EP3954638A1

EP3954638A1 - Spulvorrichtung

Info

Publication number: EP3954638A1
Application number: EP21187366.6A
Authority: EP
Inventors: Alexander HIRTL; Roman Philipp
Original assignee: SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Current assignee: SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2041-07-23
Also published as: CH717739A1; CN114074860A; BR102021015082A2; EP3954638B1; US20220048724A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung (1) zum Aufspulen eines Fadens (4) auf eine Spulenhülse (5) zur Bildung einer Spule (2), mit einem Maschinengestell (6) und mit einer Steuerung (21), mit einer im Maschinegestell (6) drehbar gelagerten Stützwalze (3) zur Auflage der Spule (2) oder Spulenhülse (5) und mit einem Spuldorn (7) zur Halterung der Spulenhülse (5), wobei der Spuldorn (7) an einem Schwenkhebel (8) gehalten ist, welcher auf einer Drehachse (9) im Maschinengestell (6) drehbar gelagert ist. Der Schwenkhebel (8) ist mit zwei Hebelarmen (10, 11) ausgebildet, wobei an einem ersten Hebelarm (10) der Spulendorn (7) für die Spulenhülse (5) und an einem zweiten Hebelarm (11) ein Linearantrieb (12) zur Bewegung des Schwenkhebels (8) um die Drehachse (9) vorgesehen sind. Der Linearantrieb (12) ist mit einer Schubstange (16) über einen Achsbolzen (13) mit dem zweiten Hebelarm (11) verbunden und im Maschinengestell (6) schwenkbar gehalten. Zwischen dem Achsbolzen (13) und der Halterung (14) des Linearantriebs (12) im Maschinengestell (6) ist eine Kraftmessung (15) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufspulen eines Fadens auf eine Spulenhülse zur Bildung einer Spule, mit einem Maschinengestell und mit einer Steuerung , mit einer im Maschinegestell drehbar gelagerten Stützwalze zur Auflage der Spulenhülse und mit einem Spuldorn zur Halterung der Spulenhülse, wobei der Spuldorn an einem Schwenkhebel gehalten ist, welcher auf einer Drehachse im Maschinengestell drehbar gelagert ist.
Derartige Spulvorrichtungen werden in Textilmaschinen verschiedener Bauart eingesetzt, beispielsweise Endspinnmaschinen, Umspulmaschinen oder Spulmaschinen. Dabei sind die Spule, respektive die Spulenhülse, zwischen zwei Haltearmen oder auf einem Spuldorn drehbar gelagert. Die beiden Haltearme respektive der Spuldorn wiederum sind ihrerseits in einem gemeinsamen Schwenkarm mit einer Schwenkachse gehalten. Zu Beginn eines Spulvorganges (einer sogenannten Spulreise) liegt die Spulenhülse auf einer Stützwalze auf und wird über einen Antrieb in Drehung versetzt, wodurch ein zwischen die Stützwalze und die Spulenhülse zugeführter Faden oder ein Garn auf die Spulenhülse aufgewickelt und eine Spule gebildet wird. Zum Einsatz kommen verschiedenste Arten von Spulhülsen in zylindrischer oder konischer Form aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Kunststoff oder Papier. Die Spulhülsen können mit oder ohne seitliche Flansche ausgeführt sein. Der Faden wird während der Aufwicklung mit einer Changierung entlang einer Längsachse der Spulenhülse hin und her bewegt, wodurch verschiedenartige Wicklungen in Aufbau und Form gebildet werden. Der Antrieb der Spulenhülse erfolgt direkt über einen Motor der zumindest eine der Hülsenaufnahmen oder den Spulendorn in Drehung versetzt oder indirekt über eine parallel zur Spulenhülse angeordnete Reibwalze. Die Reibwalze dient dabei gleichzeitig als Stützwalze. Die Reibwalze kann dabei als sogenannte Nutentrommel ausgeführt sein. Die Nutentrommel ist mit einem Garnführer versehen welcher in Schlitzen durch die Drehung der Nutentrommel derart geführt wird, dass der Faden hin und her bewegt wird. Bei einem direkten Antrieb der Spulenhülse ist die Changierung des Fadens durch eine separate Verlegeeinheit und eine Abstützung der Spulenhülse über eine separate Stützwalze vorzusehen. Der Faden wird dabei zwischen der Stützwalze und der Spulenhülse respektive dem sich bereits auf der Spulenhülse befindlichen Faden geklemmt und dadurch auf der Spulenhülse abgelegt.
