WO2017190984A1

WO2017190984A1 - Aufspulmaschine und verfahren zu deren betrieb

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Publication number: WO2017190984A1
Application number: PCT/EP2017/059777
Authority: WO
Inventors: Rainald Voss
Original assignee: Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-09
Also published as: CN109153526A; JP2019516640A; CN109153526B; DE112017002313A5; JP6918016B2

Abstract

Bei bekannten Aufspulmaschinen zur Aufwicklung mehrerer Fäden zu Spulen auf einer auskragend gelagerten Spulspindel in Schmelzspinnanlagen ergibt sich in vielen Belastungsfällen das Problem, dass eine Kraft zwischen den Oberflächen der Spulen und einer auf diesen Oberflächen aufliegenden Andrückwalze nicht für alle Positionen entlang der Achse der Spulspindel im Verlauf einer Spulreise gleich bleiben. Um diesem Problem entgegenzuwirken wird ein zwischen einem Spannfutter (12) der Spulspindel und einem Spulenrevolver (8) angeordnetes sogenanntes Kragenlager (20) mittels eines Stellmittels (25.1) während der Spulreise aktiv verstellt. Die Verstellung erfolgt dabei derart, dass die Achsen der Andrückwalze und des Spannfutters (12) während einer kompletten Spulreise parallel zueinander liegen, so dass die Kraft zwischen den Oberflächen der Spulen (7) und der Andrückwalze an jeder axialen Position der Spulspindel und zu jeder Zeit während einer Spulreise gleich bleiben. So wird ein besonders gleichmäßiger und gleicher Spulenaufbau aller Spulen erreicht, welche gleichzeitig auf einer Spulspindel aufgewickelt werden.

Description

Auf Spülmaschine und Verfahren zu deren Betrieb

Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine zum Aufwickeln von Fäden zu mehreren Spulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein zugehö- riges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnpro- zess werden die Fäden einer Spinnposition gemeinsam parallel zu Spulen aufgewickelt. Hierzu werden Aufspulmaschinen verwendet, die pro Faden jeweils eine Wickelstelle aufweisen und die parallel zu den Wickelstellen eine einseitig gelagerte Spulspindel aufweisen. Derartige Spulspindeln sind auskragend an einem Spindelträger angeordnet, so dass die am Umfang der Spulspindeln gewickelten Spulen nach Fertigstellung von dem freien Ende der Spulspindel abnehmbar sind. Eine derartige Spulspindel ist beispiels- weise aus der DE 103 06 666 A9 bekannt. Der Prozess vom Start des Auf- wickelns der Fäden auf Spulhülsen bis zur Fertigstellung der Spulen wird Spulreise genannt.

Die bekannte Spulspindel weist ein Spannfutter auf, an dessen Umfang ein Spannmantel mit einer Klemmeinrichtung zur Aufnahme der Spulhülsen angeordnet ist. Das Spannfutter ist hohlzylindrisch ausgeführt und weist in einem Längenabschnitt eine Nabe auf, die mit einer Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle ist lagerseitig mit einem Antrieb kuppelbar und am auskragenden Ende mit der Nabe des Spannfutters verbunden. Das Ge- wicht des Spannfutters wird zum einen über eine Lagerung der Antriebswelle des Spannfutters aufgenommen, die an zwei axial versetzten Positionen innerhalb eines feststehenden Spindelträgers ausgebildet ist. Der Spin- delträger besteht aus einem auskragenden Teil und einem senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt, wobei ein freies Ende des auskragenden Teils des Spindelträgers in das Innere des Spannfutters hineinragt. Dieser auskragende Teil des Spindelträgers wird in dieser Schrift auch als Hohlträ- ger bezeichnet. Eine zweite Lagerung des Spannfutters erfolgt mittels eines Stützlagers, welches auch Kragenlager genannt wird. Dieses Kragenlager ist am äußeren Umfang des Spannfutters angeordnet und stützt sich mit seinem Außenring an dem senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitts des Spindelträgers ab. Zwischen dem Kragenlager und dem Spindelträger ist eine Feder angeordnet, die eine solche Steifigkeit aufweist, dass sich das Spannfutter während einer Spulreise parallel absenkt. Die parallele Absenkung des Spannfutters bei größer werdenden Spulen und somit größer werdenden Gewichts auf das Spannfutter in Richtung der Schwerkraft ist notwendig, um einen gleichmäßigen und auch gleichen Spulenaufbau bei allen Spulen zu erreichen, welche auf einer Spulspindel aufgewickelt werden. Mit paralleler Absenkung ist gemeint, dass sich eine mittlere Achse des Spannfutters während der Spulreise nicht neigt, sondern nur nach unten absinkt. So wird garantiert, dass zwischen den Spulenoberflächen und einer diese Spulenoberflächen berührende Andrückwalze immer eine gleiche An- presskraft herrscht. Diese Anpresskraft hat einen wesentlichen Einfluss auf den Spulenaufbau.

Die feste Charakteristik der Feder führt nur bei einem einzigen Belastungsfall zu einer parallelen Absenkung des Spannfutters. Ein Belastungsfall be- inhaltet dabei alle Parameter, welche die Absenkung während der Spulreise beeinflussen, wie zum Beispiel die Belegung der Wickelstellen, das Spu- lenendgewicht, die Aufwickelgeschwindigkeit, usw. Werden zum Beispiel mehrere Fäden gefacht, so dass nicht alle Wickelstellen mit einer Spule be- legt sind, so kann keine parallele Absenkung mehr erfolgen, wenn die Feder nicht auf eben diesen Fall ausgelegt ist.

