Aufspulmaschine
Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Aufspulmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Aufspulmaschine ist aus der Offenlegungsschrift DE 103 03 641 Al be- kannt. Aufspulmaschinen dienen dazu, mehrere kontinuierlich zulaufende Fäden zu Spulen aufzuwickeln. Dazu werden die Fäden zunächst von einer Changiereinrichtung quer zur Fadenlaufrichtung changiert. Dazu weist die Changiereinrichtung eine der Zahl der zulaufenden Fäden entsprechende Anzahl von Fadenführern auf, die die Fäden in Changierrichtung changieren. Anschließend werden die Fäden über eine rotierende Andrückwalze geführt. Die Andrückwalze legt die Fäden jeweils auf die aufzuwickelnden ebenfalls rotierenden Spulen auf. Dabei sind mehrere Spulen fluchtend hintereinander auf einer gemeinsamen Spulspindel angeordnet. Dadurch ist es möglich, mehrere Fäden gleichzeitig aufzuwickeln.
Mit zunehmendem Spulendurchmesser muss der Abstand zwischen der Spulspindel und der Andrückwalze kontinuierlich vergrößert werden. Dies erfolgt dadurch, dass die Spulspindel auf einem Drehteller angeordnet ist, dessen Drehachse parallel zur Drehachse der Spulspindel ist. Darüber hinaus stellt der Drehteller eine zweite Spulspindel zur Verfügung, die bei vollen Spulen mit leeren Spulenhülsen bestückt und durch eine Drehung des Revolvers gegen die Spulspindel mit den vollen Spulen ausgewechselt wird.
Um beim Aufspulen den Zuwachs der Spulen zu erkennen, ist die Andrückwalze auf einem Halter montiert, der in Spulenzuwachsrichtung beweglich ausgeführt ist. Dabei wird durch eine Regeleinrichtung die Drehung des Revolvers so ange-
steuert, dass eine Ausweichbewegung des Halters durch die Revolverdrehung kompensiert wird.
In der Offenlegungsschrift DE 103 03 641 Al ist hierzu der Halter in Form einer Schwinge drehbar mit dem Gehäuse der Aufspulmaschine verbunden. Die schwingenförmigen Halter sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Allen bekannten Lösungen ist gemein, dass der Schwingenhebel in Fadenläufrich- tung gesehen schräg nach unten verläuft. Dieser Ausführungsform liegt die Zielsetzung zugrunde, über einen weiten Durchmesserbereich der Spule und damit über einen weiten Drehwinkelbereich des Rotors einen Anpresswinkel der Andrückwalze gegenüber der Spule zu erreichen, der möglichst orthogonal zur Berührtangente ist. Dies hat jedoch zur Folge, dass bereits geringe Ausweichbewegungen der Schwinge den Faden quer zur Fadenlaufrichtung und zur Changierrichtung auslenken. Es wurde erkannt, dass diese Auslenkbewegung zu veränder- liehen und somit zu ungünstigen Reibungs- und Führungsverhältnissen in den von der Changiereinrichtung geführten Changierfadenführern führt; im Extremfall auch zu einem Herausspringen des Fadens aus dem Changierfadenführer.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Aufspulmaschine der vorgenannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Auslenkbewegung der Andrückwalze möglich ist,, ohne dabei eine Änderung der Fadenführungsrichtung im Changierfadenführer zu bewirken.
Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch eine Aufspulmaschine gelöst, bei der der Vektor der Ausweichbewegung der Andrückwalze aus ihrer mittleren Arbeitsstellung parallel oder nur unter einen kleinen Winkel zur Laufrichtung des Fadens, die er im Bereich zwischen der Changierung und der Andrückwalze aufweist, erfolgt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Fäden auch bei unterschiedlichen Stellungen der Andrückwalze unter den gleichen Ein- und Auslaufverhältnissen in die Changierfadenführer ein- und auslaufen.
Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der Winkel, unter dem die Andrückwalze auf den Spulenumfang gedrückt wird, für die Qualität der Spule und des aufgespulten Fadens weniger entscheidend ist als der Ein- und Auslaufwinkel des Fadens in dem Fadenführer der Changierung. Diese Erkenntnis hat es letzt- endlich ermöglicht, die Geometrie nach den nunmehr geänderten Gesichtspunkten zu optimieren. Der Berührwinkel zwischen Spule und Andrückwalze bleibt als untergeordnetes Optimierungskriterium bestehen. Damit sind mit der erfindungsgemäßen Geometrie trotzdem Winkel, unter denen die Andrückwalze auf den Spulenumfang gedrückt wird, möglich, die sich im Verlauf des Aufspulens nur in einem kleinen Bereich ändern.
Aufgrund des flachen Verlaufes der Cosinusfunktion im Bereich von 0° sind erfindungsgemäße Ausführungsformen mit kleinen Einlaufwinkeln von bis zu 10° im Sinne der Erfindung.
Ist beispielsweise der Schwingenhebel nach dem Stand der Technik in seiner Mittelstellung um 30° gegenüber der Fadenlaufrichtung geneigt, so führt eine Ausweichbewegung der Andrückwalze dazu, dass der Faden um 13% der Ausweichbewegung ausgelenkt wird. Eine Ausweichbewegung der Andrückwalze führt bereits bei 10° Einlaufwinkel nur noch zu 1,5% Auslenkung. Dies stellt gegenüber den oben genannten 13% Auslenkung eine beträchtliche Verbesserang dar. Kleinere Einlaufwinkel unter 5° oder besser unter 2° treffen mit einer Auslenkung nahe 0% den Erfindungsgedanken besser und werden daher präferiert.
Durch Variation der Aufspulmaschinengeometrie, insbesondere des Abstandes zwischen Drehteller und Schwinge, lässt sich erreichen, dass die Berührtangente zwischen Andrückwalze und Spule im Laufe des Aufspulvorganges nur um einen geringen Betrag von der Waagerechten abweicht. Dies sind plus oder minus 20°, in einer bevorzugten Ausfuhrungsvariante plus oder minus 10°.
In einer bevorzugten Ausführangsform der Erfindung wird die Andrückwalze in einer Schwinge geführt, deren Drehpunkt in der Höhe des Auflaufpunktes des Fadens auf die Andrückwalze und damit der Drehachse der Andrückwalze angeordnet ist. Kleine Änderungen des Auslenkwinkels der Schwinge fuhren zu ver- nachlässigbar kleinen Auslenkungen des Fadenlaufes quer zur Changierung, da der Kreisbogen der Schwingenbewegung im Vergleich zum Betrag der Ausweichbewegung sehr groß ist, so dass die Bewegungsbahn der Ausweichbewegung in guter Näherung als geradlinige Bewegung betrachtet werden kann. Die Anordnung des Drehpunktes der Schwinge in Höhe des Auflaufpunktes des Fa- dens auf die Andrückwalze wird durch den Stand der Technik nicht nahegelegt, da nach dem Stand der Technik die Changierung an einem auskragenden Träger direkt am Gehäuse befestigt ist. Somit ist es für einen mit der Konstruktion einer Aufspulmaschine betrauten Fachmann nahe liegend, die Schwinge mit dem auskragenden und oberhalb der Spule angeordneten Träger der Changierung be- ziehungsweise mit einem zweiten eigenen Träger über der Andrückwalze zu verbinden. Dadurch ergibt sich nach dem Stand der Technik in logischer Folge, dass der Schwingenhebel in Fadenlaufrichtung gesehen schräg nach unten verläuft.
