[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verlegung eines Fadens auf
einer Kreuzspule an einer Vielzahl nebeneinander betriebener Spulstellen, wobei für
jede Spulstelle ein Fadenführer vorgesehen ist, mit einem die Fadenführer verbindenden
Changierelement, welches zusammen mit den Fadenführern durch einen Changierantrieb
entlang den Spulstellen bewegbar ist.
[0002] Vorrichtungen der genannten Art sind mehrfach bekannt (z.B. DE-OS 2.458.853, DE-PS
2.632.014). Besonders bei Offen-End-Spinnmaschinen ist es wichtig, eine schnelle und
einfache Art der Garnaufwicklung zu finden, da die Lieferleistung der einzelnen Spinnstellen
sehr groß ist.
[0003] Gemäß dem Stand der Technik läuft das gesponnene Garn durch einen Fadenführer, der
sich in Abhängigkeit von der Liefergeschwindigkeit und dem Kreuzungswinkel des Fadens
in der Spule hin- und herbewegt. Durch die Überlagerung der rotatorischen Bewegung
der Spule mit der translatorischen Bewegung des Fadenführers entsteht eine kreuzweise
aufgewickelte Spule, die sogenannte Kreuzspule. Aufgrund der großen Anzahl der nebeneinander
arbeitenden Spinnstellen ist es von Vorteil, die Fadenführer aller Spinnstellen einer
Spinnmaschinenseite synchron zu bewegen.
[0004] Die große Anzahl der Spinnstellen bedingt jedoch auch eine große Länge der Spinnmaschine.
Die Länge der Maschine kann über 30 m betragen und sie enthält dabei über 200 Spinnstellen.
[0005] Für den Synchronlauf der Fadenführer wird üblicherweise eine Stange, Changierstange
genannt, über ein Kurvengetriebe oder eine Steuerwalze in eine oszillierende, translatorische
Bewegung versetzt. Die Changierstange ist im wesentlichen ebenso lang wie die Spinnmaschine
und es befindet sich an ihr vor jeder Spinnstelle ein Fadenführer.
[0006] Der Vorteil dieser Changierstangen ist die einfache und kostengünstige Ansteuerung
von sehr vielen Fadenführern.
[0007] Die Antriebsverhältnisse der Vorrichtung wirken sich jedoch nachteilig auf die Spulenbildung
aus, da dadurch Randwülste an den Spulenkanten und Bildwicklungen mit mehreren aufeinanderfallenden
Fadenwindungen verursacht werden. Diese Fehler im Spulenaufbau können zu Störungen
beim Abzug des Fadens von der Spule führen und das Durchfärben der Spulen verhindern.
[0008] Um Randwülsten und Bildwicklungen entgegenzuwirken, wurden bereits zahlreiche getriebetechnische
Vorschläge gemacht, um der Fadenführerstange zusätzlich zu ihrem Grundantrieb noch
eine periodisch sich wiederholende Zusatzbewegung zu erteilen und durch Einsatz sogenannter
Bildstörgetriebe den Fadenkreuzungswinkel auf der Spule zu ändern (DE-AS 2.814.759;
DE-OS 2.254.344; DE-OS 2.534.239).
[0009] Beim Wickeln von konischen Kreuzspulen mit konstanter oder auch variabler Fadenzuführgeschwindigkeit
besteht ferner das Problem, daß mit wachsender Spulenfülle die Kreuzspule Kontakt
mit den links und rechts neben einer Reibzone liegenden Teilen der Antriebswalze bekommt
und nicht mehr nur in der Reibzone, sondern an verschiedenen Stellen ihres Umfanges
angetrieben wird. Dadurch wird die Drehzahl der Kreuzspule schwankend und unkontrollierbar,
was sich nachteilig auf die Qualität der Spule auswirkt. Zur Lösung dieses Problems
wurde vorgeschlagen, den Fadenkreuzungswinkel in der Reibzone gegenüber dem Fadenkreuzungswinkel
außerhalb der Reibzone zu verkleinern, sei es dadurch, daß die Steigung der Steuernut
in der Mitte der Steuertrommel für den Antrieb der Fadenführerstange kleiner gehalten
wird als in den anderen Bereichen oder zwischen die Steuertrommel und die Fadenführerstange
ein Koppelgetriebe geschaltet wird (DE-PS 2.632.014). Durch all diese Maßnahmen entsteht
jedoch ein Mehraufwand, der die Vorrichtung beträchtlich verteuert und nicht alle
Forderungen bezüglich eines gleichmäßigen Spulenaufbaus erfüllt.