Nicht nur bei unterschiedlicher Belegung des Spannfutters aufgrund einer Fachung von Fäden, sondern auch bei unterschiedlichen Spulenendgewich- ten, führen verschiedene Federcharakteristiken zu optimalen Ergebnissen in Bezug auf die parallele Absenkung des Spannfutters.

Des Weiteren wird im Allgemeinen bei der Wahl der Feder ein Kompro- miss eingegangen werden müssen. Mittels der gewählten Federcharakteristik wird es nicht möglich sein, zu jeder Zeit der Spulreise eine exakt parallele Absenkung zu erreichen. Vielmehr wird es während der Spulreise zu kleinen, möglicherweise veränderlichen Abweichungen von der exakt parallelen Absenkung kommen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Aufspulmaschine und ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzustellen, mittels welcher für alle denkbaren Belastungsfälle und für die komplette Spulreise eine parallele Absenkung des Spannfutters erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem zwischen Kragenlager und Spindelträger zumindest ein aktives Stellmittel angeordnet ist, mittels welchem das Spannfutter radial verschiebbar ist. Mittels einer solchen aktiven Absenkung des Spannfutters ist zu jeder Zeit der Spulreise für alle denkbaren Belastungsfälle eine parallele Ausrichtung der beiden Achsen des Spannfutters und der Andrückwalze umsetzbar. Die Absenkung des Spannfutters kann somit exakt parallel erfolgen, egal ob alle Wickelstellen belegt sind oder nicht. Es spielt auch keine Rolle, was für eine Art von Faden aufgewickelt wird. Aufgrund der Parallelität der beiden Achsen des Spannfutters und der Andrückwalze sind die Kräfte zwischen der Andrückwalze und allen auf dem Spannfutter verteilt angeordneten Spulen gleich und zu jeder Zeit genauso groß, wie es für den gewünsch- ten/optimalen Aufbau der Spulen notwendig ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das aktive Stellmittel mit einer Steuerungseinrichtung verknüpft, so dass Stellbefehle zur Lageänderung von der Steuerungseinrichtung an das Stellmittel übertragbar sind. Aufgrund dieser Verknüpfung ist eine Automatisierung der parallelen Absenkung möglich. In der Steuerungseinrichtung sind dazu die Informationen vorhanden, mittels welcher die notwendigen Stellbefehle ermittelt werden können. Vorzugsweise ist das Stellmittel gelenkig am Spindelträger gehalten, so dass keine Verspannungen im Stellmittel selbst auftreten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Stellmittel fest mit dem Außenring des Kragenlagers verbunden. So ist eine statisch bestimmte Lagerung des Kragenlagers erreichbar und die Kraft vom Stellmittel wirkt immer senkrecht auf dieses Kragenlager. Auf diese Weise ist das Kragenlager genau in die gewünschte Position führbar.

Bevorzugter Weise weist das Stellmittel eine Gewindespindel auf. Eine sol- che Gewindespindel ist einfach und günstig herstell- bzw. beschaffbar und ermöglicht trotzdem eine sehr genaue Einstellung der Verfahrwege des Stellmittels. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Kragenlager und dem Stellmittel ein Dämpfungsmittel angeordnet. Ein solches Dämpfungsmittels könnte als Dämpfungsring ausgeführt sein und wirkt sich positiv auf das Schwingungs verhalten der gesamten Aufspulma- schine und insbesondere des Spannfutters aus. So ist die Aufspulmaschine in einem größeren Geschwindigkeitsbereich betreibbar ohne dass untole- rierbare Schwingungszustände auftreten. Es können sehr große Aufspulgeschwindigkeiten erreicht werden, die den heutigen Anforderungen an die Produktivität der Schmelzspinnanlagen genügen. Der Dämpfungsring steht nicht im Widerspruch zu der oben beschriebenen festen Verbindung zwischen Stellmittel und Kragenlager. Diese feste Verbindung kann einen solchen Dämpfungsring beinhalten.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein weiteres Stellmittel zwi- sehen Kragenlager und Spindelträger derart angeordnet ist, dass sich zwischen den beiden Angriffspunkten der Stellmittel am Kragenlager ein Winkel ausbildet. So ist es möglich eine parallele Absenkung des Spannfutters genau in Richtung der Schwerkraft zu ermöglichen, ohne dass eines der Stellmittel genau in Richtung der Schwerkraft wirkt. Bei Verwendung eines sogenannten Revolverspulkopfes ist das notwendig, da sich die Wirkrichtung der Stellmittel im Verlauf einer Spulreise verändert. Ist die Aufspulmaschine als Revolverspulkopf ausgeführt, so wird der Spindelträger durch einen Spulenrevolver gebildet, welcher zwei Spulspindeln außermittig aufnimmt, welche sich abwechselt in einer Betriebsposition zum Aufwickeln der Fäden befinden. Beim Anwachsen der Spulendurchmesser dreht sich der Spulenrevolver, so dass die Andrückwalze in einem begrenzten geometrischen Hubbereich gehalten werden kann. Da die Stellmittel am Spulenrevolver gelagert sind, verändert sich deren Wirkrichtung, wenn sich der Spu- lenrevolver dreht. Aufgrund des Winkels zwischen den Stellmitteln ist zu jeder Zeit der Spulreise eine resultierende Kraft von den Stellmitteln auf das Spannfutter erzeugbar, welche in Richtung der Schwerkraft wirkt. Der Winkel weist vorteilhafterweise einen Wert zwischen 45° und 135° auf. In diesem Winkelbereich lässt sich ein optimaler Kompromiss zwischen der notwendigen Verstellkraft der einzelnen Stellmittel und des möglichen Verstellbereiches finden. Mit Verstellkraft ist die Kraft gemeint, welche von den Stellmitteln aufgebracht werden muss, um das Spannfutter um einen gewünschten Wert zu verschieben. Je größer die notwendige Verstellkraft ist, desto stabiler müssen die zugehörigen Stellmittel ausgebildet sein. Der Verstellbereich beinhaltet alle möglichen Positionen, die das Kragenlager bei vorgegeben maximalen Verfahrwegen der Stellmittel einnehmen kann. Bei einem Winkel zwischen 90° ergibt sich der größtmögliche Verstellbe- reich. Ist der Winkel kleiner, so verringert sich zwar die notwendige Verstellkraft pro Stellmittel, dafür verringert sich aber der Verstellbereich.

Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, indem das Spannfutter während des Aufwickeins der Fä- den mittels eines zwischen dem Kragenlager und dem Spindelträger angeordneten, aktiven Stellmittels radial verschoben wird. Mittels dieser aktiven Verschiebung wird die Neigung des Spannfutters beeinflusst. Aufgrund der größer werdenden Spulengewichte während einer Spulreise ändert sich die Belastung auf das Spannfutter und die Achse des Spannfutters könnte dadurch ungewünschte Winkel zur Achse der Andrückwalze annehmen, wenn nicht die aktive Verschiebung des Kragenlagers erfolgen würde. Im Normalfall ist eine Parallelität der beiden Achsen von Andrückwalze und Spannfutter erwünscht, so dass die Kraft von der Andrückwalze auf die Spulenoberflächen gleich bleibt, was zu einem guten Spulenaufbau aller axial auf einem Spannfutter verteilten Spulen führt. Die aktive Verstellung ermöglicht es diese Parallelität zu jeder Zeit der Spulreise sehr genau einzustellen, was bei einem passiven System kaum möglich ist. Des Weiteren kann diese Parallelität für eine Vielzahl von Belastungsfällen eingestellt werden, welche sich zum Beispiel in der Belegung der Wickelstellen oder der Art des Fadens oder bezüglich des Zieldurchmessers der Spulen unterscheiden.

In einer Ausführungsform der Erfindung folgt die Verschiebung des Spannfutters einer vorgegebenen Weg-Zeit Kurve. Das Stellmittel wird somit gesteuert. Die Weg-Zeit Kurve liegt in der Steuereinrichtung vor und liefert zu jeder Zeit der Spulreise einen Wert für die Position, auf welche das Stellmittel eingestellt wird. Die Weg-Zeit-Kurve wird im Vorhinein im Hinblick auf die parallele Absenkung des Spannfutters bestimmt. Dies kann entweder mithilfe von Berechnungen auf Basis bekannter Belastungsfälle, empirisch oder mittels einer Kombination beider Verfahren erfolgen. Eine solche Steuerung des Stellmittels ist sehr unanfällig gegenüber Fehlern während des Prozesses des Aufwickelns der Fäden. Anderseits weist eine solche Steuereinrichtung im Allgemeinen ein gewisses Potenzial in Bezug auf die Genauigkeit auf, wenn der Aufwand zur Bestimmung der Weg-Zeit Kurve in einem akzeptablen Rahmen bleiben soll.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist deswegen eine Re- gelung des Stellmittels vorgesehen. Dabei wird eine Kraft zwischen der Andrückwalze und den Spulen an zwei axial versetzten Positionen gemessen, und die Verschiebung des Spannfutters erfolgt derart, dass die beiden gemessenen Kräfte über eine komplette Spulreise annähernd gleiche Werte aufweisen. Bei der Regelung ist keine aufwendige Bestimmung von Weg- Zeit Kurven notwendig. Des Weiteren ist trotzdem eine sehr genaue, parallele Absenkung des Spannfutters für alle Belastungsfälle möglich. Mittels der oben dargestellten Vorrichtungs- und Verfahrensmerkmale ist es möglich, sowohl teilverstreckte wie vollverstreckte Fäden besonders wirtschaftlich mit einer hohen Qualität der erzeugten Spulen aufzuwickeln. Dies gilt auch für andere Arten von Fäden wie z.B. die sogenannten gekräuselten BCF-Fäden für Teppichanwendungen.

Die erfindungsgemäße Aufspulmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig.l schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine

Fig.2 schematisch eine Vorderansicht auf einen Spulenrevolver eines

Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine

Fig.3 schematisch eine Seitenansicht auf eine Spulspindel eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine im Schnitt

In Fig. l ist schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine dargestellt. Sofern nicht explizit anders erwähnt, werden in allen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Aufspulmaschine weist einen Spulenrevolver 8 auf, der in einem Maschinengestell 2 drehbar gelagert ist. An dem Spulenrevolver 8 ist eine Spulspindel 1 1.1 auskragend gehalten. An dem Spulenrevolver 8 ist eine zweite um ca. 180° versetzt angeordnete zweite Spulspindel 1 1.2 gehalten. Der Spulenrevolver 8 dient insofern als Spindelträger sowohl für die erste Spulspindel 1 1.1 wie auch für die zweite Spulspindel 1 1.2.