Durch den Spulvorgang nimmt ein Durchmesser der entstehenden Spule durch den auf die Spulenhülse aufgewickelten Faden stetig zu. In der Folge vergrössert sich der Abstand zwischen der Stützwalze und der Längsachse der Spulenhülse. Aus dem Stand der Technik sind Spulvorrichtungen bekannt welche für diese Bewegung mit einem Schwenkantrieb ausgerüstet sind. Ebenfalls bekannt ist, dass Schwenkantriebe mit einer Winkelmessung ausgerüstet sein können wodurch eine entsprechende Steuerung jederzeit weiss in welcher Stellung sich der Schwenkantrieb befindet.
Durch den Spulvorgang nimmt jedoch auch das Eigengewicht der auf der Stützwalze oder Reibwalze aufliegenden Spule zu. Dadurch steigt die auf eine Oberfläche der Spule wirkende Aufliegekraft. Damit diese Aufliegekraft nicht zu gross wird, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise der EP 1 820 764 A2 , Gegengewichte einzusetzen, welche die Aufliegekräfte annähernd auf einem konstanten Niveau halten. Ebenfalls offenbart die WO 2019/00729 A1 eine Spulvorrichtung bei welcher die Aufliegekraft gemessen und durch Bewegen des Schwenkantriebs geregelt wird. Nach Beenden des Spulvorganges muss die fertige Spule von der Stützwalze oder der Reibwalze abgehoben werden um die Spule aus den Haltearmen entnehmen und eine neue Spulenhülse einsetzen zu können. Dieses Abheben der Spule wird durch einen Schwenkvorgang der Spule bewerkstelligt.
Nachteilig an den bekannten Ausführungen der Spulvorrichtungen ist, dass eine aufwändige Konstruktion und Antriebstechnik für die Bewegung der Spule zur Beibehaltung der Aufliegekräfte verwendet werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufspulen eines Fadens auf eine Spule vorzuschlagen, welche eine einfache und kostengünstige Konstruktion ermöglichen, wobei auf eine hohe Qualität und Gleichmässigkeit der Spulen nicht verzichtet werden muss.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird eine Spulvorrichtung zum Aufspulen eines Fadens auf eine Spulenhülse zur Bildung einer Spule. Die Spulvorrichtung umfasst ein Maschinengestell und eine Steuerung, eine im Maschinegestell drehbar gelagerte Stützwalze zur Auflage der Spulenhülse und einen Spuldorn zur Halterung der Spulenhülse, wobei der Spuldorn an einem Schwenkhebel gehalten ist, welcher auf einer Drehachse im Maschinengestell drehbar gelagert ist. Der Schwenkhebel ist mit zwei Hebelarmen ausgebildet, wobei an einem ersten Hebelarm der Spuldorn für die Spulenhülse und an einem zweiten Hebelarm ein Linearantrieb zur Bewegung des Schwenkhebels um die Drehachse vorgesehen ist. Der Linearantrieb ist mit einer Schubstange über einen Achsbolzen mit dem zweiten Hebelarm verbunden und im Maschinengestell schwenkbar gehalten. Zwischen dem Achsbolzen und der Halterung des Linearantriebs im Maschinengestell ist eine Kraftmessung angeordnet. Durch die Verwendung eines Spuldornes anstelle eines bisher üblichen Spulenrahmens wird die Konstruktion der Spulvorrichtung wesentlich vereinfacht. Zur Lagerung des Spuldorns genügt ein einziger einseitig am Spuldorn befestigter Schwenkhebel. Der Schwenkhebel umfasst zwei Hebelarme, wobei im Schnittpunkt der beiden Hebelarme eine Drehachse vorgesehen ist, welche einen Festpunkt bildet und ortsfest mit dem Maschinengestell verbunden ist. Der am zweiten Hebelarm angebrachte Linearantrieb ist über die Schubstange drehbeweglich mit einem Achsbolzen befestigt. Am dem Achsbolzen gegenüberliegenden Ende des Linearantriebs besteht eine weitere drehbewegliche Befestigung mit dem Maschinengestell. Durch den Linearantrieb wird mit einer den beiden Hebelarmen entsprechenden Übersetzung der Spulendorn zur Stützwalze hin oder von dieser weg bewegt.
