Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens
Die Erfindung betrifft eine Changiereinrichtung zum Verlegen eines Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Bei den gattungsgemaßen Changiereinrichtungen wird ein Changierfadenfuhrer innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt, um einen zulaufenden Faden auf einer Spule aufzuwickeln Der Changierfadenfuhrer wird mittels einer Antriebseinrichtung derart angetrieben, daß an jedem Ende des Changierhubes eine Umkehr der Bewegung des Changierfadenfuhrers stattfindet Hierzu ist es erforderlich, daß der Changierfadenfuhrer im Endbereich des Changierhubes bis zum Stillstand verzögert und anschließend sofort wieder beschleunigt wird Hierzu muß die Antriebseinrichtung des Changierfadenfuhrers relativ hohe Leistung zur Verzögerung und Beschleunigung des Fadenf hrers aufbringen
Aus der DE 39 07 125 ist eine Changiereinrichtung bekannt, bei welcher die Umkehr des Changierfadenfuhrers mittels eines Energiespeichers durchgeführt wird Der Energiespeicher ist in Form einer Feder ausgeführt, gegen welche der Changierfadenfuhrer anschlagt
Aus der DE 39 12 101 ist eine Changiereinrichtung bekannt, bei welcher der Changierfadenfuhrer im Umkehrbereich in einer Kuhssenbahn gefuhrt wird
Bei den bekannten Changiereinrichtungen wird die Bewegung des Changierfadenfuhrers durch mechanische Mittel umgekehrt Hierin liegt jedoch der Nachteil, daß die Bewegung des Changierfadenf hrers innerhalb des Changierhubes, insbesondere im Umkehrbereich, unstetig ist, was sich insbesondere in einem unregelmäßigen Aufbau der Spulenkanten auswirkt
Aus der EP 0 453 622 ist eine Changiereinrichtung bekannt, bei welcher der Changierfadenfuhrer mittels eines Riementriebes mit Schrittmotor angetrieben wird Zur Unterstützung der Umkehr des Changierfadenfuhrers ist ein Treibrad des Schrittmotors über ein Getriebe mit einem Torsionsstab für jede Bewegungsrichtung verbunden Diese Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, daß die zusatzlichen Ruckstellkrafte nicht durch die Kinematik des Changierfadenfuhrers aufgebaut werden, sondern durch die Drehbewegung des Schrittmotors Desweiteren besteht das Problem, daß durch das plötzliche Zuschalten der Torsionsstabe der Bewegungsablauf des Changierfadenfuhrers unstetig ist und zu unregelmäßigem Spulenaufbau fuhrt
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Changiereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß hohe Verzogerungen und Beschleunigungen des Changierfadenfuhrers in den Umkehrbereichen des Changierhubes erreichbar sind bei gleichmaßigem Bewegungsablauf des Changierfadenfuhrers
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die Beschleunigung und Verzögerung des Changierfadenfuhrers im Umkehrbereich des Changierhubes unabhängig von der Antriebseinrichtung veränderlich auszufuhren
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen definiert
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß beruhrungslos eine
Ruckstellkraft an dem Changierfadenfuhrer aufgebaut wird, die zur Verzögerung und erneuten Beschleunigung des Changierfadenfuhrers dient Die Magnetkräfte können derart ausgelegt sein, daß die Verzögerung und die Beschleunigung des
Fadenf hrers überwiegend durch die Magnetkräfte aufgebracht werden Der Vorteil einer derartigen Auslegung liegt darin, daß die Antriebseinrichtung zur Bewegung des Changierfadenfuhrers unterstutzt wird und somit eine höhere Umkehrbeschleunigung erreicht wird
Es ist jedoch auch möglich, die Magnetkräfte derart auszulegen, daß nur eine die Antriebseinrichtung entlastende Wirkung bei der Umkehr des Changierfadenfuhrers ausgeübt wird
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt dann, daß die auf den
Changierfadenfuhrer im Umkehrbereich ausgeübten Kräfte allein von dem
Abstand zwischen dem Magneten des Changierfadenfuhrers und dem Gegenmagneten abhangen Die Ruckstellkrafte sind daher reproduzierbar