Jeder Spulspindel 1 1.1 bzw. 1 1.2 ist an ihrem Antriebsende bzw. Lagerende ein Spindelantrieb 10.1 bzw. 10.2 zugeordnet. Der Spulenrevolver 8 ist mit einem Drehantrieb 9 gekoppelt, wobei die Antriebsmittel zur Bewegung des Spulenrevolvers 8 innerhalb des Maschinengestells 2 hier nicht näher dar- gestellt sind. An den frei auskragenden Abschnitten der Spulspindel 1 1.1 und 1 1.2 sind mehrere Spulhülsen 6 hintereinander zur Aufnahme von Spulen 7 aufgespannt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Situation befindet sich die Spulspindel 1 1.1 einem Betriebsbereich, um mehrere Fäden 1 zu Spulen 7 zu wi- ekeln. Die Aufspulmaschine ist im Betriebszustand dargestellt, so dass an der Spulspindel 1 1.1 mehrere Spulen 7 gehalten sind.

In dem Betriebsbereich wirkt die Spulspindel 1 1.1 mit einer drehbar gelagerten Andrückwalze 5 zusammen, die während des Wickeins der Fäden 1 am Umfang der Spulen 7 anliegt, wobei sich eine Kraft zwischen der Andrückwalze 5 und den Spulenoberflächen ausbildet.

Der Andrückwalze 5 ist im Fadenlauf eine Changiereinrichtung 4 vorgeordnet, durch welche die Fäden 1 zur Bildung von Kreuzspulen jeweils hin- und hergeführt werden. Die Fäden 1 werden durch mehrere einen Einlauf bildende Kopffadenführer 3 geführt.

Der Spulenrevolver 8 ist in dem Maschinengestell 2 der Aufspulmaschine drehbar gelagert und wird durch den Drehantrieb 9 gedreht. Der Drehan- trieb 9 dient dazu, den Spulenrevolver 8 in dem Sinne zu drehen, dass der Achsabstand zwischen der Andrückwalze 5 und der Spulspindel 1 1.1 oder 1 1.2 bei wachsendem Spulendurchmesser im Normalbetrieb bei Anliegen der Andrückwalze 5 an der Spulenoberfläche vergrößert wird. Die Steuerung des Spulenrevolvers 8 erfolgt hierbei abhängig vom Durchmesser der Spulen 7 mittels einer Steuerungseinrichtung 29. Die Andrückwalze 5 ist mit ihrer Achse an einem Walzenträger drehbar gelagert. Der Walzenträger ist an dem gegenüberliegenden Ende schwenkbar mit dem Maschinengestell 2 über ein Schwenklager verbunden. Somit kann die Andrückwalze 5 eine Bewegung in radialer Richtung zu den Spulen 7 ausführen. An dem Walzenträger ist ebenfalls die Changiereinrichtung 4 befestigt. Damit ist gewährleistet, dass bei Bewegung der Andrückwalze der Abstand zwischen der Andrückwalze und der Changierung unverändert bleibt. In dem Schwenklager ist ein Sensor angeordnet, der mit der Steuerungseinrichtung 29 verbunden ist. Der Sensor dient dazu, die Bewegung der Andrückwalze bzw. des Walzenträgers zu erfassen und bei Abweichung aus einer definierten Sollposition ein Signal zu erzeugen, welches der Steuerungseinrichtung 29 aufgegeben wird, so dass mittels dieser eine Drehung des Spulenrevol- vers 8 mittels des Drehantriebs 9 initiiert wird. Entsprechende Signale werden dabei von der Steuerungseinrichtung 30 zum Drehantrieb 9 übertragen.

Durch das Anwachsen der Spulen 7 während des Aufwickeins, vergrößert sich die Belastung auf ein Spannfutter 12, welches Teil der Spulspindel 1 1.1 ist und dazu dient die Spulhülsen 6 aufzunehmen auf welchen die Fäden 1 zu Spulen 7 aufgewickelt werden, was insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. Um trotzdem an jeder Spule, egal an welcher Position der Spulspindel 1 1.1 sie sich befindet, die gleiche Kraft zur Andrückwalze 5 hin beizubehalten, muss das Absenken des Spannfutters 12 aufgrund der größer werdenden Belastung parallel erfolgen. So bleiben die Achsen der Andrückwalze 5 und des Spannfutters 12 immer parallel zueinander. Da die Andrückwalze 5 beidseitig gelagert ist, ist der Wickel ihrer Achse zur Wirkrichtung der Schwerkraft unveränderlich. Die parallele Absenkung des Spannfutters 12 wird neben der konstruktiven Ausführung des Spannfutters 12 und dessen Lagerung maßgeblich durch ein aktives Stellmittel 25.1 erreicht, welches auf ein Kragenlager 20 wirkt. Jeder Spulspindel 1 1.1 und 1 1.2 ist ein solches Stellmittel 25.1 zugeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist den beiden Spulspindeln 1 1.1 und 1 1.2 sogar jeweils ein zweites Stellmittel 25.2 zugeordnet, dessen Funktion in der Beschreibung zu Fig. 2 näher beleuchtet wird. Die Stellmittel 25.1 und 25.2 sind mit der Steuerungseinrichtung 29 verbunden. So können diese Stellmittel 25.1 und 25.2 mit Hilfe von in der Steuerungseinrichtung 29 hinterlegter Algorithmen bewegt werden. Diese Algorithmen sind derart ausgeführt, dass die parallele Absenkung gewährleistet ist. Dabei können die Algorithmen zwei unterschiedlichen Konzepten folgen. Zum einen könnte es sich um einen Steuerungs-Algorithmus, zum anderen um einen Regelungs-Algorithmus handeln.

