantly lower than with direct drive, so that drives are smaller Power can be used.
  • DE-A-44 38 346 describes a textile machine for producing cross-wound bobbins, whose bobbin has a bobbin middle part and a bobbin upper part, wherein the upper part of the winder can be easily moved from an operating position to a waiting position is.
  • the upper part of the winder is formed by a compact die-cast housing, in which all components necessary for the winding process are integrated. These components are in particular by a coil frame with a compensation device and formed by a thread guide drum.
  • the thread guide drum also known as a grooved drum serves to drive the bobbin as well as thread laying.
  • a first preferred embodiment of the winding head according to the invention is characterized in that that the winding head control is arranged on the common carrier.
  • a second preferred embodiment of the winding head according to the invention is characterized in that that the distribution roller is attached directly to its drive.
  • a third preferred embodiment is characterized in that the friction roller has a Has cavity in which the drive of the friction roller is arranged.
  • a fourth preferred embodiment of the winding head according to the invention is characterized in that that the thread laying has a thread guide, which with a flexible, motor-driven traversing element is connected.
  • the thread laying is preferably installed in a largely closed housing.
  • the traversing element is guided over rollers and one of the rollers is a drive wheel for the drive of the traversing element.
  • a fifth preferred embodiment is characterized in that the thread laying has an oscillatingly drivable thread laying lever mounted on an axis of rotation.
  • the axis of rotation carrying the thread laying lever is dust-proof inside completed housing, which at least parts of the drive of the thread laying lever contains.
  • the invention further relates to the use of said winding head and said Spooling head module on open-end spinning machines, such as rotor spinning machines.
  • open-end spinning machines such as rotor spinning machines.
  • the shown winding head modules differ essentially in the respective thread laying.
  • 1 consists of an angled one Carrier 1, on which essentially a drive 2 for a friction roller 3, a drive 4 for a thread laying F with a thread laying lever 5 and a bobbin control 6 arranged are.
  • the winding head controller 6 is connected to a power supply, not shown.
  • the winding head module forms a compact structural unit that for example, a bobbin or an open-end spinning machine can be easily installed can.
  • the carrier 1 can be designed such that in addition to its function as a carrier of the individual parts of the winding head module takes on additional functions, such as cooling.
  • the friction roller 3 is provided for the non-positive drive of a coil 7, which to this Purpose rests on the jacket of the friction roller 3.
  • the friction roller drive 2 is preferably so trained that his motor integrated into the hollow body of the distribution roller 3 and the distribution roller is fixed on the motor shaft, resulting in a very compact length of the friction roller drive system + Friction roller leads.
  • the friction roller 3 because of its fixation on the motor shaft no own storage required, which leads to cost savings.
  • the motor of the friction roller drive 2 is preferably a stepper motor.
  • a motor-driven one can be used to drive the coil 7 instead of the friction roller 3 Spindle are used, on which the coil is attached.
  • Such a direct drive is advantageous at high and very high winding speeds, whereas at lower ones Winding speeds, such as are the rule on rotor spinning machines, for example Advantages of the roller drive predominate.
  • These advantages are mainly deeper Cost and in that the inertia ratio of the drive to the spool in the friction roller is significantly smaller than with direct drive, so that motors with lower power are used can be.
  • Another advantage results from the use of a stepper motor for the friction roller drive because the stepper motor compared to a brushless asynchronous motor has a significantly higher torque at lower speeds.
  • a speed sensor 8 or 9 is assigned to the friction roller drive 2 and the coil 7. Both speed sensors 8 and 9 are connected to the winding head control 6 and deliver the current speed data, from which, among other things, the thread length and the Coil diameter can be calculated. The latter is especially for the realization of from Coil laws depending on the coil diameter (wild winding, precision winding, step precision winding) required.
  • the thread laying lever 5 sits on an axis of rotation 10 and points at it from the axis of rotation 10 distal end of a thread guide slot 11.
  • the thread to be wound (not shown) runs from a supply spool or from a manufacturing or machining process via an arc plate 12 forming a control curve, which is indicated in the drawing by its contour is through the thread guide slot 11 to the bobbin 7.
  • the mutual position of the thread laying lever 5 and arch plate 12 and the length of the thread guide slot are chosen so that the thread during the movement of the thread laying lever 5 the bottom of the thread guide slot 11 not touched. This ensures that the thread path from the arch plate 12 up to the coil 7 always the same, regardless of the diameter of the coil, Has geometry. Instead of the curved plate 12, a straight guide rail can also be used become.
  • the thread laying lever 5 performs an oscillating, back and forth movement during operation and moves according to the laws of thread winding within a swivel angle of about 30 ° to 60 °.