Die Anordnung der Kraftmessung ist beidseitig des Linearantriebs möglich. Bei Betätigung des Linearantriebs wird über den Schwenkhebel die Spulhülse auf die Stützwalze gepresst. Die dabei entstehende Aufliegekraft kann durch eine entsprechende Bewegung des Linearantriebs vergrössert oder vermindert werden. Da die Kraftmessung zwischen der ortsfesten Halterung des Linearantriebs und dem Schwenkhebel vorgesehen ist, wird mit der Kraftmessung eine zur Aufliegekraft direkt proportionale Kraft gemessen. Die Kraftmessung kann als hydraulische oder mechanische Kraftmessung ausgeführt sein. Vorteilhafterweise ist die Kraftmessung als eine zwischen dem Achsbolzen und der Halterung des Linearantriebs angeordnete Kraftmessdose ausgeführt. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Bauweise, auch ist eine Kraftmessdose auf einfache Art direkt mit einer Steuerung koppelbar. In Kraftmessdosen können verschiedene Bauarten von sogenannten Kraftaufnehmern zur Anwendung kommen. Beispielsweise ist die Verwendung von Kraftaufnehmern bekannt, bei welchen die Kraft auf einen elastischen Federkörper einwirkt und diesen verformt. Die Verformung des Federkörpers wird über Dehnungsmessstreifen, deren elektrischer Widerstand sich mit der Dehnung ändert, in die Änderung einer elektrischen Spannung umgewandelt. Über einen Messverstärker werden die elektrische Spannung und damit die Dehnungsänderung registriert. Diese kann aufgrund der elastischen Eigenschaften des Federkörpers in einen Kraftmesswert umgerechnet werden. Als Federkörper werden Biegebalken, Ringtorsionsfedern oder andere Bauformen eingesetzt. In einer weiteren Bauart von Wägezellen werden Piezokeramikelemente eingesetzt. Dabei bilden sich durch die gerichtete Verformung eines piezoelektrischen Materials mikroskopische Dipole innerhalb der Elementarzellen des Piezokristalls. Die Aufsummierung über das damit verbundene elektrische Feld in allen Elementarzellen des Kristalls führt zu einer makroskopisch messbaren elektrischen Spannung, welche in einen Kraftmesswert umgerechnet werden kann. Kraftmessdosen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden heute weite Verbreitung in der Kraft- und Gewichtsmessung. Alternativ zur Anordnung der Kraftmessung zwischen dem Achsbolzen und der Halterung des Linearantriebs kann eine Kraftmessung direkt über den Achsbolzen erfolgen. Dabei ist der Achsbolzen gleichzeitig zur Funktion einer schwenkbaren Verbindung zwischen der Halterung und dem Schwenkhebel als krafteinleitendes Bauteil einer Kraftmessung ausgeführt.
Bevorzugterweise und um eine weitere Vereinfachung der Konstruktion zu erreichen Ist der Linearantrieb über die Kraftmessdose mit der Halterung verbunden. Dabei ist die Kraftmessdose in ihrer Konstruktion dafür vorgesehen, dass sie als Bestandteil einer Halterung Verwendung finden kann. Auch kann in einer weitergehenden Ausführung die Kraftmessdose drehbeweglich am Maschinenrahmen befestigt werden.
Der Linearantrieb kann als pneumatischer oder elektrischer Antrieb vorgesehen sein. Es ist jedoch von Vorteil, wenn der Linearantrieb ein elektrischer Schrittmotor ist mit einer Auflösung von weniger als 0.06 mm pro Schritt. Linearantriebe sind in vielfältiger Ausführung bekannt. Um jedoch eine möglichst genaue Regelung der Aufliegekraft der Spule auf der Stützwalze zu ermöglichen ist ein Linearantrieb mit möglichst geringer Schrittweite von Vorteil. Es hat sich gezeigt, dass bei heutigen Anordnungen der Spulvorrichtungen eine Schrittweite von weniger als 0,06 mm zu bevorzugen ist. Auch ist die Bauart des Linearantriebs derart zu wählen, dass eine manuelle Bewegung des Schwenkhebels gegen den stromlosen Linearantrieb möglich ist. Im Störungsfall kann eine manuelles Abheben der Spule von der Stützwalze notwendig sein und sollte ohne mechanische Entkoppelung des Linearantriebs erfolgen können.