[0010] Die Nachteile der Changierstangen liegen in ihrer großen Länge und der großen trägen
Masse der Stange. Da mit der Changierstange sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragen
werden, muß das Widerstandsmoment der Stange derart hoch sein, daß es einer Ausknickung
widerstehen kann. Es war jedoch trotz vieler Versuche, das Gewicht der Stange durch
eine andere Materialwahl zu reduzieren (DE-OS 3.434.027), nicht möglich, die nötigen
Druckkräfte ebenfalls wesentlich zu reduzieren.
[0011] Mit der Einschränkung auf eine zulässige Druckkraft folgt zwangsläufig auch eine
Einschränkung auf eine zulässige Changiergeschwindigkeit, da wegen der Massenträgheit
der Stange beim Richtungswechsel die nötige Druckkraft umso größer wird, je schneller
sich die Stange bewegt. Es wirkt hier also die Beschleunigungskraft als Druckkraft
auf die Stange und knickt diese bei zu hoher Geschwindigkeit aus. Die maximal erreichbare
Changiergeschwindigkeit liegt dabei um 0,8 m/sec. Dies entspricht etwa einer Lieferleistung
der Spinnmaschine von 150-170 m/min. Die wünschenswerte Steigerung der Lieferleistung
auf etwa den doppelten des angegebenen Wertes ist mit den bisher bekannten Changierstangen
nicht möglich.
[0012] Durch die großen Massen, die zu beschleunigen und wieder abzubremsen sind, wird neben
den Changierstangen auch der Antrieb und das Getriebe stark belastet. Es entsteht
Verschleiß, der zu zusätzlichen Wartungsarbeiten an der Maschine führt.
[0013] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, die mechanischen Belastungen der Changierelemente
und der Antriebseinheit zu reduzieren und damit den Verschleiß der Teile zu vermindern
sowie die Changiergeschwindigkeit wesentlich zu steigern. Eine weitere Aufgabe ist
es, ein Antriebselement so auszubilden, daß ein optimaler Spulenaufbau ermöglicht
wird.
[0014] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Changierelement vom Changierantrieb
bei der Bewegung entlang den Spulstellen in beiden Richtungen gezogen wird. Das Changierelement
ist zweckmäßig als flexibles und in Changierrichtung steifes Bauelement zur Übertragung
von Zugkräften ausgebildet. Durch diese Ausbildung des Changierelements können viele
leichte Bauelemente wie Drähte, Schnüre, Seile, Riemen, Bänder, Ketten verwendet werden.
[0015] Sofern Bahnführungskräfte auftreten, werden diese durch ein weiteres vom Changierelement
unabhängiges Bauelement aufgenommen, das sich parallel zum Changierelement entlang
den Spulstellen erstreckt. Durch diese Funktionstrennung wird das Changierelement
von der Aufgabe befreit Seitenführungskräfte aufnehmen zu müssen, was ebenfalls zu
einer leichten und masseloseren Bauweise führt. Es können so höhere Fadenführergeschwindigkeiten
ermöglicht werden.
[0016] Durch die Verwendung eines asymmetrischen Querschnitts können wenigstens in der Richtung
des größeren Biege-Widerstandsmoments ohne großen Aufwand Bahnführungskräfte aufgenommen
werden.
[0017] Die einfachste und kostengünstigste Ausführungsform für das Changierelement ist
ein Stahldraht. Er vereinigt in sich alle geforderten Kennzeichen auf vorteilhafte
Weise. Es ist aber auch z.B. ein Riemen oder Stahlband einsetzbar.
[0018] Zur Aufnahme der Fadenführer sind an dem Changierelement Mitnehmervorrichtungen
angebracht. Diese können aus verschiedenen Materialien, z.B. Kunststoff oder Stahl
bestehen und mit den verschiedensten Fügeverfahren (gepreßt, geklebt, usw.) daran
befestigt sein. Die Abstände der Mitnehmervorrichtungen entsprechen den Abständen
der Spinnstellen.
[0019] Werden die Fadenführer an dem Stahldraht formschlüssig über die Mitnehmervorrichtungen
verbunden, so ergibt sich eine gute und gegen Dejustierung sichere Verbindung.