Der Hebelarm der erfindungsgemäßen Schwinge wird durch die Verbindungslinie zwischen dem Drehpunkt der Andrückwalze und dem Drehpunkt der Schwinge definiert. Der Bewegungsvektor der Ausweichbewegung der Andrückwalze ist senkrecht zum Hebelarm. Da nun die Fadenlaufebene annähernd parallel zur Ausweichbewegung der Andrückwalze ist, folgt daraus, dass der Auflaufpunkt des Fadens auf die Andrückwalze sich in etwa auf der oben beschriebenen Linie des Hebelarms befindet. Daraus folgt, dass die erfindungsgemäße Anforderung, dass der Winkel α nahe 0° sein soll, durch eine Anordnung erfüllt wird, bei der die Drehachse der Schwinge und die Drehachse der Andrückwalze in Fadenlaufrichtung gesehen etwa in gleicher Höhe angeordnet sind. Dies heißt, dass bei einem senkrechten Fadenlauf die Drehachsen horizontal in einer Ebene angeordnet sind. Es ergibt sich aus den geometrischen Zusammenhängen, dass eine Schwinge mit einem möglichst langen Hebalarm zu einer Ausweichbewegung mit geringer
Änderung des Einlaufwinkels fuhrt und damit zu bevorzugen ist, um den erfindungsgemäßen Bereich des Einlaufwinkels nicht zu verlassen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Andrückwalze drehbar in einem Schlitten gelagert, der mittels einer Linearführung mit dem Gestell verbunden ist. Dabei bilden der Vektor des Bewegungsfreiheitsgrades des Schlittens und die Laufrichtung des Fadens einen Winkel nahe 0°.
Ein Ausfuhrungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Aufspulmaschine,
Fig. 2 die Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform einer gemäßen Aufspulmaschine.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Aufspulmaschine in der Vorderansicht dar- gestellt. Von einer hier nicht dargestellten oberhalb der Aufspulmaschine angeordneten Fadenerzeugungsanlage wird eine Fadenschar 1, die in dieser Ansicht als ein Faden 1 dargestellt ist, kontinuierlich zugeführt. Wenn in dieser Beschreibung von einem Faden 1 gesprochen wird, so gilt dies sinngemäß auch für mehrere, in der Zeichnungsebene hintereinander angeordnete Fäden 1. Der zulaufende Faden 1 wird zunächst von einem Changierfadenführer 4.2, der von einer Changiereinrichtung 4.1 in Richtung der Zeichenebene hin und her changiert wird, geführt. Die Changiereinrichtung 4.1 ist mit einem Changiergehäuse 3 verbunden, das auskragend an dem Gehäuse 2 der Aufspulmaschine montiert ist. Anschließend wird der changierte Faden über eine Andrückwalze 5 geführt. Die Umfangsge- schwindigkeit der Andrückwalze 5 entspricht der Fadengeschwindigkeit. Die O- berfläche der Andrückwalze 5 ist so beschaffen, dass der Faden auf die Andrück-
walze 5 ohne abzurutschen aufgelegt wird und nach etwa einer viertel Umdrehung auf die Spule 6 aufgelegt wird. Die Spule 6 ist auf einer rotierenden Spulspindel 7.1 aufgespannt. Durch den zulaufenden Faden 1 wächst die Spule 6 in ihrem Durchmesser an. Dieser Durchmesserzuwachs wird nun wie nachfolgend be- schrieben ausgeglichen.
Die Andrückwalze 5 ist mittels einer Schwinge 10 an einem auskragenden, mit dem Gehäuse 2 verbundenen Träger 9 drehbar befestigt. Um eine möglichst gute Annäherung an eine geradlinige Ausweichbewegung der Schwinge zu erreichen, ist die Schwingenlänge möglichst groß gewählt. Ein zuwachsender Durchmesser der Spule 6 führt zunächst zu einem Ausweichen der Andrückwalze 5. Es werden jedoch bereits geringe Ausweichbewegung der Andrückwalzen 5 durch einen Sensor 11 erkannt und einem Steuergerät 18 zugeführt. Dieses Steuergerät 18 steuert den Drehteller 8 an, der die Spulspindel 7.1 in der dargestellten Drehrich- tung weiter dreht. Dadurch kann die Andrückwalze 5 wieder in ihre Ausgangslage geführt werden. Das Steuergerät 18 wird so betrieben, dass die Abweichungen der Andrückwalze 5 von ihrer Ausgangslage möglichst gering sind. Diese Anforderung ergibt sich aus der Notwendigkeit, den Abstand zwischen dem Changierfa- denführer 4.2 und dem Auflaufpunktes Fadens 1 auf die Andrückwalze 5 mög- liehst konstant zu halten.