  • the axis of rotation carrying the thread laying lever 5 10 is in the interior of a dust-tight sealed housing (not shown, see here EP-A-1 044 917), in which a toothed angle segment 13 on the axis of rotation sits, which is driven via a toothed sweater 14 of the laying drive 4.
  • the motor of the laying drive 4 is preferably formed by a stepper motor.
  • the moments of inertia which are largely caused by the thread laying lever 5
  • an inexpensive drive motor with relatively low power can be used.
  • the incremental movement of the thread laying lever 5 improves by the reduction factor i.
  • Reference number 15 denotes a mechanical stop for the thread laying lever 5, which serves as a reference point for the position of the thread laying lever 5. This reference point defines the starting position of the thread laying lever 5, relative to that for the Steps of the stepping motor of the laying drive 4 required for each stroke can be defined. Referencing must be carried out each time the winding head module is started up again , also whenever the thread laying F was without current or the stepper motor has lost its position.
  • the winding head module can pass through the thread laying lever 5 the stroke-detecting sensor are supplemented (see EP-A-0 453 622) by the length of the Monitor hubs from the center of the stroke to the reversal points and correct any errors To allow errors in the lifting movement.
  • This sensor can, for example, by a arranged on the angular segment 13 and a magnetic transducer assigned to it stationary scanner be formed.
  • a stepper motor it is one Monitoring not required, because at most steps can be lost, the programmed one Hub would not be fully reached. If such errors are not corrected the system can be operated in open loop mode.
  • the angle segment 13 can be designed as a gear segment and with the tooth puller 14 in direct intervention. For reasons of wear and damping, however, it is advantageous that Angle segment 13 not to interlock, but to equip with a toothed belt that with the tooth sweater 14 is engaged.
  • the toothed belt is preferably not endless but as Belt piece formed, the ends of which are attached to the angle segment 13. With very few Double strokes of the thread laying lever 5 per minute, which is the case with parallel winders, for example if this is the case, a directly toothed angle segment 13 can also be used.
  • the speed of the stepping motor of the laying drive 4 is determined by the winding head controller 6 changed over the stroke in such a way that a constant thread speed parallel to the axis the bobbin 7 also results when the thread laying lever 5 with its with the thread guide slot 11 provided end describes a circular path.
  • the geometry of the arch plate 12 can be chosen so that at a constant speed of the thread laying drive 4 a constant Speed of the thread parallel to the bobbin axis results.
  • the laying drive 4 can also be arranged outside the dustproof housing.
  • the shaft of the toothpull 14 would pierce a housing wall, the Passage opening would be sealed with an O-ring.
  • the arrangement of the laying drive 4 outside the housing has the advantage that the engine heat is better dissipated can.
  • the control electronics can also be arranged outside the housing, the Sensor for the passage of the thread laying lever 5 through the center of the stroke through the housing wall works, which when selecting a suitable sensor, for example a Hall effect sensor, and a plastic case is not a problem.
  • winding head modules in large numbers are used on the same machine, for example an open-end spinning machine, they are connected via a bus 16 to a bus controller 17, which is the interface forms between the winding head controls 6 and a host computer.
  • the bus controller 17 has a terminal 18 for input and output of data.
  • the 2 and 3 consists of a prismatic support 1 ', on which the friction roller 3 with its drive 2 and a thread laying F 'with its drive 4 'and the winding head control 6' are arranged.
  • the friction roller 3 and its drive 2 are identical as in the winding head of Fig. 1.
  • the thread laying F ' contains the most important Element a thread guide 19, the oscillating movement along the axis of the bobbin 7 executes.
  • the thread guide 19 is on a movable in a rail or groove-like guide back and forth Fixed sliding element 20, on which a traversing element 21 engages.
  • This is as flexible and rigid in the traversing direction trained for the transmission of tensile forces and for example by a string, a wire, a metal rope, a flat, toothed or V-belt, a metal band, a chain or the like. Formed.
  • the thread laying F ' is rail-shaped trained and covered to the front by a cover 22.
  • the traversing element 21 runs over two rollers 23 and 24, one of which, as shown the roller 24, as Driving wheel for driving the traversing element 21 is used.
  • the drive wheel 24 is driven by a servo motor 4 ', preferably a stepper motor.
  • the drive wheel 24 is preferably attached directly to the motor shaft.
  • the drive wheel 13 is in terms of the torque characteristic of the motor 4 'and the thread guide 19, sliding element 20, thread and traversing element 21 formed load adjusted that an ideal efficiency results.
  • the engine 4 ' is a sensor 25 for detecting the rotational position of the drive wheel 24 and thus the traversing position the thread guide 19 assigned. Regarding this sensor, EP-A-0 829 444 and the corresponding US-A-5 918 829.
  • the sensor 25 is a photoelectric consisting of a transmitting and a receiving diode Sensor which detects the movement of the drive wheel 24 or a disk rigidly connected to it scans.