In einer Bevorzugten Ausführung ist ein Antrieb des Spuldorns auf dem ersten Hebelarm angeordnet. Das zusätzliche Gewicht dieses Antriebs, welches ebenfalls die Aufliegekraft der Spulenhülse auf der Stützwalze beeinflusst kann durch die entsprechende Bewegung des Linearantriebs aufgefangen werden. Durch diesen Direktantrieb des Spuldorns anstelle eines indirekten Antriebs der Spule mit Hilfe der der Stützwalze ist eine schlupffreie Regelung der Spulgeschwindigkeit möglich. Auch entstehen weniger Verluste in Form von Reibung und mechanischer Übertragung, was zu einem geringeren Energieverbrauch des Spulenantriebs führt.
Vorteilhafterweise Ist am zweiten Hebelarm ein Handgriff mit einem Auslöseknopf zum manuellen Entspannen des Spuldorns vorgesehen. Die Spulenhülse wird auf dem Spuldorn durch eine Spreizung des Spuldorns gehalten. Durch Federkraft wird ein Durchmesser des Spuldorns vergrössert und damit die Spulenhülse geklemmt. Um nun bei einem Austausch einer vollen Spule durch eine neue Spulenhülse die volle Spule nicht gegen diese Federkraft vom Spuldorn abziehen respektive die neue Spulenhülse gegen die Federkraft auf den Spuldorn aufschieben zu müssen, ist ein entsprechender Auslöseknopf vorgesehen, welcher die Feder entspannt. Solange der Auslöseknopf gedrückt ist, kann die Spule vom Spuldorn ohne Widerstand abgezogen werden. Ebenfalls denkbar ist, dass bei einem ersten Drücken des Auslöseknopfes die Feder entspannt und bei einem zweiten Drücken des Auslöseknopfes die Feder wieder gespannt respektive frei gegeben wird. Des Weiteren dient der Handgriff auch dazu, die Spule respektive den Spulendorn manuell ohne Hilfe des Linearantriebes von der Stützwalze weg oder zu der Stützwalze hin zu bewegen. Durch eine leichte manuelle Krafteinwirkung auf den Schwenkarm oder den Handgriff kann ein Widerstandsmoment des Linearantriebs überwunden und die Spule respektive der Spuldorn auch manuell in die gewünschte Stellung gebracht werden.
Bevorzugterweise ist am Schwenkhebel ein Anschlag vorgesehen, welcher eine Auflage des Spuldorns auf der Stützwalze bei fehlender Spulenhülse verhindert. Abhängig von der Anordnung des Schwenkhebels ist am ersten oder am zweiten Hebelarm des Schwenkhebels ein vorteilhafterweise verstellbarer Anschlag vorgesehen. Die Schwenkbewegung des Spuldorns gegen die Stützwalze bis zu deren Berührung wird dadurch verhindert. Da in einem Spulvorgang der aufzuspulende Faden über die Stützwalze läuft, also von einer Oberfläche der Stützwalze geführt wird, ist es von Bedeutung, dass die Oberfläche der Stützwalze keine Beschädigungen aufweist.
Weiter wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Aufspulen eines Fadens auf eine Spulenhülse zu einer Spule mit einer Spulvorrichtung gemäss obiger Beschreibung. Die Spulvorrichtung weist ein Maschinengestell und eine Steuerung und eine im Maschinegestell drehbar gelagerte Stützwalze und einen Spuldorn auf. Die Spule liegt während des Spulvorganges auf der Stützwalze auf und der Spuldorn wird auf einem im Maschinengestell drehbar gelagerten Schwenkhebel gehalten. Der Schwenkhebel weist einen ersten Haltearm mit dem Spuldorn und einen zweiten Hebelarm mit einem Linearantrieb auf, wobei der Linearantrieb mit einer Schubstange über einen Achsbolzen mit dem zweiten Hebelarm verbunden und im Maschinengestell schwenkbar gehalten ist. Zwischen dem Achsbolzen und der Halterung des Linearantriebs im Maschinengestell ist eine Kraftmessung angeordnet. Vor dem Spulvorgang wird eine leere Spulenhülse auf den Spuldorn aufgeschoben. Anschliessend wird der Spuldorn durch den Linearantrieb über den Schwenkhebel soweit verschwenkt bis die Spulenhülse auf der Stützwalze aufliegt: Mit der Kraftmessung wird eine Aufliegekraft zwischen der Stützwalze und der Spulenhülse gemessen und durch die Steuerung wird mit dem Linearantrieb der Schwenkhebel soweit bewegt bis eine vorgegebene Aufliegekraft erreicht wird. Vorteilhafterweise wird während einer Spulreise die Aufliegekraft in einem vorbestimmten Bereich durch die Ansteuerung des Linearantriebs geregelt.