Bei der Steuerung ist mittels entsprechender Formeln oder Wertetabellen genau vorherbestimmt, wie sich die Stellmittel 25.1 und 25.2 bewegen. Diese Formeln bzw. Wertetabellen können empirisch mittels Versuchen an der Aufspulmaschine erstellt und in die Steuerungseinrichtung 29 integriert werden. Alternativ werden sie mithilfe von Simulationsrechnungen generiert. Dazu liegt ein hinreichend genaues mathematisches Modell der Aufspulmaschine vor.

Die Wertetabellen können in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, z.B. als Weg-Zeit Abhängigkeit. Zu jedem Zeitpunkt der Spulreise ist dabei die Position der Stellmittel 25.1 und 25.2 vorgegeben. Alternativ könnte eine Wertetabelle mit Weg- Spulenge wicht- Abhängigkeit in der Steuerungseinrichtung 29 hinterlegt sein. Das Spulengewicht kann mittels der Dichte des Materials der synthetischen Fäden 1 und der Drehzahl einer im Extrusi- onsprozess verwendeten Spinnpumpe zu jeder Zeit der Spulreise bestimmt werden. Das Spulengewicht kann ebenfalls unter Zuhilfenahme des Titers der Fäden 1, welche auf der Spulspindel 1 1.1 bzw. 1 1.2. aufgewickelt werden und deren Spindeldrehzahl bestimmt werden. Die Position der Stellmit- tel 25.1 und 25.2 hängt dann von dem Gewicht der Spulen 7 ab. Über die Drehzahl der Spinnpumpe und den so ermittelbaren Volumenstrom an Kunststoffschmelze durch die Spinnpumpe bzw. über die Spindeldrehzahl wird indirekt auf die Zeit referenziert. Letztlich wird sich der Fachmann für die Variante der Wertetabelle entscheiden, welche mit geringstem Aufwand ermittelbar ist und welche trotzdem eine ausreichend hohe Genauigkeit aufweist.

Bei einer Regelung wird die Bewegung der Stellmittel 25.1 und 25.2 nach der Vorgabe ausgeführt, dass die Kraft zwischen der Andrückwalze 5 und den Spulenoberflächen über die komplette Spulreise und an jeder axialen Position des Spannfutters 12 gleich bleibt. Dazu sind zusätzliche Messeinrichtungen notwendig, welche der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Die Kraft zwischen der Andrückwalze 5 und den Spulenoberflächen wird an zumindest zwei axial versetzt angeordneten Positionen gemessen. Dies könnte zum Beispiel mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen am Walzenträger geschehen. Diese Kraft-Messeinrichtungen sind ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 29 verbunden und die von Ihnen gelieferten Daten bilden die Grundlage für die Regelung. Bei der Verwendung von zwei Kraft-Messeinrichtungen wird die Differenz der beiden Messwerte gebildet und die Stellmittel 25.1 und 25.2 werden so lange bewegt, bis diese Differenz Null ergibt. Dieser Vorgang findet fortlaufend während der gesamten Spulreise statt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Aufspulmaschine sind insgesamt vier Wickelstellen dargestellt, so dass an der auskragenden Spulspindel 1 1.1 insgesamt vier Spulen 7 gehalten sind. Die Anzahl der Wickelstellen und die Anzahl der Spulen 7 ist beispielhaft. Bei lang auskragenden Spulspindeln be- steht die Möglichkeit, zehn, zwölf oder sogar sechzehn Spulen gleichzeitig zu wickeln.