  • the drive wheel 24 or the disk can be optically scanned for this purpose Markings, for example with holes or arranged along a circle Slits, provided.
  • the sensor signal is fed to the controller 6 ', which checks whether the Motor 4 'runs at the speed provided for the respective position of the thread guide 19.
  • control stage 6 ' gives a corresponding control signal to the engine 4 '.
  • the complete monitoring of the entire is designed as a feedback control system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Der Spulkopf zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule (7) enthält einen Spulenantrieb (2, 3) und eine Fadenverlegung (F') zur Verlegung des Fadens in Längsrichtung der Spule (7). Der Spulenantrieb (2, 3) ist durch eine Reibwalze (3) gebildet, und die Reibwalze (3) und die Fadenverlegung (F') weisen je einen separaten Antrieb (2 bzw. 4') auf, welche beide an eine gemeinsame Spulkopfsteuerung (6') angeschlossen sind. Die Reibwalze (3) und die Fadenverlegung (F') sind baulich zu einem Spulkopfmodul zusammengefasst und auf einem gemeinsamen Träger (1') montiert. Die Fadenverlegung (F') weist einen Fadenführer auf (19), welcher mit einem flexiblen, motorisch antreibbaren Changierelement (20) verbunden ist. Alternativ umfasst die Fadenverlegung einen auf einer Drehachse gelagerten, oszillierend antreibbaren Fadenverlegehebel. Bei Verwendung des Spulkopfs an Rotorspinnmaschinen ist jeder Spulkopf oder jedes Spulkopfmodul über einen Bus an eine bidirektionale Schnittstelle zu einem Leitrechner angeschlossen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spulkopf zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule, mit einem Spulenantrieb und mit einer Fadenverlegung zur Verlegung des Fadens in Längsrichtung der Spule.
Viele der heutigen Spulmaschinen sind immer noch als sogenannte Längsteilmaschinen ausgebildet, bei welchen eine grosse Anzahl von Spulstellen je einen zentralen Antrieb für die Fadenverlegung und den Spulenantrieb besitzt. Diese starre Kopplung der Spulstellen untereinander verhindert die individuelle Realisierung von vom Durchmesser abhängigen Wickelgesetzen, wie beispielsweise Präzisions- oder Stufenpräzisionswicklung, an den einzelnen Spulstellen. Durch den Einsatz von separaten Antrieben für Fadenverlegung und Spulenantrieb an jeder einzelnen Spulstelle könnte diese starre Kopplung kann aufgebrochen werden, was aber bisher entweder an der mangelnden Flexibilität oder an den Kosten derartiger Systeme gescheitert ist.
Bei einer in der EP-A-0 808 791 beschriebenen Spuleinrichtung, deren Fadenverlegung einen oszillierend antreibbaren Fadenverlegehebel aufweist, und deren Spulenantrieb durch eine Reibwalze gebildet ist, sind der Fadenverlegehebel und die Reibwalze von einem rechnergesteuerten elektronischen Getriebe angetrieben. Weitere Angaben über die konkrete Ausbildung der Spuleinrichtung sind dieser Publikation nicht zu entnehmen. So wird beispielsweise nicht offenbart, in welcher Weise die einzelnen Komponenten, wie Reibwalze, Fadenverlegung, Getriebe und Rechner einander zugeordnet und wie sie baulich ausgebildet sind.
Durch die Erfindung soll nun ein Spulkopf der eingangs genannten Art angegeben werden, mit welchem die Anwendung beliebiger Wickelgesetze möglich und der zu geringen Kosten herstellbar ist. Ausserdem sollen Spulenhub und Spulengeometrie zumindest in Grenzen frei wählbar sein. Schliesslich soll der Spulkopf möglichst kompakt ausgebildet und für die einfache und rasche Umrüstung bestehender Maschinen geeignet sein.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Spulenantrieb durch eine Reibwalze gebildet ist, dass die Reibwalze und die Fadenverlegung je einen separaten Antrieb aufweisen, welche beide an eine gemeinsame Spulkopfsteuerung angeschlossen sind, und dass die Reibwalze und die Fadenverlegung baulich zu einem Spulkopfmodul zusammengefasst und auf einem gemeinsamen Träger montiert sind.
Die Erfindung geht also von dem neuen Ansatz aus, dass eine merkliche Kostenreduktion nur dann erzielt werden kann, wenn man sowohl bei der Fadenverlegung als auch beim Spulenantrieb ansetzt. Die separaten Antriebe von Fadenverlegung und Reibwalze ermöglichen eine maximale Flexibilität des Spulkopfs und die Realisierung des Spulkopfs als Modul reduziert nicht nur die Kosten sondern erleichtert auch Einbau, Bedienung und Wartung. Der Spulenantrieb mit der Reibwalze ist gegenüber einem Direktantrieb der Spule insbesondere bei tieferen Spulgeschwindigkeiten kostengünstiger. Ausserdem ist bei der Reibwalze das Massenträgheitsverhältnis von Antrieb zu Spule wesentlich tiefer als beim Direktantrieb, so dass Antriebe geringerer Leistung eingesetzt werden können.