Die Weiterbildung der Changiereinrichtung gemäß Anspruch 2 ist bevorzugt anwendbar, um im wesentlichen konstante Ruckstellkrafte auf den Changierfadenfuhrer auszuüben
Darüber hinaus besitzt die besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Changiereinrichtung gemäß Anspruch 3 den Vorteil, daß die Ruckstellkrafte unabhängig von der Antriebseinrichtung veränderbar sind Dies ist besonders von Vorteil, um beim Ablegen des Fadens im Kantenbereich der Spule unterschiedliche Fadenablagen durch Veränderung der Umkehr des Changierfadenfuhrers zu erreichen. So läßt sich durch Erhöhung der Magnetkraft die Verzogerungsphase und die Beschleunigungsphase des Changierfadenfuhrers im Umkehrbereich verkurzen
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 führt zu einer hohen Flexibilität der Changiereinrichtung Die Position des Changierfadenfuhrers ist in jeder Stellung innerhalb des Changierhubes durch die
Position des Rotors eines Schrittmotors bestimmt Durch die magnetisch
erzeugten Ruckstellkrafte wird gewahrleistet, daß die Impulsfolge des Schrittmotors im Umkehrbereich eingehalten werden kann Zudem muß der Schrittmotor kein erhöhtes Drehmoment aufbringen, um die Umkehr des Changierfadenfuhrers zu gewahrleisten
Bei der Bildung von Fadenspulen wird wahrend der Spulreise der Changierhub oftmals derart verändert, daß beispielsweise bikonische Spulen gewickelt werden können Hierzu ist die Changiereinrichtung gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8 besonders bevorzugt anwendbar Mittels einer Stelleinrichtung können die Positionen der Gegenmagnete an den jeweils vorgegebenen Changierhub angepaßt werden
Es ist jedoch auch möglich, eine sogenannte Atmung wahrend des Aufspulens zu realisieren Hierbei wird der Changierhub nach einer bestimmten Funktion periodisch oder nach einer vorgegebenen Impulsfolge verändert Die Positionsveranderung der Gegenmagnete erfolgt sodann synchron zu der Atmungsfünktion Die Steuereinrichtung des Changierantriebes ist dabei mit der Stelleinrichtung gekoppelt, wie mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen wird
Durch die Kopplung der Steuereinrichtung und der Stelleinrichtung lassen sich die Positionen der Gegenmagnete vorteilhaft in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Antriebseinrichtung regeln Damit lassen sich die Brems- und Ruckstellkrafte auf den Antrieb des Changierfadenfuhrers - beispielsweise die Changierfrequenz - abstimmen. Ebenso ist es möglich, beispielsweise bei einem durch Schrittmotor angetriebenen Changierfadenfuhrer die Regelung der Positionen in Abhängigkeit vom Schlupf des Schrittmotors auszuführen Damit kann vorteilhaft in jedem Hubumkehrbereich eine Korrelation zwischen Schrittfolge und Hubende hergestellt werden
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in den Endbereichen des Changierhubes jeweils ein mit dem Changierfadenfuhrer zusammenwirkender elastischer Anschlag angeordnet Damit wird bei hoher kinetischer Energie des Changierfadenfuhrers eine besonders ruck- und stoßfreie Umkehr ermöglicht Der elastische Anschlag kann hierbei als Feder oder Elastomerteil ausgebildet sein
Bei den im Stand der Technik bekannten Changiereinrichtungen wird zur Unterstützung der Hubumkehr des Changierfadenfuhrers in den Endbereichen des Changierhubes eine im wesentlichen immer gleichbleibende Brems- und Ruckstellkraft erzeugt, die auf den Changierfadenfuhrer einwirkt Diese Brems- und Ruckstellkrafte sind dabei ausschließlich von der Bewegungsenergie des Changierfadenfuhrers abhangig Das erfindungsgemaße Verfahren bietet die Möglichkeit, die Changiereinrichtung mit veränderlichen Brems- und Ruckstellkraften zu betreiben Damit laßt sich vorteilhaft der Spulenaufbau an den Spulenkanten beeinflussen Durch die von der Bewegungsenergie des Changierfadenfuhrers unabhängige Brems- und Ruckstellkrafte kann die Abbremsung und die Beschleunigung des Changierfadenfuhrers maßgeblich beeinflußt werden, was unmittelbar einen Einfluß auf die Spulenablage in den Endbereichen der Spule zur Folge hat
