Bei einer Aufspulmaschine für Chemiefasern wird der Schlitten. in dem die Spulspindel und die Changiereinrichtung gelagert sind, biegemomentfrei aufgehängt, indem der Schlitten einerseits geradgeführt und andererseits durch Kraftgeber abgestützt wird, die in der Längsmitte des Schlittens angreifen. Dadurch wird es möglich, sehr lange Spulspindeln zu bauen und zu lagern.
Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine für Chemiefasern. Sie dient insbesondere zum Aufspulen von frischgesponnenen und/oder verstreckten multifilen Fäden in Spinnmaschinen. Die Aufspulmaschine besitzt eine Changiereinrichtung und eine Spulspindel. Die Changiereinrichtung und die Spulspindel sind relativ zueinander beweglich gelagert, indem z.B. die Spulspindel in einem Gestell ortsfest und die Changiereinrichtung in einem beweglichen Schlitten gelagert sind.
In der DE-OS 20 39 772 ist eine derartige Aufspulmaschine gezeigt, bei der die Changierung in einer aus Schlitten und einem daran auskragend befestigten Tragarm bestehenden Baueinheit gelagert ist. Der Schlitten ist in einer Geradführung im wesentlichen senkrecht und derart geführt, daß die Changiereinrichtung vor dem wachsenden Durchmesser der auf der Spulspindel gebildeten Spule ausweichen kann. Das Gewicht der Baueinheit aus Schlitten und Tragarm wird ganz oder teilweise kompensiert durch einen Kraftgeber, der bei der bekannten Aufspulmaschine als pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet ist.
Es besteht das Bedürfnis, auf einer Spulspindel möglichst viele Spulen, z.B. vier Spulen aus vier aus einer Spinndüse ersponnenen Fäden zu bilden und dabei möglichst viel Fadenmaterial auf einer Spule zu speichern, d.h. möglichst lange Spulen zu bilden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Aufspulmaschine so auszubilden, daß beim Aufwickeln mehrerer Fäden zu mehreren auf einer Spulspindel aufgespannten Spulen der auskragende Tragarm mit der darin gelagerten Changierung stets und über die gesamte Länge der Spulspindel parallel zu dieser ausgerichtet ist, so daß sämtliche Spulen einen einheitlichen Spulenaufbau, insbesondere eine einheitliche Länge erhalten, daß die Geradführungen nur geringe Reibungen ausüben, so daß insbesondere die Ausweichbewegung des Schlittens bei wachsendem Spulendurchmesser ohne Stick-slip und ohne Hysterese erfolgt, daß die Geradführungen nur geringe Kräfte aufnehmen müssen und daher entsprechend schwach ausgelegt werden können, und daß ferner anstelle von zwei Kraftgebern nur ein entsprechend groß dimensionierter Kraftgeber verwendet werden kann, der infolge seines günstigeren Verhältnisses Fläche / Umfang nur geringeren Reibungskräften unterworfen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kraftgeber nicht unmittelbar an dem Schlitten, sondern mittels eines im Gestell der Aufspulmaschine angelenkten einarmigen oder zweiarmigen Hebels im mittleren Bereich des Tragarms angreift, vorzugsweise im Längsschwerpunkt des Tragarms. Es wird hierdurch vermieden, daß Tragarm und Schlitten ein unzulässiges Biegemoment auf die Führungen ausüben und selbst einem unzulässigen Biegemoment unterworfen sind.
Bei dieser Ausgestaltung besteht ferner der Vorteil, daß das Hebelübersetzungsverhältnis so gewählt werden kann, daß trotz eines großen Bewegungsspielraums des Schlittens, des Tragarms und der Changierung, d.h. trotz der Herstellung von Spulen mit sehr großem Durchmesser, die Bewegungslänge des Kraftgebers im Verhältnis des Hebelübersetzungsverhältnisses kleiner gewählt werden kann, was für Reibung, Verschleiß und Raumausnutzung günstig ist.
Wenn der Schwenkhebel einarmig ausgebildet wird, greift der Kraftgeber vorzugsweise zwischen dem Schwenkpunkt und der Längsmitte des Schwenkhebels an, während der Schwenkhebel mit seinem Ende an dem Tragarm anliegt.