In der DE-A-44 38 346 ist eine Textilmaschine zur Herstellung von Kreuzspulen beschrieben, deren Spulapparat einen Spulapparatmittelteil und einen Spulapparatoberteil aufweist, wobei der Spulapparatoberteil problemlos aus einer Betriebsstellung in eine Wartestellung überführbar ist. Zu diesem Zweck ist der Spulapparatoberteil durch ein kompaktes Druckgussgehäuse gebildet, in welches alle für den Spulvorgang notwendigen Bauelemente integriert sind. Diese Bauelemente sind insbesondere durch einen Spulenrahmen mit einer Kompensationseinrichtung und durch eine Fadenführungstrommel gebildet. Die auch als Nutentrommel bekannte Fadenführungstrommel dient sowohl zum Antrieb der Spule als auch als Fadenverlegung. Bei diesem Spulapparat besteht somit nicht nur eine starre Kopplung zwischen dem Spulenantrieb und der Fadenverlegung, sondern beide sind sogar durch ein und dasselbe Element gebildet.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Spulkopfs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spulkopfsteuerung auf dem gemeinsamen Träger angeordnet ist.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Spulkopfs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze direkt auf ihrem Antrieb befestigt ist.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze einen Hohlraum aufweist, in welchem der Antrieb der Reibwalzes angeordnet ist.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Spulkopfs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverlegung einen Fadenführer aufweist, welcher mit einem flexiblen, motorisch antreibbaren Changierelement verbunden ist.
Vorzugsweise ist die Fadenverlegung in ein weitgehend geschlossenes Gehäuse eingebaut. Das Changierelement ist über Rollen geführt und eine der Rollen ist als Treibrad für den Antrieb des Changierelements ausgebildet.
Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverlegung einen auf einer Drehachse gelagerten, oszillierend antreibbaren Fadenverlegehebel aufweist.
Vorzugsweise ist die den Fadenverlegehebel tragende Drehachse in das Innere eines staubdicht abgeschlossenen Gehäuses geführt, welches zumindest Teile des Antriebs des Fadenverlegehebels enthält.
In vielen Bereichen der textilen Produktion, vor allem beim Spulen von Stapelfasern, entsteht ein mehr oder weniger starker Faserflug, der sich vor allem bei linearen Fadenführungssystemen in den Führungen der Fadenführer absetzt. Letzteres kann zu Störungen führen, welche häufige Reinigungszyklen erfordern, wodurch die Produktivität der betreffenden Maschine entsprechend sinkt. Dies ist vor allem bei grossen Maschinen mit vielen Einzelpositionen und/oder bei Anlagen mit vielen Maschinen äusserst unerwünscht. Der Einbau von zumindest Teilen des Antriebs der Fadenverlegung in ein möglichst staubdichtes Gehäuse macht den Spulkopf ausserordentlich immun gegen Verstaubung.
Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung des genannten Spulkopfs und des genannten Spulkopfmoduls an Offenendspinnmaschinen, wie zum Beispiel Rotorspinnmaschinen. Dabei ist vorzugsweise jeder Spulkopf oder jedes Spulkopfmodul über einen Bus an eine birektionale Schnittstelle zu einem Leitrechner angeschlossen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Spulkopfmoduls von vorne, mit Blickrichtung senkrecht zur Spulenachse,
Fig. 2
eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Spulkopfmoduls von vorne; und
Fig. 3
eine Perspektivdarstellung des Spulkopfmoduls von Fig. 2.
Die dargestellten Spulkopfmodule unterscheiden sich im wesentlichen durch die jeweilige Fadenverlegung. Das Spulkopfmodul von Fig. 1 besteht darstellungsgemäss aus einem abgewinkelten Träger 1, auf dem im wesentlichen ein Antrieb 2 für eine Reibwalze 3, ein Antrieb 4 für eine Fadenverlegung F mit einem Fadenverlegehebel 5 und eine Spulkopfsteu-rung 6 angeordnet sind. Die Spulkopfsteuerung 6 ist an eine nicht dargestellte Stromversorgung angeschlossen. Das Spulkopfmodul bildet eine kompakte Baueinheit, die auf der vorgesehenen Textilmaschine, beispielsweise einer Spul- oder einer Offenendspinnmaschine einfach montiert werden kann. Der Träger 1 kann so ausgebildet sein, dass er neben seiner Funktion als Träger der einzelnen Teile des Spulkopfmoduls zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise Kühlung, übernimmt.