Fig.2 zeigt schematisch eine Vorderansicht auf den Spulenrevolver 8 des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine. Die Spulspindel 1 1.1 , das Kragenlager 20 und ein Dämpfungsring 23 sind dabei im Schnitt dargestellt, so dass auch innen liegenden Bauteile sichtbar sind. Die zweite Spulspindel 1 1.2 ist identisch aufgebaut und gelagert und wird deswegen hier nicht dargestellt. Die Spulspindel 1 1.1 ist an einem festste - henden Hohlträger 13 gelagert, welcher fest mit dem Spulenrevolver 8 verbunden ist. Innerhalb des Hohlträgers 13 rotiert bei Betrieb der Spulspindel 1 1.1 eine Antriebswelle 14. Die Antriebswelle 14 ist mit dem Spannfutter 12 verbunden, welches somit mit gleicher Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 14 aber außerhalb des Hohlträgers 13 rotiert. Das Spannfutter ist mittels des Kragenlagers 20, des Dämpfungsringes 23 und der beiden Stellmittel 25.1 und 25.2 mit dem Spulenrevolver 8 verbunden. Das Stellmittel 25.1 ist durch ein Drehgelenk 27.1 mit dem Spulenrevolver 8 verbunden. Das Stellmittel 25.1 ist aufgrund dieses Drehgelenkes 27.1 in einer Ebene senkrecht zur Achse des Spulenrevolvers 8 schwenkbar gehalten. Gleiches gilt für das Stellmittel 25.2 und ein Drehgelenk 27.2 welches das Stellmittel 25.2 mit dem Spulenrevolver 8 verbindet. Das Kragenlager 20 dient dazu die Drehung zwischen dem rotierenden Spannfutter 12 und den feststehenden Stellmitteln 25.1 und 25.2 zu ermöglichen. Das Kragenlager 20 ist als Kugellager ausgebildet. Ein Innenring 22 rotiert mit dem Spann- futter 12, ein Außenring 21 ist über den Dämpfungsring 23 mit den beiden Stellmitteln 25.1 und 25.2 verbunden. Zwischen dem Außenring 21 und dem Innenring 22 sind die Kugeln des Kragenlagers 20 angeordnet. Der Dämpfungsring 23 dient dazu die Schwingungseigenschaften der Spulspin- del 1 1.1 zu verbessern. Er besteht aus zwei konzentrischen Metallringen mit mehreren dazwischenliegenden Dämpfern 24. Hier sind beispielhaft vier gleichmäßig verteilte Dämpfer 24 skizziert. Die Anzahl ist aber variabel, so dass auch mehr oder weniger Dämpfer 24 im Dämpfungsring 23 angeordnet sein könnten. Die Dämpfer 24 bestehen aus einem gummiartigen Material, welches besonders gut dazu geeignet ist die auftretenden Schwingungen zu dämpfen. Das Stellmittel 25.2 ist mittels eines weiteren Drehgelenkes 27.3 außen am Dämpfungsring 23 befestigt. Dieses Drehgelenk 27.3 ermöglicht wie die oben genannten Drehgelenke 27.1 und 27.2 eine Rotation um eine Achse, welche senkrecht zum Spulenrevolver 8 steht. Das Stellmittel 25.1 weist zum Dämpfungsring 23 hin ein Festlager 28 auf. Dieses Festlager 28 ermöglicht keinerlei Bewegung zwischen Stellmittel 25.1 und Dämpfungsring 23, so dass ein Winkel zwischen der Wirkrichtung des Stellmittels 25.1 und der Tangente im Festlager 28 am äußeren Umfang des Dämpfungsrin- ges 23 immer 90° beträgt. Mittels dieser drei Drehgelenke 27.1, 27.2 und 27.3 und dem Festlager 28 ergibt sich ein statisch bestimmtes System, so dass das Spannfutter 12 mittels der zwei Stellmittel 25.1 und 25.2 in gewünschte Positionen verschiebbar ist. Diese Verschiebung wird mittels zweier Gewindespindeln 26.1 und 26.2 umgesetzt, wobei die Gewindespin- del 26.1 Teil des Stellmittels 25.1 und die Gewindespindel 26.2 Teil des Stellmittels 25.2 ist. Durch die Gewindespindel 26.1 ist die Länge zwischen den beiden Lagerungen des Stellmittels 25.1, nämlich dem Drehgelenk 27.1 und dem Festlager 28 veränderbar. Mittels der Gewindespindel 26.1 wird eine rotatorische Bewegung dieser Gewindespindel 26.1 in eine translatori- sehe umgewandelt, was die Abstandsänderung bewirkt. Die Stellsignale, wie viel sich die Gewindespindel 26.1 drehen soll, was direkt mit dem Abstandswert korreliert, werden von der Steuerungseinrichtung 30 über eine Datenverbindung 31.1 an einen hier nicht gezeigten Motor der Gewinde - spindel 26.1 übermittelt. Analog gilt das für das Stellmittel 25.2 mit der Gewindespindel 26.2, einer Datenverbindung 31.2, dem Drehgelenk 27.2 und dem Drehgelenk 27.3. Durch diese Längenänderungen lassen sich beliebige Verschiebungen des Spannfutters 12 gegenüber dem Hohlträger 13 erreichen. Im Normalfall sind die Längenänderungen so aufeinander abgestimmt, dass das Spannfutter 12 senkrecht nach unten abgesenkt wird, um die Parallelität zwischen der Achse des Spannfutters 12 und der der Andrückwalze 5 auch bei größer werdenden Spulengewichten beizubehalten. Ein einziges fest eingebautes Stellmittel, wie es hier gezeigt ist, reicht nicht aus, um eine Verschiebung des Spannfutters 12 senkrecht nach unten während der kompletten Spulreise zu gewährleisten, da sich während dieser der Spulenrevolver 8 dreht, wodurch sich die Wirkrichtung dieses fest eingebauten Stellmittels verändert. Mittels der zwei Stellmittel 25.1 und 25.2 ist aber unabhängig von der Stellung des Spulenrevolvers 8 eine Absenkung des Spannfutters 12 senkrecht nach unten möglich. In der in Fig.2 dargestellten Konfiguration muss dazu die Gewinde spindel 26.1 ausgefahren und die Gewindespindel 26.2 eingefahren werden, wenn davon ausgegangen wird, dass die Schwerkraft senkrecht nach unten wirkt. Die beiden Stellmittel 25.1 und 25.2 sind dabei in einem Winkel 29 zueinander angeordnet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel 90° beträgt. Sinnvolle Werte des Winkels 29 liegen zwischen 45° und 135°. In diesem Bereich kann ein guter Kompromiss zwischen dem möglichen Verstellbereich des Spannfutters 12 und der nötigen Stabilität der Stellmittel 25.1 und 25.2 erreicht werden. Alternativ zu den zwei Stellmitteln 25.1 und 25.2 könnte eine parallele Absenkung des Spannfutters 12 auch mit nur einem Stellmittel analog zum Stellmittel 25.1 erreicht werden. Dazu müsste allerdings die Lagerung dieses Stellmittel 25.1 am Spulenrevolver 8 in ihrer Position veränderbar sein, so dass auch bei einer Drehung des Spulenrevolvers 8 die Wirkrichtung der Kraft vom Stellmittel 25.1 auf das Spannfutter 12 immer senkrecht nach unten ausgerichtet ist. Anstatt der Gewindespindeln 26.1 und 26.2 könnten auch andere Mittel wie zum Beispiel Exzenterscheiben, Pneumatikantriebe oder Schrittmotoren zum Einsatz in den zwei Stellmitteln 25.1 und 25.2 kommen.