Mit Hilfe der Kraftmessung wird eine Grösse festgestellt, welche unter Berücksichtigung der maschinentechnischen Gegebenheiten direkt proportional zur Aufliegekraft ist. Dabei wird nicht die Aufliegekraft zwischen der Spule respektive Spulenhülse und der Stützwalze direkt gemessen, sondern die Kraft mit welcher sich der Linearantrieb gegen das Maschinengestell stützt. Dabei ist ein Eigengewicht vom Schwenkhebel zusammen mit einem allfällig vorhandenen Antrieb des Spuldorns sowie des Spuldorns selbst in ihrem Einfluss auf die Kraftmessung zu berücksichtigen. Die daraus auf die Kraftmessung wirkenden Kräfte verändern sich bei zunehmendem Durchmesser der Spule durch die Schwenkbewegung des Schwenkhebels und einer damit einhergehenden Veränderung einer horizontalen Distanz zwischen dem Spuldorn und dessen ortsfest angebrachten Drehachse.
Vorteilhaft ist darum wenn nach Aufschieben der Spulenhülse auf den Spuldorn der Spuldorns mit leerer Spulenhülse zur Kalibrierung einmalig verschwenkt wird. Eine derartige Kalibrierung durch ein einmaliges Hochschwenken des Spuldorns mit leerer Spulenhülse ist jeweils zu wiederholen, wenn eine andere Spulenhülse zum Einsatz kommt. Durch die Schwenkbewegung kann die Steuerung die Kräfte erkennen und in der Folge berücksichtigen. Die während des Spulvorganges gemessene Kraft ist jedoch aufgrund der Hebelwirkung und unter Berücksichtigung der entsprechenden Korrekturen aufgrund der maschinentechnischen Gegebenheiten proportional zur Aufliegekraft. Die derart gemessene Kraft wird bestimmt durch das Gewicht der Spule und die Anpresskraft der Spule auf die Stützwalze welche durch den Schwenkhebel respektive dem diesem zugeordneten Linearantrieb ausgeübt wird. Bei einer Zunahme des Durchmessers der Spule wird der Hebelarm des Schwenkhebel auf der Spulenseite von der Stützwalze weggedrückt und gleichzeitig vom entgegengesetzten Hebelarm des Schwenkhebels durch den Linearantrieb in seiner Stellung festgehalten oder zumindest in seiner Bewegung behindert. Die vorgesehene Regelung vergleicht die gemessene Kraft mit einer Soll-Grösse und korrigiert durch eine lineare Bewegung der Schubstange die Stellung des Schwenkhebels soweit, dass die gemessene Ist-Grösse der Kraft einer vorgegebenen Soll-Grösse entspricht. Damit kann erreicht werden, dass über eine gesamte Spulreise der Faden immer unter demselben Anpressdruck oder einem der Spulreise angepassten Anpressdruck auf die Spule aufgelegt wird. Ohne eine derartige Regelung würden sich über die Spulreise immer stärker verdichtete Fadenlagen auf der Spule ergeben, was sich negativ auf ein späteres Abspulverhalten in den Folgeprozessen der Fadenverarbeitung auswirkt. Weiter kann dadurch der Anpressdruck mit zunehmender Spulgrösse verringert werden, was den Vorteil hat, dass der Spulenkern nicht durch die äusseren Lagen zusammen gedrückt wird. Damit kann eine hohe Qualität und Gleichmässigkeit der hergestellten Spulen erreicht werden.
Durch den auf die Spule auflaufenden Faden erhöht sich kontinuierlich der Durchmesser der Spule, was zu einer Drehbewegung des Schwenkhebels und damit auch zu einer Änderung der Belastung der Kraftmessung führt. Die Steuerung stellt über die Kraftmessung diese Änderung fest und kann durch eine entsprechende Bewegung des Linearantriebs die vorherigen Kräfteverhältnisse wieder herstellen. Bei Erreichen eines vorbestimmten Spulendurchmessers wird die Spulung ausgeschaltet. Zusätzlich ist der aktuelle Durchmesser der Spule im Falle einer Störung des Spulbetriebes jederzeit durch die Zählung der Schritte des Linearantriebs bekannt, sodass vor der Wiederaufnahme des Betriebes aufgrund des Durchmessers entschieden werden kann ob die Spulung mit der vorhandenen angefangenen Spule weitergefahren wird oder ein Wechsel der Spule durch eine leere Spulenhülse vorteilhaft ist.