Wenn der Schwenkhebel zweiarmig ausgebildet wird, so greift der Kraftgeber an dem einen Ende an, während das andere Ende an dem Tragarm anliegt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Hebel zweiarmig ausgebildet und in seinem Schwenkpunkt abgeknickt, so daß trotz begrenzter Länge des Gestells der Aufspulmaschine eine ausreichende Länge des Hebelarms für den Kraftangriff des Kraftgebers vorgesehen ist. Der im Rahmen dieser Erfindung verwandte Kraftgeber ist vorzugsweise eine hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit. Diese Zylinder-Kolben-Einheit wird an einen im Verlaufe der Spulreise konstanten oder variablen Druck angelegt. Dadurch wird ein Teil des Gewichtes der Baueinheit bestehend aus Schlitten, Tragarm, Changierung usw., abgefangen. Damit kann erreicht werden, daß eine Treibwalze, die ebenfalls in dem Tragarm gelagert ist, mit nur einem bestimmten, vorgegebenen und evtl. im Verlaufe der Spulreise variablen Druck an den auf der Spulspindel zu bildenden Spulen anliegt.
Die im Rahmen dieser Erfindung verwandte Führung ist im Interesse einer möglichst kleinen Bauform eine Geradführung, z.B. in Form einer Zylinder-Rollen-Führung, die im Gestell ortsfest angeordnet ist und an der der Schlitten gleitet.
Eine Ausführung mit besonders hoher Stabilität der Baueinheit aus Tragarm und Schlitten wird dadurch erreicht, daß die Baueinheit durch zwei Führungen geradgeführt ist, welche an den Enden einer Diagonalen des Schlittens angeordnet sind. Dadurch erhalten die Führungen ihren größtmöglichen Abstand.
Der Angriffspunkt des Hebels gegenüber dem Tragarm besitzt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Freiheitsgrad in Längsrichtung. Dazu können das freie Ende und der Tragarm in einer Gleitlagerung aufeinander liegen. In einer anderen Ausführung wird vorgesehen, daß der Tragarm und der Hebel durch einen Zwischenhebel, der am Tragarm einerseits und an dem Hebel andererseits angelenkt ist, verbunden sind.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Angriffspunkt des Hebels an dem Tragarm fest angelenkt ist und daß der Hebel selbst gegenüber seinem Gestell mit einem Freiheitsgrad gelagert ist. Hierzu kann das Schwenkgelenk des Hebels in einer Gleitlagerung angebracht sein. Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich dadurch, daß das Schwenkgelenk des Hebels seinerseits am Ende eines Gelenkhebels, der im Gestell angelenkt ist, angebracht ist.
Ebenso wird vorgesehen, daß der Kraftgeber relativ zum Hebel einen Freiheitsgrad quer zu seiner Kraftrichtung besitzt. Hierzu wird entweder der Kraftgeber schwenkbar gelagert oder aber der Kraftgeber und der Hebel werden durch einen angelenkten Zwischenhebel miteinander verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in dem ortsfest aufgestellten Gestell 1 die Spulspindel 2 ortsfest und frei drehbar gelagert. Auf der Spulspindel sind Hülsen 3 aufgesteckt. Auf jeder Hülse 3 wird eine Spule 4 gebildet. Die Spulen mit Spulspindel werden durch Treibwalze 5 (vgl. Fig. 3) angetrieben. Zur Hin- und Herverlegung der Fäden dienen Changierungen 6. Jede Changierung 6 besteht aus einem Fadenführer 7, der in einer Geradführung 8 durch Kehrgewindewelle 9 angetrieben wird, und aus einer Nutwalze 10 mit darin eingelassenen Nuten (vgl. Fig. 3). Es kann jedoch auch eine beliebige andere Changierung verwandt werden, wie z.B. eine sog. "Flügelchangierung". Die Treibwalze und die Changierung sind in einem Schlitten 11 und einem daran befestigten Tragarm 12 gelagert, wobei der Tragarm 12 an dem Schlitten 11 auskragend befestigt ist.
Es sei erwähnt, daß die Antriebe für die Treibwalze einerseits und die Changierung andererseits nicht dargestellt sind.