Die Reibwalze 3 ist für den kraftschlüssigen Antrieb einer Spule 7 vorgesehen, welche zu diesem Zweck am Mantel der Reibwalze 3 aufliegt. Der Reibwalzenantrieb 2 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sein Motor in den Hohlkörper der Reibwalze 3 integriert und die Reibwalze auf der Motorwelle fixiert ist, was zu einer sehr kompakten Länge des Systems Reibwalzenantrieb + Reibwalze führt. Ausserdem ist für die Reibwalze 3 wegen deren Fixierung auf der Motorwelle keine eigene Lagerung erforderlich, was zu einer Einsparung von Kosten führt. Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise liegt darin, dass die Reibwalze 3 wegen der freien Zugänglichkeit des Spulkopfmoduls von der einen, darstellungsgemäss der rechten, Seite einfach zu montieren ist. Der Motor des Reibwalzenantriebs 2 ist vorzugsweise ein Schrittmotor.
Grundsätzlich kann für den Antrieb der Spule 7 anstatt der Reibwalze 3 eine motorisch angetriebene Spindel verwendet werden, auf welche die Spule aufgesteckt wird. Ein solcher Direktantrieb ist bei hohen und sehr hohen Spulgeschwindigkeiten vorteilhaft, wogegen bei tieferen Spulgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise auf Rotorspinnmaschinen die Regel sind, die Vorteile des Reibwalzenantriebs überwiegen. Diese Vorteile bestehen hauptsächlich in tieferen Kosten und darin, dass bei der Reibwalze das Massenträgheitsverhältnis von Antrieb zu Spule wesentlich kleiner ist als beim Direktantrieb, so dass Motoren kleinerer Leistung eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung eines Schrittmotors für den Reibwalzenantrieb, weil der Schrittmotor gegenüber einem bürstenlosen Asynchronmotor bei tieferen Drehzahlen ein wesentlich höheres Drehmoment aufweist.
Dem Reibwalzenantrieb 2 und der Spule 7 ist je ein Drehzahlsensor 8 beziehungsweise 9 zugeordnet. Beide Drehzahlsensoren 8 und 9 sind an die Spulkopfsteuerung 6 angeschlossen und liefern dieser die aktuellen Drehzahldaten, aus denen unter anderem die Fadenlänge und der Spulendurchmesser berechnet werden. Letzteres ist insbesondere für die Realisierung von vom Spulendurchmesser abhängigen Wickelgesetzen (wilde Wicklung, Präzisionswicklung, Stufenpräzisionswicklung) erforderlich.
Der Fadenverlegehebel 5 sitzt auf einer Drehachse 10 und weist an seinem von der Drehachse 10 entfernten Ende einen Fadenführungsschlitz 11 auf. Der aufzuspulende Faden (nicht eingezeichnet) läuft von einer Vorratsspule oder von einem Herstellungs- oder Bearbeitungsprozess über eine eine Steuerkurve bildende Bogenplatte 12, die in der Zeichnung durch ihre Kontur angedeutet ist, durch den Fadenführungsschlitz 11 zur Spule 7. Die gegenseitige Lage von Fadenverlegehebel 5 und Bogenplatte 12 und die Länge des Fadenführungsschlitzes sind so gewählt, dass der Faden bei der Bewegung des Fadenverlegehebels 5 den Grund des Fadenführungsschlitzes 11 nicht berührt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Fadenverlauf von der Bogenplatte 12 bis zur Spule 7 immer die gleiche, vom Durchmesser der Spule unabhängige, Geometrie aufweist. Anstatt der Bogenplatte 12 kann auch eine gerade Führungsschiene verwendet werden.
Der Fadenverlegehebel 5 führt im Betrieb eine oszillierende, hin- und hergehende, Bewegung aus und bewegt sich dabei nach den Gesetzmässigkeiten der Fadenaufwicklung innerhalb eines Schwenkwinkels von etwa 30° bis 60°. Die den Fadenverlegehebel 5 tragende Drehachse 10 ist in den Innenraum eines staubdicht verschlossenen Gehäuses (nicht dargestellt, siehe dazu EP-A-1 044 917) geführt, in welchem auf der Drehachse ein verzahntes Winkelsegment 13 sitzt, welches über ein Zahnpulli 14 des Verlegeantriebs 4 angetrieben ist. Der Motor des Verlegeantriebs 4 ist vorzugsweise durch einen Schrittmotor gebildet.