[0020] Sind die Fadenführer an dem Stahldraht reibschlüssig befestigt, so kann auf die Mitnehmervorrichtungen
verzichtet werden. Es ist hierbei der Fadenführer direkt an dem Stahldraht befestigt
und kann zur Justierung beliebig verschoben werden. Diese kostengünstige Lösung erfordert
jedoch eine größere Sorgfalt bei der Montage zur Verhinderung einer Dejustierung
während des Betriebs.
[0021] Vorteilhaft ist, wenn die Fadenführer mit dem Stahldraht lösbar verbunden sind.
Sie können somit einzeln ausgetauscht oder neu justiert werden. Weiterhin ist es
vorteilhaft, wenn die einzelnen Fadenführer unabhängig von den anderen Fadenführern
demontiert und von dem Changierelement entfernt werden können. Es wird dadurch gewährleistet,
daß bei einem Defekt eines Fadenführers eine schnelle und kostengünstige Reparatur
möglich ist.
[0022] Zur Reduzierung von Kräften, die einer Beschleunigung der Fadenführer entgegenwirken,
ist es günstig, wenn das Changierelement mit dem Fadenführer im wesentlichen im Kräfteschwerpunkt
des Fadenführers verbunden ist. Kräfte, die hierbei auftreten können, entstehen u.a.
durch Reibung, Luftwiderstand und durch den Widerstand des zu führenden Fadens. Da
diese Kräfte über einen großen Bereich der Bewegung im wesentlichen konstant sind,
läßt sich ein Punkt finden, in dem die Summe dieser Kräfte und der daraus resultierenden
Drehmomente am geringsten ist. Wird der Fadenführer in diesem Punkt befestigt, so
verkantet der Fadenführer bei einer Beschleunigung am wenigsten und erzeugt somit
auch die geringsten Gegenkräfte.
[0023] Vorteilhafterweise kann bei der vorliegenden Erfindung die Justierung der Fadenführer
zu den Spulen mittels wenigstens einer verstellbaren Rolle erfolgen. Dabei wird das
Changierelement mit den daran befestigten Fadenführern über die verstellbare Rolle
weitergedreht, ohne mit dem Antrieb in Eingriff zu sein und dadurch in seiner Längspositionierung
variiert. Neben der Verdrehung der Rolle für eine Längenjustierung kann auch eine
Justierung erfolgen, welche die Fluchtungsfehler zwischen Changierelement und Fadenführer-Führung
korrigiert. Dies erfolgt über einen translatorischen Versatz der Rolle quer zur Bewegungsrichtung
der Fadenführer. Die Justierung wird erleichtert, wenn an der Spinnmaschine und/oder
an dem Changierband Justiermarken vorhanden sind, welche die richtige Stellung der
Fadenführer anzeigen.
[0024] Zur Realisierung einer kompakten Bauweise kann es auch vorteilhaft sein, daß die
Justierung der Fadenführer zu den Spulen mittels wenigstens einer verstellbaren Antriebsplattform
erfolgt. Die Justierung wird derart durchgeführt, daß die Antriebsplattform translatorisch
verschoben wird.
[0025] In einer besonders leichten und einfachen Ausbildung der Erfindung wird vorgesehen,
daß der Fadenführer auf der Führungsbahn gleitet. Vorzugsweise ist wenigstens eine
stationäre Führungsbahn für die Bewegung des Fadenführers vorgesehen. Es kann jedoch
auch zweckmäßig sein, mehrere Führungsbahnen vorzusehen, um z.B. die Montage oder
die Justierung zu erleichtern oder die Fadenführer auf der Führungsbahn rollen zu
lassen, um die Reibung zu reduzieren. Die Führungsbahn soll in jedem Fall dem Fadenführer
eine verdrehfeste translatorische Bewegung ermöglichen.
[0026] Die Reibung zwischen Fadenführer und Führungsbahn soll gering sein, damit der Zugwiderstand
bei der Beschleunigung klein bleibt. Bei der Materialwahl von Führungsbahn und Gleiter
des Fadenführers ist deshalb darauf zu achten, daß es sich um günstige Reibpartner
handelt.
[0027] Weiterhin trägt zu einem leichten Lauf des Fadenführers bei, daß der Fadenführer
eine geringe Massenträgheit besitzt. Hierdurch werden die Beschleunigungs- und Bremskräfte
reduziert.