Der Schlitten 11 ist in zwei Geradführungen 13 in senkrechter Richtung beweglich. Dadurch wird erreicht, daß die Changierung und die Treibwalze vor dem wachsenden Spulendurchmesser ausweichen können. Um zu vermeiden, daß die Treibwalze auf der Spule mit dem gesamten Gewicht der Baueinheit aus Schlitten 11, Tragarm 12, Changierung 6 und Treibwalze 5 aufliegt, ist ein Kraftgeber 14 vorgesehen, im dargestellten Fall eine Zylinder-Kolben-Einheit, wie sie auch durch den Stand der Technik bekannt ist. Die Kolbenstange 15 greift über einen Zwischenhebel 16 an einem Hebel 17 an, der einseitig am Gestell 1 im Schwenkpunkt 18 gelagert ist und mit seinem freien Ende 19 an einem Gleitlager 20 des Tragarms 12 angreift. Der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt und dem Punkt 21 des Kraftangriffs des Kraftgebers 14 einerseits sowie dem Ende 19 des Tragarms andererseits ist so gewählt, daß der Schlitten bzw. Tragarm bei der vorgegebenen Hublänge des Kraftgebers den für den gewünschten maximalen Spulendurchmesser ausreichenden Hub, der zudem auch das Abheben der Treibwalze von den Spulenoberflächen gestattet, ausführen kann. Die Gleitlagerung 20 ist etwa in der Längsmitte des Tragarmes und etwa im Längsschwerpunkt der gesamten Baueinheit aus Schlitten 11 und Tragarm 12 angebracht. Es ist nicht erforderlich, daß dieser Längsschwerpunkt genau eingehalten wird, da man davon ausgehen kann, daß die Führungen 13 ohnehin in der Lage sein müssen, ein gewisses Moment aufzufangen. Es wird jedoch durch diese Gestaltung verhindert, daß der Tragarm ein unzulässig hohes Biegemoment auf den Schlitten 11 und die Führungen 13 ausübt.
Die Gleitlagerung 20 dient dazu, für das Hebelende 19 den bei der Schwenkbewegung des Hebels um Schwenklager 18 erforderlichen Freiheitsgrad in Längsrichtung des Tragarmes 12 zu gewährleisten. Der Zwischenhebel 16, der einerseits an der Kolbenstange 15 und andererseits im Kraftangriffspunkt 21 an dem Hebel 17 angelenkt ist, dient dem Zweck, die Längsbeweglichkeit des Kraftangriffspunktes 21 gegenüber der Kolbenstange 15 zu gewährleisten.
Fig. 4 zeigt als Alternative zur Gleitlagerung 20, daß das Ende 19 mit dem Tragarm 12 durch einen Zwischenhebel 22 verbunden ist. Der Zwischenhebel ist an dem Tragarm 12 einerseits und dem Ende 19 des Hebels 17 andererseits angelenkt und läßt eine Relativbewegung in Längsrichtung des Tragarms zu.
Es sei erwähnt, daß diese Ausführung auch auf das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2, 3, 5 anwendbar ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist im ortsfesten Gestell 1 die Spulspindel 2 mit den darauf aufgespannten Hülsen 3 und Spulen 4 drehbar gelagert und durch Treibwalze 5 angetrieben. Der Fadenführer 7 wird in der Geradführung 8 durch Kehrgewindewelle 9 hin- und herbewegt. Dem Fadenführer 7 ist im Fadenlauf nachgeordnet die Nutenwalze 10, durch die der Faden auf der Spule verlegt wird. Die Changierung 6 mit der Kehrgewindewelle 9 und dem Fadenführer 7 sowie der Nutenwalze 10 sowie den nicht dargestellten Antrieben und außerdem die Treibwalze 5 mit ihrem nicht dargestellten Antrieb sind in dem Schlitten 11 gelagert. Der Schlitten 11 besitzt zur Aufnahme der Lagerungen den Tragarm 12, der sich längs der Spulspindel erstreckt. Der Schlitten ist in den Geradführungen 13 beweglich. Die Geradführungen 13 bestehen einerseits aus Stempeln 23 und andererseits aus Buchsen 24. Die Stempel 23 sind im Gestell 1 befestigt. Die Buchsen 24 gleiten möglichst spiel- und reibungsfrei - z.B. über eingelagerte Rollen oder Kugeln auf den Stempeln 23. Es sind zwei Führungen - wie aus Fig. 5 ersichtlich - an den Endpunkten der Diagonale des Schlittens 11 vorgesehen, wodurch eine stabile Führung des Schlittens mit Tragarm 12 ermöglicht wird.