Das Winkelsegment 13 und das Zahnpulli 14 wiesen verschiedene Durchmesser auf, so dass zwischen dem auf der Motorwelle montierten Zahnpulli 14 und dem Winkelsegment 13 ein Untersetzungsverhältnis zwischen i=2 und i=20 besteht. Dadurch wirken die Massenträgheitsmomente, die zum grössten Teil durch den Fadenverlegehebel 5 verursacht sind, auf die Motorwelle nur noch mit einem Faktor 1/i2 und es kann ein kostengünstiger Antriebsmotor mit relativ geringer Leistung eingesetzt werden. Gleichzeitig verbessert sich bei Verwendung eines Schrittmotors für den Verlegeantrieb 4 die inkrementale Bewegung des Fadenverlegehebels 5 um den Untersetzungsfaktor i.
Mit dem Bezugszeichen 15 ist ein mechanischer Anschlag für den Fadenverlegehebel 5 bezeichnet, der als Referenzpunkt für die Position des Fadenverlegehebels 5 dient. Dieser Referenzpunkt definiert die Ausgangsstellung des Fadenverlegehebels 5, relativ zu der die für den jeweiligen Hub erforderlichen Schritte des Schrittmotors des Verlegeantriebs 4 definiert werden. Eine Referenzierung muss bei jeder neuen Inbetriebnahme des Spulkopfmoduls vorgenommen werden, ebenso immer dann, wenn die Fadenverlegung F stromlos war oder der Schrittmotor seine Position verloren hat.
Als Option kann das Spulkopfmodul mit einem den Durchgang des Fadenverlegehebels 5 durch die Hubmitte detektierenden Sensor ergänzt werden (siehe EP-A-0 453 622), um die Länge des Hubs von der Hubmitte bis zu den Umkehrpunkten zu überwachen und eine Korrektur allfälliger Fehler in der Hubbewegung zu ermöglichen. Dieser Sensor kann beispielsweise durch einen auf dem Winkelsegment 13 angeordneten magnetischen Geber und einen diesem zugeordneten, ortsfesten Abtaster gebildet sein. Bei Verwendung eines Schrittmotors ist aber eine derartige Überwachung nicht erforderlich, weil höchstens Schritte verloren gehen können, der programmierte Hub also nicht ganz erreicht würde. Wenn auf eine Korrektur solcher Fehler verzichtet wird, kann das System im Open-Loop-Modus betrieben werden.
Mit ein Grund für die Möglichkeit, das System im Open-Loop-Modus betreiben zu können, ist die beschriebene Reduktion des auf die Motorwelle wirkenden Trägheitsmoments. Denn diese Reduktion hat zur Folge, dass die Fadenverlegung rein mechanisch sehr robust ist, so dass in der Regel die programmierten Hublängen auch eingehalten werden und keine Abweichungen auftreten.
Das Winkelsegment 13 kann als Zahnradsegment ausgebildet sein und mit dem Zahnpulli 14 in direktem Eingriff stehen. Aus Verschleiss- und Dämpfungsgründen ist es jedoch vorteilhaft, das Winkelsegment 13 nicht zu verzahnen, sondern mit einem Zahnriemen zu bestücken, der mit dem Zahnpulli 14 in Eingriff steht. Vorzugsweise ist der Zahnriemen nicht endlos sondern als Riemenstück ausgebildet, dessen Enden am Winkelsegment 13 befestigt sind. Bei sehr wenigen Doppelhüben des Fadenverlegehebels 5 pro Minute, was beispielsweise bei Parallelspulern der Fall ist, kann auch ein direkt verzahntes Winkelsegment 13 verwendet werden.
Die Geschwindigkeit des Schrittmotors des Verlegeantriebs 4 wird von der Spulkopfsteuerung 6 über den Hub derart verändert, dass eine konstante Fadengeschwindigkeit parallel zur Achse der Spule 7 auch dann resultiert, wenn der Fadenverlegehebel 5 mit seinem mit dem Fadenführungsschlitz 11 versehenen Ende eine Kreisbahn beschreibt. Die Geometrie der Bogenplatte 12 kann so gewählt werden, dass bei konstanter Drehzahl des Fadenverlegeantriebs 4 eine konstante Geschwindigkeit des Fadens parallel zur Spulenachse resultiert.
Der Verlegeantrieb 4 kann auch ausserhalb des staubdichten Gehäuses angeordnet sein. Zu diesem Zweck würde die Welle des Zahnpullis 14 eine Gehäusewand durchstossen, wobei die Durchtrittsöffnung mit einem O-Ring abgedichtet wäre. Die Anordnung des Verlegeantriebs 4 ausserhalb des Gehäuses hat den Vorteil, dass die Motorwärme besser abgeführt werden kann. Auch die Steuerelektronik kann ausserhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei der Sensor für den Durchgang des Fadenverlegehebels 5 durch die Hubmitte durch die Gehäusewand wirkt, was bei Wahl eines geeigneten Sensors, beispielsweise eines Hall-Effekt-Sensors, und eines Kunststoffgehäuses kein Problem ist. Wenn die Spulkopfmodule in grosser Anzahl auf der gleichen Maschine, beispielsweise einer Offenendspinnmaschine, eingesetzt werden, sind sie über einen Bus 16 an eine Bus-Steuerung 17 angeschlossen, welche die Schnittstelle zwischen den Spulkopfsteuerungen 6 und einem Leitrechner bildet. Die Bus-Steuerung 17 weist ein Terminal 18 zur Ein- und Ausgabe von Daten auf.
Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Spulkopfmodul besteht aus einem prismatischen Träger 1', an welchem die Reibwalze 3 mit ihrem Antrieb 2 und eine Fadenverlegung F' mit ihrem Antrieb 4' sowie die Spulkopfsteuerung 6' angeordnet sind. Die Reibwalze 3 und ihr Antrieb 2 sind identisch wie beim Spulkopf von Fig. 1 ausgebildet. Die Fadenverlegung F' enthält als wesentlichstes Element einen Fadenführer 19, der entlang der Achse der Spule 7 eine oszillierende Changierbewegung ausführt. Eine solche Fadenverlegung ist beispielsweise in der EP-A-0 829 444 (= US-A-5 918 829) und auf die europäischen Patentanmeldungen 00 124 955.6, 00 125 862.3 und 01 100 433.0, beschrieben, auf welche hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Alle in diesen Patenten bzw. Patentanmeldungen beschriebenen Fadenverlegungen sind bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Spulkopf verwendbar, darstellungsgemäss ist die in der europäischen Patentanmeldung Nr. 00 125 862.3 beschriebene Fadenverlegung vorgesehen.
Der Fadenführer 19 ist auf einem in einer schienen- oder nutenartigen Führung hin und her bewegbaren Gleitorgan 20 befestigt, an welchem ein Changierelement 21 angreift. Dieses ist als flexibles und in Changierrichtung steifes Organ zur Übertragung von Zugkräften ausgebildet und beispielsweise durch eine Saite, einen Draht, ein Metallseil, einen Flach-, Zahn- oder Keilriemen, ein Metallband, eine Kette oder dgl. gebildet. Die Fadenverlegung F' ist schienenförmig ausgebildet und nach vorne durch eine Abdeckung 22 abgedeckt. Das Changierelement 21 läuft über zwei Rollen 23 und 24, von denen die eine, darstellungsgemäss die Rolle 24, als Treibrad für den Antrieb des Changierelements 21 dient.
Das Treibrad 24 ist von einem Servomotor 4', vorzugsweise einem Schrittmotor, angetrieben. Vorzugsweise ist das Treibrad 24 direkt auf der Motorwelle befestigt. Bei Antrieb des Treibrades 24 wird je nach dessen Rotationsrichtung der Fadenführer 19 in Richtung auf die eine oder die andere der beiden Rollen 23 bzw. 24 bewegt. Das Treibrad 13 ist so an die Drehmomentcharakteristik des Motors 4' und an die aus Fadenführer 19, Gleitorgan 20, Faden und Changierelement 21 gebildete Last angepasst, dass ein idealer Wirkungsgrad resultiert. Dem Motor 4' ist ein Sensor 25 zur Detektion der Drehposition des Treibrades 24 und damit der Changierposition des Fadenführers 19 zugeordnet. Bezüglich dieses Sensors wird auf die EP-A-0 829 444 und die zu dieser korrespondierende US-A-5 918 829 verwiesen.
Der Sensor 25 ist ein aus einer Sende- und einer Empfangsdiode bestehender fotoelektrischer Sensor, der die Bewegung des Treibrads 24 oder einer mit diesem starr verbundenen Scheibe abtastet. Das Treibrad 24 oder die Scheibe ist zu diesem Zweck mit geeigneten optisch abtastbaren Markierungen, beispielsweise mit entlang eines Kreises angeordneten Löchern oder Schlitzen, versehen. Das Sensorsignal wird der Steuerung 6' zugeführt, die überprüft, ob der Motor 4' mit der für die jeweilige Position des Fadenführers 19 vorgesehenen Drehzahl läuft.
Bei Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert gibt die Steuerstufe 6' ein entsprechendes Regelsignal an den Motor 4' ab. Mit dem Sensor 25 der eine vollständige Überwachung der gesamten Changierbewegung ermöglicht, ist das System als rückgekoppeltes Regelsystem ausgebildet.
Der Einsatz des beschriebenen Spulkopfmoduls mit der elektronisch gesteuerten Fadenverlegung F, F' zusammen mit der Reibwalze 3, wobei Fadenverlegung und Reibwalze individuell angetrieben sind, ermöglicht unter anderem:
  • Alle bekannten Wickelgesetze, wie wilde Wicklung mit Bildverhütung, Präzisionswicklung und Stufenpräzisionswicklung.