[0028] Das Changierelement verläuft ausgehend von einem Antriebselement entlang einer Vielzahl
nebeneinander angeordneter Spulstellen und wird am Ende der Maschine umgelenkt und
wieder zu dem Antriebselement zurückgeführt. Bei einem anderen Vorschlag wird vorgesehen,
mit einem Changierelement beide Maschinenseiten zu bedienen.
[0029] Besonders günstig ist der Antrieb im Umkehrbereich des Changierelements angeordnet,
da die Richtungsumkehr mit dem Antrieb beispielsweise mit einer Rolle erfolgen kann.
[0030] Wird ein Changierelement mit zwei Enden verwendet, kann das leer laufende Teil des
Changierelements vermieden werden.
[0031] In einer weiteren Ausbildung ist eines der Antriebselemente ein Energiespeicher.
Dieser Energiespeicher reproduziert die gespeicherte Kraft in Abhängigkeit des Weges
und hat einen äußerst hohen Wirkungsgrad. Für diesen Energiespeicher kommt z.B. eine
Feder in Frage, die außer der Einleitung der Zugkraft in einer Richtung auch noch
das Changierelement spannen und eine einfache Justierung der Fadenführer zuläßt. Die
für die Umsteuerung notwendigen Kräfte erzeugt je nach Bewegungsrichtung entweder
das Antriebselement oder die Feder.
[0032] Zur Dämpfung der durch Geschwindigkeitsänderung auftretenden Beschleunigungsspitzen
kann zwischen dem Antriebselement und der Changiereinheit wenigstens ein Dämpfer-Element
auf das Zugmittel einwirken. Durch den Einsatz von Feder-Dämpfer-Systemen mit bestimmten
Kennlinien ist es möglich, die Kennlinie der Beschleunigung und Abbremsung des Changierbandes
in vorteilhafter Weise zu beeinflussen.
[0033] Durch die Verwendung eines Servomotors, den ein Mikrorechner steuert, wird erreicht,
daß Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Changiereinheit allein durch die
Drehbewegung des Servomotors bestimmt sind. Sie können auf einfachste Weise beliebig
voneinander unabhängig und sehr genau eingestellt und während der Spulenbildung variiert
werden. Außerdem wird nur ein Minimum an verschleißbehafteten Bauteilen für den Antrieb
benötigt. Durch die geringe Masse der bewegten Teile eines solchen Motors kann gleichzeitig
die während des Changierens zu beschleunigende Masse verringert werden, wodurch eine
höhere Fadenlieferung ermöglicht wird.
[0034] Durch die Verwendung je eines Servomotors pro Bewegungsrichtung kann besonders schnell
die Umkehr der Bewegungsrichtung erreicht werden. Das Changierelement (Zugmittel,
bzw. Druck- und Zugmittel bei Verwendung einer Changierstange) wird sicher straffgehalten,
so daß ein Ausknicken verhindert wird. Durch exaktes Abstimmen der Servomotoren aufeinander
kann schneller verzögert bzw. beschleunigt werden.
[0035] Besonders günstig ist die Verwendung eines Mikrorechners für die Steuerung von zusammenarbeitenden
Servomotoren. Über den Mikrorechner können die gewünschten Eigenschaften der Changierung
als Programme eingegeben werden. Der Aufwand von mechanischen Changiervorrichtungen
zur Vermeidung von schlechten Spulen (Bildwicklungen, Randwülste usw.) kann auf einfache
Weise durch ein Steuerprogramm ersetzt werden. Ein optimaler Spulenaufbau wird dadurch
erreicht, daß die Changiereinheit durch mindestens einen Servomotor angetriben ist,
den ein Mikrorechner steuert.
[0036] Um die vom Servomotor erzeugte Drehbewegung in eine mit hoher Geschwindigkeit ablaufende
gerade Hin- und Herbewegung der Changiereinheit umzusetzen, ist diese über ein Zahnrad
angetrieben, das in eine der Changiereinheit zugeordnete Zahnstange eingreift.
[0037] Das Zahnrad kann auf der Motorwelle befestigt sein oder auch auf der Abtriebsseite
eines dem Servomotor nachgeschalteten Getriebes zur Untersetzung der Motordrehzahl.
Zweckmäßig ist der Servomotor ein bürstenloser Drehstrommotor, der besonders günstig
für hohe Leistunggen, z.B. über 3 KW, einsetzbar ist, reaktionsschnell ist sowie
eine große Drehkraaft vom Stillstand bis zu hohen Drehzahlen hat.