Bevorzugterweise wird bei Erreichen eines vorgegebenen Spulendurchmessers die Spulung gestoppt und die Spule durch den Linearantrieb von der Stützwalze abgehoben. Der vorgegebene Spulendurchmesser kann auf verschiedene Arten festgestellt werden. Es kann über die Spulgeschwindigkeit die Länge des aufgespulten Fadens festgestellt respektive berechnet und damit auf den aktuellen Spulendurchmesser geschlossen werden. Weiter ist es auch möglich die Auslenkung des Schwenkhebels oder die Bewegung des Linearantriebs sensorisch zu erfassen und daraus auf den Spulendurchmesser zu schliessen. Unter dem Begriff Erreichen eines vorgegebenen Spulendurchmessers kann somit auch die Vorgabe einer bestimmten Fadenlänge, Dauer einer Spulung oder Bewegung des Linearantriebs respektive Schwenkgrad des Schwenkhebels verstanden werden. Ist die Spule abgehoben kann diese manuell oder mit Hilfe eines Entnahmeautomaten vom Spulendorn abgenommen werden nachdem respektive während die Spannvorrichtung des Spuldorns manuell oder automatisch gelöst wurde. Im angehobenen Zustand kann ein Endgewicht der fertigen Spule über die Kraftmessung festgestellt werden.
Nach dem Aufschieben einer leeren Spulenhülse auf den Spuldorn und dessen Verspannung wird der Schwenkhebel durch den Linearantrieb solange bewegt bis die Spulenhülse auf der Stützwalze aufliegt und eine vorgegebene Aufliegekraft erreicht ist.
Bevorzugterweise ist eine Spulmaschine respektive eine Umspulmaschine mit einer Vorrichtung nach obiger Beschreibung ausgerüstet, was die Maschine selbst einfach in der Bedienung und kostengünstig in der Herstellung macht.
Weitere Vorteile der Erfindung sind im nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer Spulvorrichtung nach der Erfindung und
Figur 2: eine schematische Seitenansicht der Spulvorrichtung in Richtung X nach Figur 1.

Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht und Figur 2 eine schematische Seitenansicht in Richtung X der Figur 1 einer Ausführungsform einer Spulvorrichtung 1. Die Spulvorrichtung 1 umfasst einen Spuldorn 7 welcher an einem Schwenkhebel 8 drehbar gelagert ist. In der gezeigten Ausführungsform wird der Spuldorn 7 von einem ebenfalls am Schwenkhebel 8 gehaltenen Antrieb 17 in Drehung versetzt. Alternativ zu dieser Antriebsform wäre ein indirekter Antrieb des Spuldorns 7 über eine Stützwalze 3. Auf dem Spuldorn 7 wird mit Hilfe einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) eine Spulenhülse 5 drehfest gehalten. Über einen Auslöseknopf 19 welcher an einem Handgriff 18 am Schwenkhebel 8 angebracht ist, kann die Spannvorrichtung des Spuldorns 7 gelöst werden, wenn eine volle Spule 2 respektive die Spulenhülse 5 gewechselt werden muss. Der Schwenkhebel 8 ist in einer Drehachse 9 am Maschinengestellt 6 ortsfest gehalten. Der Schwenkhebel 8 besteht aus einem ersten Hebelarm 10 und einem zweiten Hebelarm 11. Am ersten Hebelarm 10 ist der Spuldorn 7 mit seinem Antrieb 17 befestigt. Am zweiten Hebelarm 11 ist über einen Achsbolzen 13 ein Linearantrieb 12 befestigt. Durch die Verbindung des Linearantriebs 12 mit dem Schwenkhebel 8 über den Achsbolzen 13 an einem äusseren Ende des zweiten Hebelarms 11 wird bei einer Bewegung des Linearantriebs 12 der Schwenkhebel 8 um die Drehachse 9 gedreht, was zur Folge hat, dass der Spuldorn 7 in seinem Abstand zur Stützwalze 3 verändert wird. Der Linearantrieb 12 ist über eine Schubstange 16 mit dem Achsbolzen 13 verbunden und auf der dem Achsbolzen 13 gegenüberliegenden Seite mit einer Halterung 14 am Maschinengestell 6 drehbar befestigt. Zwischen der Halterung 14 und dem Linearantrieb 12 ist eine Kraftmessung 15 eingefügt.