Der Drehteller 8 wird während des weiteren Aufspulvorganges allmählich durch die Steuerrichtung 18 so lange weiter gedreht, bis der Enddurchmesser der Spule 6 erreicht ist. Daraufhin wird der Drehteller 8 bis zur Vollendung einer halben Umdrehung weiter gedreht, so dass der zulaufende Faden 1 über eine auf die Wechselspulspindel 7.2 aufgespannte Hülse geführt, von in dieser mitgenommen und aufgespult wird. Die volle Spule auf der sich nun unten befindlichen Spulspindel 7.1 kann nun abgenommen und durch eine Leerhülse ersetzt werden. Abweichend von der in Figur 1 dargestellten Richtung kann der Drehteller 8 prinzi- piell auch in entgegengesetzter Richtung weitergedreht und gewechselt werden.
Die Drehachse 12 der Schwinge 10 und die Achse der Andrückwalze 5 sind hier in Fadenlaufirichtung gesehen in annähernd gleicher Höhe angeordnet. Aufgrund, der geometrischen Verhältnisse folgt daraus, dass auch der Auflaufpunkt des Fadens 1 auf die Andrückwalze 5 in gleicher Höhe ist. Dies hat zur Folge, dass bei einer oben beschriebenen Bewegung der Andrückwalze der Faden, der über die Andrückwalze geführt wird, nur um einen sehr kleinen Betrag quer zu seiner Laufrichtung ausgelenkt wird. Die Bewegungsrichtung der Andrückwalze 5 im Bereich des Auflaufpunktes des Fadens 1 auf die Andrückwalze 5 ist durch den Vektor 13.1 dargestellt, wobei der Vektor 13.1 senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der Drehachse 12 der Schwinge 10 und der Achse der Andrückwalze 5 ist. Der Winkel α zwischen der Parallelen 13.2 zum Vektor 13.1 und dem Faden 1 ist sehr, klein, bevorzugt 0° (aus zeichnerischen Gründen ist α hier etwas größer als im erfindungsgemäß bevorzugten Bereich dargestellt). Dadurch wird der Faden bei einer Bewegung der Schwinge 10 nicht oder nur sehr gering seitlich aus- gelenkt. Wäre der Betrag des Winkels α deutlich größer, beispielsweise wie aus dem Stand der Technik bekannt 30 Grad, so würden schon geringe Bewegungen der Schwinge 10 zu einer seitlichen Auslenkung des Fadens 1 führen. Dabei würden sich die Bedingungen, unter denen der Faden 1 durch den Changierfadenführer 4.2 geführt wird, verändern.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine dargestellt. Die Beschreibung zu Figur 2 beschränkt sich nur auf die Elemente, die von der Figur 1 abweichen.
In dieser alternativen Ausführungsform ist die Andrückwalze 5 an einem Schlitten 15, der in vertikaler Richtung bewegbar an einem Träger 14 angebracht ist, drehbar befestigt. Auch hier erfasst ein Sensor 16 die Abweichung des Schlittens 15 von seiner mittleren Positionen. Die Schlitteribewegungsachse 17.1 zeigt die Bewegungsrichtung des Schlittens 15. die Parallele 17.2 zur Schlittenbewegungsach- se 17.1 verläuft durch in den Auflaufpunktes des Fadens 1 auf die Andrückwalzen 5 und schließt den Winkel α mit dem zulaufenden Faden 1 ein. Auch hier ist der
Winkel α sehr klein, bevorzugt um 0°, um ein seitliches Auswandern des Fadens bei einer Bewegung des Schlittens 15 zu minimieren.
Bezugszeichenliste
1 Faden
2 Gehäuse
3 Changiergehäuse
4.1 Changiereinrichtung
4.2 Changierfadenführer
5 Andrückwalze
6 Spule
7.1 Spulspindel
7.2 Wechselspulspindel
8 Drehteller
9 Träger
10 Schwinge
11 Sensor
12 Drehpunkt
13.1 Vektor
13.2 Parallele
14 Träger
15 Schlitten
16 Sensor
17.1 Vektor der Schlittenbewegungsachse
17.2 Parallele
18 Steuereinrichtung
19 Berührtangente α. Winkel