  • Eine höhere Spulendichte infolge von Präzisionswicklung (geschlossenes Windungsverhältnis) oder Stufenpräzisionswicklung (geschlossenes Windungsverhältnis).
  • Eine konstantere Spulendichte für Färbespulen durch Präzisionswicklung (offenes Windungsverhältnis) oder Stufenpräzisionswicklung (offenes Windungsverhältnis).
  • Einen in Grenzen frei wählbaren Spulenhub, insbesondere frei wählbare Spulenhöhe, Hubvariation (Reduzierung der Spulenkantenhärte), Hubverkürzung (Reduzierung von Fallfäden), Hubverlegung (Reduzierung der Spulenkantenhärte).
  • Eine frei wählbare Spulengeometrie (zylindrische, konische, bikonische Spulen).
  • Bildung einer Fadenreservewicklung.
  • Freie Positionierung einer Endwulstwicklung innerhalb der Spule.
  • Exakte Fadenlängenmessung.
  • Kompensation der Schlepplänge.

Claims (16)

  1. Spulkopf zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule (7), mit einem Spulenantrieb (2, 3) und mit einer Fadenverlegung (F, F') zur Verlegung des Fadens in Längsrichtung der Spule (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenantrieb (2, 3) durch eine Reibwalze (3) gebildet ist, dass die Reibwalze (3) und die Fadenverlegung (F, F') je einen separaten Antrieb (2 bzw. 4, 4') aufweisen, welche beide an eine gemeinsame Spulkopfsteuerung (6, 6') angeschlossen sind, und dass die Reibwalze (3) und die Fadenverlegung (F, F') baulich zu einem Spulkopfmodul zusammengefasst und auf einem gemeinsamen Träger (1,1') montiert sind.
  2. Spulkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulkopfsteuerung (6, 6') auf dem gemeinsamen Träger (1, 1') angeordnet ist.
  3. Spulkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze (3) direkt auf ihrem Antrieb (2) befestigt ist.
  4. Spulkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwalze (3) einen Hohlraum aufweist, in welchem der Antrieb (2) der Reibwalze (3) angeordnet ist.
  5. Spulkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverlegung (F') einen Fadenführer (19) aufweist, welcher mit einem flexiblen, motorisch antreibbaren Changierelement (21) verbunden ist.
  6. Spulkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverlegung (F') in ein weitgehend geschlossenes Gehäuse (22) eingebaut ist.
  7. Spulkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Changierelement (21) über Rollen (23, 24) geführt und eine der Rollen als Treibrad (24) für den Antrieb des Changierelements (21) ausgebildet ist.
  8. Spulkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibrad (24) auf der Motorwelle eines Antriebsmotors (4') angeordnet ist.
  9. Spulkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4') durch einen Servomotor, vorzugsweise einen Schrittmotor, gebildet, und dass ein mit der Spulkopfsteuerung (6') verbundener Sensor (25) für die Detektion der momentanen Winkelposition des Treibrades (24) vorgesehen ist.
  10. Spulkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverlegung (F) einen auf einer Drehachse (10) gelagerten, oszillierend antreibbaren Fadenverlegehebel (5) aufweist.
  11. Spulkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fadenverlegehebel (5) tragende Drehachse (10) in das Innere eines staubdicht abgeschlossenen Gehäuses geführt ist, welches zumindest Teile des Antriebs des Fadenverlegehebels (5) enthält.
  12. Spulkopf nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Fadenverlegehebels (5) ein auf der Drehachse (10) fixiertes Antriebsorgan (13) und motorisch antreibbare Antriebsmittel (14) für dieses umfasst, wobei das Antriebsorgan (13) und die Antriebsmittel (14) so ausgebildet sind, dass zwischen dem Motor und der Drehachse (10) eine Untersetzung besteht.
  13. Spulkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan durch ein Winkelsegment (13) und die Antriebsmittel durch ein Zahnpulli (14) gebildet sind, welches das Winkelsegment antreibt, und dass der Antrieb des Winkelsegments (13) über einen mit diesem in Eingriff stehenden oder an diesem befestigten Zahnriemen erfolgt.
  14. Spulkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Sensor für die Drehzahl der Reibwalze (3) und/oder einen Sensor für die Drehzahl der Spule (7).
  15. Verwendung des Spulkopfs nach einem der Ansprüche 1 bis 14 an Offennendspinnmaschinen, wie zum Beispiel Rotorspinnmaschinen.
  16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spulkopf oder jedes Spulkopfmodul über einen Bus (16) an eine bidirektionale Schnittstelle (17) zu einem Leitrechner angeschlossen ist.
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