Parallel zur Spulenachse des Spuldorns 7 ist die Stützwalze 3 angeordnet, auf welcher die Spulenhülse 5 aufgrund der Schwenkbewegung 25 des Schwenkhebels 8 um die Drehachse 9 zur Anlage kommt. Die Stützwalze 3 ist durch entsprechende Supporte 27 drehbar im Maschinengestell 6 befestigt. Durch die Rotation der Spulenhülse 5 in einer entsprechenden Drehrichtung 23 wird ein an die Spulenhülse 5 angelegter Faden 4 auf die Spulenhülse 5 aufgewickelt und eine Spule 2 ausgebildet. Dabei wird über die Auflage der Spule 2 auf der Stützwalze 3 auch die Stützwalze 3 in eine Drehung in der entsprechenden Drehrichtung 24 versetzt. Während dieses Aufwickelvorganges, der sogenannten Spulreise, wird mit einer Changierung 22 der Faden 4 entlang der Spulenachse der Spulenhülse 5 hin und her bewegt. Mit Hilfe dieser Bewegungsrichtung der Changierung 22 können auf der Spulenhülse 5 verschiedenartige Wicklungen respektive Spulen 2 erzeugt werden. Durch die Bildung einer Wicklung auf der Spulenhülse 5 nimmt die Spule 2 im Durchmesser 28 zu, wodurch aufgrund der Anlage auf der Stützwalze 3 der Spuldorn 7 und damit der erste Hebelarm 10 von der Stützwalze 3 um die Drehachse 9 von der Stützwalze 3 weg geschwenkt wird. Während des Aufwickelvorganges wird der Faden 4 zwischen der Spulenhülse 5 respektive dem auf der Spulenhülse 5 bereits aufgewickelten Faden 4 und der Stützwalze 3 geklemmt, sodass sich eine eng anliegende Wicklung auf der Spulenhülse 5 ergibt. Eine dabei aufgebrachte Klemmkraft respektive Aufliegekraft 20 nimmt durch das Eigengewicht der grösser werdenden Spule 2 während eines Aufwickelvorganges ständig zu. Um eine konstante Klemmkraft gewährleisten zu können wird durch den Linearantrieb 12 der Schwenkarm 11 um die Drehachse 9 mit einer Linearbewegung 26 bewegt und dadurch über den zweiten Hebelarm 11 die Spule 2 von der Stützwalze 3 abgehoben. Dieses Abheben wird jedoch nur soweit ausgeführt dass eine vorbestimmte Klemmkraft zwischen der Spule 2 und der Stützwalze 3 bestehen bleibt. Als Reaktion auf die Klemmkraft und das Anheben der Spule 2 durch den Linearantrieb 12 ergibt sich eine Veränderung der an die Kraftmessung 15 anliegenden Kraft. Die Kraftmessung 15 wie auch der Linearantrieb 15 sind mit einer Steuerung 21 verbunden. Die mir Kraftmessung 15 gemessene Kraft ist direkt proportional zur Aufliegekraft 20 zwischen der Spule 2 und der Stützwalze 3. Damit kann durch die Steuerung 21 der Linearantrieb 15 entsprechend einer vorgegebenen Aufliegekraft 20 in Bewegung versetzt werden und die Aufliegekraft 20 auf einen konstanten Wert geregelt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.