Eine Seitenansicht auf die Spulspindel 1 1.1 eines ersten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine im Schnitt ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Im Schnitt dargestellt sind, wie in Fig. 2 die Spulspindel 1 1.1, das Kragenlager 20 und der Dämpfungsring 23, so dass auch innen liegende Bauteile sichtbar sind. In Fig.3 ist die Lagerung der Antriebswelle 14 im Hohlträger 13 zu erkennen. Ein erstes Wälzlager 16.1 ist dazu an- grenzend zum Maschinengestell 2 zwischen Antriebswelle 14 und Hohlträger 13 angeordnet, ein zweites Wälzlager 16.2 befindet sich im auskragenden Teil der Spulspindel 1 1.1 ebenfalls zwischen Antriebswelle 14 und Hohlträger 13. Mittels einer Kupplung 15 ist die Antriebswelle 14 mit dem Spindelantrieb 10.1 verbindbar, welcher in Fig. 1 zu sehen ist. Über eine Flanschverbindung 17 ist die Antriebswelle 14 mit dem Spannfutter 12 verbunden. Diese Flanschverbindung 17 befindet sich am auskragenden Ende der Antriebswelle 14. Mehrere in Achsrichtung der Antriebswelle 14 liegende Schrauben sind Teil der Flanschverbindung 17. Ein äußerer Hohlkörper des Spannfutters 12 ist von der Flanschverbindung 17 aus sowohl in auskragender Richtung, wobei hier nur ein kleiner Teil dieses Bereiches dargestellt ist, wie auch zur Lagerung im Spulenrevolver 8 hin ausgebildet. Um das Spannfutter 12 herum sind eine Klemmeinrichtung 18 und ein Spannmantel 19 angeordnet, mittels welcher die in Fig. 1 gezeigten Spulhülsen 6 fixierbar sind, auf welchen die Fäden 1 zu Spulen 7 aufwickelbar sind. Klemmeinrichtung 18 und Spannmantel 19 umschließen das Spannfutter 12 nicht über die komplette axiale Länge, lagerseitig bleibt ein Bereich für das Kragenlager 20 frei. Mittels dieses Kragenlagers 20 wird eine Verbindung zwischen dem rotierbaren Spannfutter 12 und dem feststehenden Spulenrevolver 8 geschaffen. Der Innenring 22 des Kragenlagers 20 ist dazu fest mit dem Spannfutter 12 verbunden, der Außenring 21 ist mittels der Kugeln konzentrisch und um den Innenring 22 herum rotierbar gehalten. Um das Schwingungsverhalten der Aufspulmaschine und insbeson- dere der Spulspindel 1 1.1 zu verbessern, ist um den Außenring 21 des Kragenlagers 20 herum der Dämpfungsring 23 angeordnet, welcher aus zwei konzentrischen Metallringen mit dazwischenliegenden Dämpfern 24 besteht. Diese Dämpfer 24 sind in dieser Ansicht bei der gewählten Schnittebene nicht sichtbar. Zwischen diesem Dämpfungsring 23 und einem Vor- sprung des Spulenrevolvers 8 ist das Stellmittel 25.1 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist das zweite Stellmittel 25.2 zur Verschiebung des Spannfutters 12 hier nicht dargestellt. Mittels der Gewindespindel 26.1 ist der radiale Abstand zwischen dem Spannfutter 12 und dem Vorsprung am Spulenrevolver 8 bzw. dem Hohlträger 13 in Richtung des Doppelpfeils veränderbar. Die Stellsignale, zur Drehung der Gewindespindel 26.1, was sich direkt auf die beschriebenen Abstände auswirkt, werden von der hier nicht gezeigten Steuerungseinrichtung 30 über die Datenverbindung 31.1 an das Stellmittel 25.1 übertragen. Das hier gezeigte Stellmittel 25.1 ist mittels des Festlagers 28 unbeweglich mit dem Dämpfungsring 23 und somit auch fest mit dem Kragenlager 20 verbunden, so dass die durch den Doppelpfeil symbolisierte translatorische Bewegungsrichtung der Gewinde spindel 26.1 immer senkrecht zu einer Tangente auf der Oberfläche des Dämpfungsrings 23 durch das Festlager 28 hindurch liegt. Diese Bewegungsrichtung stimmt mit der Richtung der Kraft überein, welche von dem Stellmittel 25.1 auf das Spannfutter 12 aufbringbar ist. Bei Betrieb der Anlage während einer Spulreise nimmt die Belastung auf das Spannfutter 12 aufgrund der größer werden Spulen 7 ständig zu. Das führt zu einer immer größer werdenden Durchbiegung insbesondere des Spannfutters 12 aber auch des Hohlträgers 13 und der Antriebswelle 14. Diese Durchbiegungen würden in vielen Belastungsfällen dazu führen, dass die Achse des Spannfutters 12 und die Achse der Andrückwalze 5 nicht mehr parallel zueinander liegen, wenn nicht die nachfolgend beschriebene Verstellung des Kragenlagers 20 erfol- gen würde. Neigt sich das Spannfutter 12 am auskragenden Ende nach unten, so wird das Kragenlager 20 ebenfalls mithilfe der beiden Stellmittel 25.1 und 25.2 senkrecht nach unten geführt, so dass die Parallelität der Achsen von Spannfutter 12 und Andrückwalze 5 gewährleistet bleibt. Theoretisch sind auch Fälle denkbar wo sich das Spannfutter 12 am lagerseitigen Ende nahe des Maschinengestells 2 nach unten neigt. Dies könnte zum Beispiel dann der Fall sein, wenn lediglich in diesem lagerseitigen Teil der Spulspindel 1 1.1 Fäden 1 zu Spulen 7 aufgewickelt werden. In diesem Fall würde die Verstellung des Kragenlagers 20 senkrecht nach oben erfolgen, um ebenfalls die oben genannte Parallelität der Achsen von Spannfutter 12 und Andrückwalze 5 zu erreichen.