Um den Kantenaufbau auch bei Hubverkurzungen und Atmungen zu beeinflussen ist die Verfahrensvariante besonders von Vorteil, bei welcher die Brems- und Ruckstellkrafte in Abhängigkeit von dem Antrieb des Changierfadenfuhrers gesteuert werden
Weitere Vorteile sowie einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im folgenden naher beschrieben
Es stellen dar
Fig 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Changiereinrichtung,
Fig 2 schematische Ausbildungen der Magnete und Gegenmagnete einer Changiereinrichtung gemäß Fig 1,
Fig 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Changiereinrichtung mit Riementrieb
In Fig 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Changiereinrichtung gezeigt Hierbei ist die Changiereinrichtung einer Wickelstelle zugeordnet Die Wickelstelle besteht aus einer Spule 1, auf die ein Faden 13 aufgewickelt wird Die Spule 1 wird auf einer Hülse 15 gebildet Die Hülse 15 ist auf einer Spulspindel 14 aufgespannt Im Umfangskontakt mit der Spule 1 steht eine Andruckwalze 2 Die Andruckwalze 2 ist auf einer Welle 4 befestigt Der Antrieb der Spule 1 kann hierbei durch einen direkten Antrieb der Spulspindel 14 oder durch eine angetriebene Andruckwalze 2 erfolgen Bei einem Friktionsantrieb durch die Andruckwalze 2 ist die Welle 4 mit einem Antrieb gekoppelt. Im Fadenlauf ist der Wickelstelle die Changiereinrichtung vorgeordnet Die Changiereinrichtung besteht hierbei aus einem Changierfadenfuhrer 3, der mit einer Antriebseinrichtung 5 verbunden ist Mittels der Antrieb seinrichtung 5 wird der Changierfadenfuhrer 3 innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt Der Changierhub ist hierbei im wesentlichen gleich der Spulenlange L
Die Antrieb seinrichtung 5 kann hierbei beispielsweise auf einer mit dem Changierfadenfuhrer 3 verbundenen Fuhrungsstange und einem die Fuhrungsstange antreibenden Gelenkgetriebe bestehen Es ist jedoch auch möglich, die Antriebseinrichtung 5 durch einen Riementrieb auszubilden Hierbei ist der Changierfadenfuhrer an einem oszillierend angetriebenen Riemen gekoppelt Der Riementrieb konnte dabei aus zwei gegensinnig umlaufenden Riemen gemäß der aus DE 39 12 101 bekannten Changiereinrichtung bestehen
oder aus einem Riemen gemäß der in DE 39 07 125 beschriebenen Changiereinrichtung
Bei allen Ausgestaltungsmoglichkeiten der Antriebseinrichtung 5 ist an dem Changierfadenfuhrer 3 ein Magnet 6 befestigt In dem Ausführungsbeispiel in Fig 1 ist der Magnet 6 als Permanentmagnet ausgebildet An den Enden des Changierhubes sind außerhalb des vom Changierfadenfuhrer 3 uberstreichten Bereich des Changierhubes die Gegenmagnete 7 und 8 in der Bewegungsebene des Magneten 6 angeordnet Die Gegenmagnete 7 und 8 sind derart polarisiert, daß das Ende des Gegenmagneten, das dem Magneten des Changierfadenfuhrers zugewandt ist, den gleichen Pol aufweist wie der Magent 6 des Changierfadenfuhrers 3 Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß , sobald der Changierfadenfuhrer 3 mit seinem Magneten 6 an ein Ende des Changierhubes gelangt, die Magnetfelder des Magneten 6 und des Gegenmagneten 7 bzw 8 sich überdecken Dadurch bilden sich zwischen dem Gegenmagneten 7 bzw 8 und dem Magneten 6 magnetische Abstoßkrafte aus Diese Kräfte bewirken ein Abbremsen und ein erneutes Beschleunigen des Changierfadenfuhrers 3 in die Gegenrichtung Die Lange des Changierhubes ist durch die Antriebseinrichtung 5 vorgegeben Daher wird hierbei in erster Linie die kinetische Energie des Changierfadenfuhrers verwendet, um die Ruckstellkrafte zur Verzögerung und Beschleunigung aufzubauen Damit bleiben die Antriebskräfte, die von der Antriebseinrichtung auf den Changierfadenfuhrer 3 ausgeübt werden, im wesentlichen unverändert Die Ruckstellkrafte lassen sich allein durch Veränderung des Abstandes, der sich zwischen den Gegenmagneten 7 und 8 und dem Magenten 6 des Changierfadenfuhrers 3 am Changierhubende einstellt, verandern oder durch die Magnetkraft der Gegenmagnete 7 und 8 und des Magneten 6 einstellen Bei dem in Fig 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Changiereinrichtung sind die Gegenmagnete 7 und 8 ortsfest, so daß die Position der Gegenmagnete 7 und 8 nicht veränderbar ist Es ist jedoch auch möglich, bei der Ausführung in Fig 1 die Gegenmagnete 7 und 8 derart