Bezugszeichenliste

1: Spulvorrichtung
2: Spule
3: Stützwalze
4: Faden
5: Spulenhülse
6: Maschinengestell
7: Spuldorn
8: Schwenkhebel
9: Drehachse
10: Erster Hebelarm
11: Zweiter Hebelarm
12: Linearantrieb
13: Achsbolzen
14: Halterung
15: Kraftmessung
16: Schubstange
17: Antrieb
18: Handgriff
19: Auslöseknopf
20: Aufliegekraft
21: Steuerung
22: Changierung
23: Drehrichtung Spule
24: Drehrichtung Stützwalze
25: Schwenkbewegung
26: Linearbewegung
27: Support Stützwalze
28: Spulendurchmesser

Claims

Spulvorrichtung (1) zum Aufspulen eines Fadens (4) auf eine Spulenhülse (5) zur Bildung einer Spule (2), mit einem Maschinengestell (6) und mit einer Steuerung (21), mit einer im Maschinegestell (6) drehbar gelagerten Stützwalze (3) zur Auflage der Spulenhülse (5) oder Spule (2) und mit einem Spuldorn (7) zur Halterung der Spulenhülse (5), wobei der Spuldorn (7) an einem Schwenkhebel (8) gehalten ist, welcher auf einer Drehachse (9) im Maschinengestell (6) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (8) mit zwei Hebelarmen (10, 11) ausgebildet ist, wobei an einem ersten Hebelarm (10) der Spulendorn (7) für die Spulenhülse (5) und an einem zweiten Hebelarm (11) ein Linearantrieb (12) zur Bewegung des Schwenkhebels (8) um die Drehachse (9) vorgesehen sind, wobei der Linearantrieb (12) mit einer Schubstange (16) über einen Achsbolzen (13) mit dem zweiten Hebelarm (11) verbunden und im Maschinengestell (6) schwenkbar gehalten ist, und dass zwischen dem Achsbolzen (13) und der Halterung (14) des Linearantriebs (12) im Maschinengestell (6) eine Kraftmessung (15) angeordnet ist.
Spulvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessung (15) als eine zwischen dem Achsbolzen (13) und der Halterung (14) des Linearantriebs (12) angeordnete Kraftmessdose ausgeführt ist.
Spulvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (12) über die Kraftmessdose mit der Halterung (14) verbunden ist.
Spulvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (12) ein Schrittmotor ist mit einer Auflösung von weniger als 0.06 mm pro Schritt.
Spulvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (17) des Spuldorns (7) auf dem ersten Hebelarm (10) angeordnet ist.
Spulvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Hebelarm (11) ein Handgriff (18) mit einem Auslöseknopf (19) zum manuellen Entspannen des Spuldorns (7) vorgesehen ist.
Spulvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkhebel (8) ein Anschlag vorgesehen ist, welcher eine Auflage des Spuldorns (7) auf der Stützwalze (3) bei fehlender Spulenhülse (5) verhindert.
Verfahren zum Aufspulen eines Fadens (4) auf eine Spulenhülse (5) zu einer Spule (2) mit einer Spulvorrichtung (1), wobei die Spulvorrichtung (1) ein Maschinengestell (6) und ein Steuerung (21) und eine im Maschinegestell (6) drehbar gelagerten Stützwalze (3) und einen Spuldorn (7) aufweist, wobei die Spule (2) während des Spulvorganges auf der Stützwalze (3) aufliegt und wobei der Spuldorn (7) auf einem im Maschinengestell (6) drehbar gelagerten Schwenkhebel (8) gehalten wird, wobei der Schwenkhebel (8) einen ersten Haltearm (10) mit dem Spuldorn (7) und einen zweiten Hebelarm (11) mit einem Linearantrieb (12) aufweist, wobei der Linearantrieb (12) mit einer Schubstange (16) über einen Achsbolzen (13) mit dem zweiten Hebelarm (11) verbunden und im Maschinengestell (6) schwenkbar gehalten ist und zwischen dem Achsbolzen (13) und der Halterung (14) des Linearantriebs (12) im Maschinengestell (6) eine Kraftmessung (15) angeordnet ist , gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
a) vor dem Spulvorgang wird eine leere Spulenhülse (5) auf den Spuldorn (7) aufgeschoben;

b) der Spuldorn (7) wird durch den Linearantrieb (12) über den Schwenkhebel (8) soweit verschwenkt, bis die Spulenhülse (5) auf der Stützwalze (3) aufliegt;

c) mit der Kraftmessung (15) wird eine Aufliegekraft (20) zwischen der Stützwalze (3) und der Spulenhülse (5) gemessen;

d) durch die Steuerung (21) wird mit dem Linearantrieb (12) der Schwenkhebel (8) soweit bewegt bis eine vorgegebene Aufliegekraft (20) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufschieben der Spulenhülse (5) auf den Spuldorn (7) der Spuldorns (7) mit leerer Spulenhülse (5) zur Kalibrierung einmalig verschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Spulreise die Aufliegekraft (20) in einem vorbestimmten Bereich durch die Ansteuerung des Linearantriebs (12) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Spulendurchmessers (28) die Spulung gestoppt und die Spule (2) durch den Linearantrieb (12) von der Stützwalze (3) abgehoben wird..
Spulmaschine mit zumindest einer Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.