Die Vertikalbewegung des Schlittens und Tragarms 12 wird bewerkstelligt durch den Hebel 17. Dieser greift mit seinem Ende 19 an der Gleitführung 20 des Tragarms 12 an. Er ist seitlich von dem Schlitten 11 - wie Fig. 3 zeigt - in Schwenklager 18 an dem Gestell ortsfest gelagert. Die Gleitlagerung 20 ist als in Längsrichtung weisendes schlitzförmiges Loch 28 in dem Tragarm 12 ausgebildet, in welches Loch ein seitlich auskragender Zapfen 27 des Hebels 17 eingreift. Das andere Ende des in diesem Ausführungsbeispiel zweiarmigen Hebels 17 ist senkrecht abgeknickt. An seinem Ende greift der Kraftgeber 14 im Kraftangriffspunkt 21 an. Der Kraftgeber 14 ist in Schwenkpunkt 25 schwenkbar gelagert, um der Beweglichkeit des Kraftangriffspunktes 21 bei Schwenkung des Hebels 17 Rechnung zu tragen.
Fig. '5 zeigt, daß die Kolbenstange 15 am Kraftangriffspunkt 21 des Hebels 17 durch das U-förmige Joch 26 angelenkt ist.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 2, bei dem im ortsfesten Gestell 1 die Spulspindel 2 mit den darauf aufgespannten Hülsen 3 und Spulen 4 drehbar gelagert und durch Treibwalze 5 angetrieben ist. Der Fadenführer 7 wird in der Geradführung 8 durch Kehrgewindewelle 9 hin- und herbewegt. Dem Fadenführer 7 ist im Fadenlauf nachgeordnet die Nutenwalze 10, durch die der Faden auf der Spule verlegt wird. Die Changierung 6 mit der Kehrgewindewelle 9 und dem FadenfUhrer 7 sowie der Nutenwalze 10 sowie den nicht dargestellten Antrieben und außerdem die Treibwalze 5 mit ihrem nicht dargestellten Antrieb ist in dem Schlitten 11 gelagert. Der Schlitten 11 besitzt zur Aufnahme der Lagerungen den Tragarm 12, der sich längs der Spulspindel erstreckt. Der Schlitten ist in den Geradführungen 13 beweglich. Die GeradfUhrungen 13 bestehen einerseits aus Stempeln 23 und andererseits aus Buchsen 24. Die Stempel 23 sind im Gestell 1 befestigt. Die Buchsen 24 gleiten möglichst spiel- und reibungsfrei - z.B. über eingelagerte Rollen oder Kugeln auf den Stempeln 23. Es sind zwei Führungen - wie aus Fig. 5 ersichtlich - an den Endpunkten der Diagonale des Schlittens 11 vorgesehen, wodurch eine stabile Führung des Schlittens mit Tragarm 12 ermöglicht wird.
Die Vertikalbewegung des Schlittens und Tragarms 12 wird bewerkstelligt durch den Hebel 17. Dieser greift mit seinem Ende 19 an dem Tragarm 12 in einem festen Gelenk 29 an. Der Hebel 17 ist seitlich von dem Schlitten 11 - genau wie in Fig. 3 - in einem Schwenklager 18 gelagert. Dieses Schwenklager 18 sitzt am Ende eines Zwischenhebels 30. Der Zwischenhebel 30 ist in Gelenk 31 ortsfest im Gestell angelenkt. Die Gelenke 18 und 30 liegen zumindest angenähert auf der Resultierenden der Auflagerkraft im Gelenk 29 und der Angriffskraft des Kraftgebers 14 im Kraftangriffspunkt 21.
Das andere Ende des in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls zweiarmigen Hebels 17 ist senkrecht abgeknickt. An seinem Ende greift der Kraftgeber 14 im Kraftangriffspunkt 21 an. Der Kraftgeber 14 ist in Schwenkpunkt 25 schwenkbar gelagert, um der Beweglichkeit des Kraftangriffspunktes 21 bei Schwenkung des Hebels 17 Rechnung zu tragen.