[0038] Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Changiereinheit vor einer Kreuzspule mit einem Längsschnitt durch den
Fadenführer;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig 3 einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Changiereinheit;
Fig. 5-8 jeweils eine Draufsicht auf Changiereinheiten für eine Spinnmaschine mit
zwei parallelen Reihen von Spulstellen;
Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine entlastetes Feder-Dämpfer-System;
Fig. 10 einen Längsschnitt durch ein belastetes Feder-Dämpfer-System;
Fig. 11 eine durch einen Servomotor angetriebenes Zugband mit darauf angeordneten
Fadenführern in perspektivischer Darstellung, und
Fig. 12 einen Prinzipschaltplan.
[0039] Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt
eine Changiereinheit 1 vor einer Kreuzspule 30. Unter Changiereinheit 1 wird die Baueinheit
von Fadenführer 10, Zugmittel 11, 12 verstanden. Zur Aufnahme von Bahnführungskräften
erstreckt sich entlang der Spulstellen eine Führungsbahn 13, die den Fadenführer
10 führt. Der Fadenführer 10 ist in einem Längsschnitt gezeigt. Es ist deutlich die
formschlüssige Verbindung des Fadenführers 10 über die Mitnehmervorrichtung 110 an
dem Stahldraht 11 zu erkennen. Die Mitnehmervorrichtung 110, die in diesem Fall als
kugelartiges Gebilde geformt ist, greift im Kräfteschwerpunkt 100 des Fadenführers
10 an. Der Abstand 1
M der aufeinanderfolgenden Mitnehmervorrichtungen 110 entspricht dem Spinnstellenabstand
1
S bzw. dem Abstand der Enden zweier aufeinanderfolgender Kreuzspulen 30. Zur besseren
Montage und Demontage des Fadenführers 10 auf einer Führungsbahn 13 ist der Fadenführer
10 in die Komponenten 101, 102 und 103 aufgeteilt. Die Führungsbahn 13 ist in den
Endgestellen 2 befestigt. Eine Befestigung der Führungsbahn 13 ist jedoch auch an
all den Punkten möglich, die nicht von den Fadenführern 10 befahren werden, d.h. die
Führungsbahn 13 kann auch an jeder Spinnstelle 4 befestigt werden. Die Hauptantriebsrichtungen
130 und 131 werden durch die Lage der Führungsbahn 13 festgelegt, auf denen die Fadenführer
10 verdrehfest gleiten oder rollen. Die Überlagerung der oszillierenden, translatorischen
Bewegung des Fadenführers 10 mit der rotatorischen Bewegung der Kreuzspule 30 ergibt
eine kreuzweise Aufwicklung des gesponnenen Garnes 31 auf der Kreuzspule 30.
[0040] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Changiereinheit 1, deren Fadenführer 10
auf zwei parallelen Führungsbahnen 13 geführt werden. Durch diese Ausführung des Fadenführers
10 wird dessen Masse reduziert, da nur ein Steg für die Aufnahme der Seitenführungskräfte
nötig ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen zweiteiligen Fadenführer 101 und 103.
Es ist jedoch auch ein einteiliger Fadenführer 10 montier- und justierbar durch Verstellung
der Führungsbahnen 13 zueinander. Der Stahldraht 11 ist im Kräfteschwerpunkt 100
durch eine Klemmschraube 104 befestigt. Diese Art der Befestigung ermöglicht eine
Einstellung der einzelnen Fadenführer 10 zueinander, d.h. eine Veränderung des Abstandes
1
M.
[0041] In Fig. 3 wird der Stahldraht 11 im Kräfteschwerpunkt 100 durch die Verbindung der
Fadenführerteile 101 und 102 geklemmt. Auch hier ist eine stufenlose Verstellung des
Abstandes 1
M möglich. In dieser Ausbildungsform ist der Fadenführer 10 nicht gleitend auf der
Führungsbahn 13 gelagert, sondern rollend. Die Rollenlager 105 erlauben eine Bewegung
des Fadenfäühers 10 mit äußerst geringem Kraftaufwand.