anzubringen, daß ihre Positionen zur Veränderung der Ruckstellkrafte bzw zur Anpassung an einen geänderten Changierhub zu verandern sind
In Fig 2 sind schematisch zwei Ausfuhrungsbeispiele von Ausbildungen der Magnete und Gegenmagnete gezeigt, wie sie bei der erfindungsgemaßen
Changiereinrichtung gemäß Fig 1 einsetzbar waren Bei dem ersten
Ausführungsbeispiel nach Fig 2 1 weisen die Gegenmagnete 7 und 8 sowie der
Magnet 6 eine quer zur Bewegungsrichtung des Changierfadenfuhrers ausgerichtete Polarisierung auf Der am linken Ende des Changierhubes angeordnete Gegenmagnet 7 besitzt auf der zum Magneten gewandten Seite eine
Eintauchnut 24 Die Eintauchnut 24 ist derart bemessen, daß der Magnet 6 des
Changierfadenfuhrers zumindest teilweise in die Nut 24 eintaucht Dabei stehen sich der Gegenmagnet 7 und der Magnet 6 gleichpolig gegenüber In der
Eintauchnut 24 ist als Anschlag für den Magneten 6 eine Feder 22 1 angebracht
Am gegenüberliegenden Ende des Changierhubes ist der Gegenmagnet 8 ebenfalls mit einer Eintauchnut 25 und einer darin angeordneten Feder 22 2 ausgebildet
Die in Fig 2 1 gezeigte Ausbildung des Magneten und der Gegenmagnete ist besonders geeignet, um hohe an dem Changierfadenfuhrer angreifende Ruckstellkrafte zu erzeugen Damit läßt sich die Hubumkehr des Changierfadenfuhrers in relativ kurzer Zeit und kurzen Strecken ausführen
Bei der in Fig 2 2 gezeigten Ausbildung ist eine in Bewegungsrichtung ausgerichtete Polarisierung des Magneten und der Gegenmagnete vorgesehen. In den Eintauchnuten 24 des Gegenmagneten 7 und der Eintauchnut 25 des Gegenmagneten 8 sind jeweils Gummipuffer 23 1 und 23 2 angebracht, um einen unmittelbaren Anschlag zwischen den Magneten 6 und den Gegenmagneten 7 und 8 zu verhindern
Die in Fig 2 gezeigten Ausführungsbeispiele sind ohne Changierfadenfuhrer und ohne Antrieb seinrichtung beispielhaft angegeben Sie können in dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Changiereinrichtung gemäß Fig 1 eingesetzt werden
In Fig 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Changiereinrichtung gezeigt Hierbei ist die Antriebseinrichtung 5 der Changiereinrichtung durch einen Riementrieb gebildet Der Changierfadenfuhrer 3 ist an einem endlosen Riemen 20 befestigt Der Riemen 20 wird über zwei Umlenkungen 18 1 und 18 2 geführt, die in einer Ebene parallel zur Spule 1 angeordnet sind Der Antrieb des Riemens 20 erfolgt über ein Treibrad 19 Das Treibrad 19 ist mit einer Motorwelle 9 eines Schrittmotors 10 fest verbunden Der Schrittmotor 10 wird über eine Steuereinrichtung 11 gesteuert
Der Changierfadenfuhrer 3 weist einen Magneten 6 auf An den Enden des Changierhubes sind in der Bewegungsebene des Magneten 6 des Changierfadenf hrers 3 die Elektromagneten 12 und 13 angeordnet Die Elektromagneten 12 und 13 sind mit einem Steuergerat 17 verbunden Das Steuergerat 17 seinerseits ist mit der Steuereinrichtung 11 verbunden
Der Elektromagnet 12 ist mit einem Linearantrieb 14 gekoppelt und laßt sich durch den Linearantrieb 14 in seiner Position entlang einer Fuhrung 21 verstellen Der Elektromagnet 13 ist mit dem Linearantrieb 15 gekoppelt und laßt sich ebenfalls in seiner Position entlang der Fuhrung 22 verandern Die Linearantriebe 15 und 14 sind über die Stelleinrichtung 16 aktivierbar Die Stelleinrichtung 16 ist mit der Steuereinrichtung 11 verbunden
Bei dem in Fig 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Faden 13 auf der Spule 1 aufgewickelt. Hierzu wird der Faden 13 mittels des Changierfadenfuhrers 3 und der Antriebseinrichtung 5 innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt Dabei wird die Lange des Changierhubes durch die von der Steuereinrichtung 11