Mittels der oben beschriebenen Aufspulmaschine ist ein besonders guter Aufbau der Spulen 7 erreichbar, so dass Probleme in der Weiterverarbeitung aufgrund von fehlerhaften Spulen 7 nahezu ausgeschlossen werden können. Insbesondere weisen die mit der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine und dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spulen 7 eine besonders gleichmäßige Packungsdichte auf. Dieser gute Spulenaufbau kann für eine Vielzahl von Belastungsfällen erreicht werden, so dass die Auf Spülmaschine sehr flexibel einsetzbar ist.

Claims

Patentansprüche

Aufspulmaschine zum Aufwickeln von Fäden (1) zu mehreren Spulen (7) mit zumindest einem langauskragenden Spannfutter (12) zur Aufnahme der Spulen (7), wobei das Spannfutter (12) durch eine in einem Hohlträger (13) gelagerte Antriebswelle (14) antreibbar ist, wobei die Antriebswelle (14) mit dem Spannfutter (12) drehfest verbunden ist, wobei der Hohlträger (13) zwischen Spannfutter (12) und Antriebswelle (14) angeordnet ist, wobei der Hohlträger (13) fest mit einem Spindelträger (8) verbunden ist, wobei das Spannfutter (12) mit seinem äußeren Umfang mittels eines Kragenlagers (20) drehbar an dem Spindelträger (8) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kragenlager (20) und dem Spindelträger (8) zumindest ein aktives Stellmittel (25.1) angeordnet ist, mittels welchem das Spannfutter (12) radial verschiebbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Stellmittel (25.1) mit einer Steuerungseinrichtung (29) verknüpft ist, so dass Stellbefehle zur Lageänderung von der Steuerungseinrichtung (29) an das Stellmittel (25.1) übertragbar sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (25.1) gelenkig am Spindelträger (8) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (25.1) fest mit einem Außenring (21) des Kragenlagers (20) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (25.1) eine Gewindespindel (26.1) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kragenlager (20) und Stellmittel (25.1) ein Dämp- fungsmittel (23) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Stellmittel (25.2) zwischen Kragenlager (20) und Spindelträger (8) angeordnet ist, und dass sich zwischen den bei- den Angriffspunkten der Stellmittel (25.1 und 25.2) am Kragenlager

(20) ein Winkel (28) ausbildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (28) einen Wert zwischen 45° und 135° aufweist.

9. Verfahren zum Aufwickeln von Fäden (1) zu mehreren Spulen (7) auf zumindest einem langauskragenden Spannfutter (12), wobei das Spannfutter (12) durch eine in einem Hohlträger (13) gelagerte Antriebswelle (14) angetrieben wird, wobei die Antriebsenergie von der Antriebswelle (14) über eine drehfeste Verbindung (17) auf das

Spannfutter (12) übertragen wird, wobei das Spannfutter (12) außerhalb und die Antriebswelle (14) innerhalb des, fest mit einem Spindelträger (8) verbundenen Hohlträgers (13) rotieren, wobei das Spannfut- ter (12) mit seinem äußeren Umfang in einem am Spindelträger (8) befestigten Kragenlager (20) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter (12) während des Aufwickelns der Fäden (1) mittels eines zwischen dem Kragenlager (20) und dem Spindelträger (8) angeordneten, aktiven Stellmittels (25.1) radial verschoben wird.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Spannfutters (12) einer vorgegebenen Weg-Zeit Kurve folgt.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraft zwischen einer Andrückwalze (5) und den Spulen (7) an zwei axial versetzten Positionen gemessen wird, und dass die Verschiebung des Spannfutters (12) derart erfolgt, dass die beiden gemessenen Kräfte über eine komplette Spulreise annähernd gleiche Werte aufweisen.