vorgegebene Impulsfolge des Schrittmotors bestimmt Die Elektromagneten 12 und 13, die außerhalb des Changierhubes in der Bewegungsebene des Changierfadenf hrers 3 angeordnet sind, sind aktiviert und durch das Steuergerat 17 mit einer konstanten Bestromung beaufschlagt Damit ist das von den Elektromagneten ausgebildete Magnetfeld im wesentlichen konstant Die Elektromagnete sind ebenfalls derart gepolt, daß bei sich annäherndem Magneten 6 des Changierfadenfuhrers abstoßende Kräfte zwischen dem Magneten und dem jeweiligen Elektromagneten aufgebaut werden Diese Ruckstellkrafte bewirken eine Umkehr des Changierfadenfuhrers 3 Das vom Schrittmotor aufgebrachte Moment zur Umkehr des Changierfadenfuhrers kann dadurch erheblich gemindert werden
In den Fallen, in denen der Changierhub verkürzt oder verlängert wird, erfolgt eine Positionsveranderung der Elektromagneten 12 und 13 Hierbei ist die Changierhublänge durch die Anzahl der im Schrittmotor 10 vorgegebenen Impulse bestimmt. Die Steuereinrichtung 11 gibt ein der Changierhublange entsprechendes Signal an die Stelleinrichtung 16 weiter Die Stelleinrichtung 16 wird dann zur Aktivierung der Linearantriebe 15 und 14, die erforderlichen Positionen der Elektromagneten 12 und 13 einstellen Durch diese Anordnung wird erreicht, daß trotz Changierhubanderung die unterstutzende Wirkung zur Umkehr des Changierfadenf hrers mit gleichen Ruckstellkraften beibehalten werden kann.
Um die Umkehrstrecke des Changierfadenfuhrers 3 zu verkurzen, ist es ebenfalls möglich, die Elektromagneten 12 und 13 mittels der Stelleinrichtung 16 und den Linearantrieben 15 und 14 in ihrer Position zu verandern Damit kann der Abstand, welcher sich zwischen dem Magneten 6 des Changierfadenfuhrers und den jeweiligen Elektromagneten 12 oder 13 an den Enden des Changierhubes ausbildet, verändert werden Mit kleiner werdendem Abstand erhohen sich die Ruckstellkrafte, so daß damit kürzere Umkehrstrecken des Changierfadenfuhrers erreicht werden können Die Umkehrstrecke des Changierfadenfuhrers 3 ist
hierbei der Weg, der benotigt wird, um den Changierfadenfuhrer aus seiner Fuhrungsgeschwindigkeit abzubremsen und wieder auf Fuhrungsgeschwindigkeit zu beschleunigen Damit wird zusatzlich erreicht, daß der Bereich innerhalb des Changierhubes, in welchem der Changierfadenfuhrer mit konstanter Fuhrungsgeschwindigkeit bewegt wird, möglichst weit ausgedehnt werden kann Ebenso ist es möglich, dadurch den Spulenaufbau, insbesondere im Kantenbereich der Spule, zu beeinflussen
Um die Hubumkehr des Changierfadenfuhrers und damit die Umkehrstrecke beim Fadenablegen zu beeinflussen, kann auch die Bestromung der Elektromagneten 12 und 13 durch das Steuergerat 17 derart beeinflußt werden, daß sich das
Magnetfeld der Elektromagneten 12 und 13 verändert Damit lassen sich die erzeugten Ruckstellkrafte zum Abbremsen und Beschleunigen des
Changierfadenfuhrers beeinflussen, um in den Endbereichen der Spulen eine spezielle Fadenablage zu ermöglichen So ist bekannt, daß Abschlager am Ende der Spule dadurch verhindert werden können, daß der Changierfadenfuhrer nach der Umkehr mit möglichst hoher Beschleunigung zu seiner
Fuhrungsgeschwindigkeit zurückgeführt wird Diese Ansteuerung kann dadurch erreicht werden, daß wahrend der Umkehr des Changierfadenfuhrers die Bestromung des Elektromagneten geändert wird
Die Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Changiereinrichtung in Fig 3 ist jedoch unabhängig von der Antriebseinrichtung auf jede andere Art von Antriebseinrichtung der Changiereinrichtung anwendbar
Bezugszeichenliste
Spule
Andrückwalze
Changierfadenfuhrer
Welle
Antriebseinrichtung, Riementrieb
Magnet
Gegenmagnet
Gegenmagnet
Antriebswelle
Schrittmotor
Steuereinrichtung
Elektromagnet
Elektromagnet
Linearantrieb
Linearantrieb
Stelleinrichtung
Steuergerät
Umlenkrolle
Treibrad
Riemen
Führung
Feder
Gummipuffer
Eintauchnut
Eintauchnut