[0042] Fig. 4 stellt eine andere Art des Zugmittels dar. Anstelle des Stahldrahtes 11 wurde
ein Zugband 12 eingesetzt. Für das Zugband 12 kommen verschiedene Materialien wie
z.B. Stahl, Kunststoff oder Verbundwerkstoffe wie z.B. Riemen in Frage. Der Einbau
muß nicht in der gezeigten Lage stattfinden, sondern kann in jeder beliebigen Position
um den Kräfteschwerpunkt 100 erfolgen, also auch z.B. hochkant, je nachdem, wie die
Umlenkung des Zugmittels 11, 12 in den Endgestellen 2 günstiger ist.
[0043] Eine Draufsicht auf eine Changiereinheit 1 für zwei parallele Reihen von Spulstellen
3 zeigt Fig. 5. Ein Antriebselement 50 treibt den Stahldraht 11 in beiden Hauptrichtungen
130 und 131 an. Antriebselement kann sowohl ein Motor mit direkter Einwirkung auf
das Changierelement sein oder ein motorisch angetriebenes Changiergetriebe. Eine
besondere Ausbildung eines Changierantriebs wird weiter unten (Fig. 11, 12) beschrieben.
Der Stahldraht 11 mit den daran befestigten Fadenführern 10 wird über die Umlenkrollen
20 umgelenkt und wieder zu dem Antriebselement 50 zurückgeführt. Die Umlenkrollen
20 können in der Lage justierbar sein, so daß die Lage der Fadenführer 10 bzw. des
Stahldrahtes 11 zu den Kreuzspulen 30 eingestellt werden kann. Eine weitere Möglichkeit
der Justierung besteht darin, die Nullstellung des Antriebselementes 50, sowie dessen
Lage zu variieren. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, daß für die große Anzahl
von Spulstellen 3 lediglich ein Antriebselement 50 benötigt wird. Nachteilig ist
die große zu bewegende Masse von Stahldraht 11 unfd Fadenführer 10, die von einem
Antriebselement 50 beschleunigt und wider abgebremst werden muß.
[0044] Wird der von einem Antriebselement 50 ausgehende Stahldraht 11, wie Figt. 6 zeigt,
mit Fadenführer 10 besetzt an den Spulstellen 3 entlanggeführt, umgelenkt und anschließend
leer zu dem Antriebselement 50 zurückgeführt, so ist eine wesentliche Reduzierung
der zu beschleunigenden Massen pro Antrieb gelungen. Dabei werden zwei Antriebselemente
50 benötigt, wie es in Fig. 5 beschrieben wurde. Das Antriebselement 50 ist für beide
Hauptrichtungen 130 und 131 einer Reihe von Spulstellen 3 zuständig. Die dazu parallele
Reihe von Spulstellen 3 wird von einer weiteren Changiereinheit 1 bedient.
[0045] Ein ähnliches Prinzip wie Fig. 6 zeigt Fig. 7. Durch den Einsatz von zwei Antriebselementen
51, 52 je Reihe von Spulstellen 3 ist keine Rückführung des Stahldrahtes 11 zu dem
ausgehenden Antriebselement 51 nötig. Zu dieser Ausführungsform ist das Antriebselement
51 für die Hauptantriebsrichtung 130 und das Antriebselement 52 für die Hauptantriebsrichtung
131 zuständig. Die bewegten Massen konnten hierbei nochmals reduziert werden, wenngleich
auch zwei Motoren 51, 52 je Spulstellenreihe eingesetzt werden.
[0046] Durch den Ersatz eines Antriebselementes 52 durch einen Energiespeicher 53 nach
Fig. 8 ist es möglich, ein einfacheres Antriebselement einzusetzen, als z.B. einen
Motor. Dieser Energiespeicher 53 wird durch das Antriebselement 51 geladen und reproduziert
die gespeicherte Kraft anschließend in Abhängigkeit des Weges und mit einem äußerst
hohen Wirkungsgrad. Als Energiespeicher 53 kommt z.B. eine Gasdruckfeder oder auch
eine Zugfeder in Frage, welche die genannten Forderungen erfüllt. Der Energiespeicher
hat den weiteren Vorteil, daß er das Zugband 12 bzw. den Stahldraht 11 stets in gespanntem
Zustand hält. Dadurch wird der Mitnehmerabstand 1
M immer konstant gehalten und eine Justierung der Fadenführer 10 zu den Spulstellen
3 erleichtert, indem das Zugband 12 bzw. der Stahldraht 11 die Zugfeder mehr oder
weniger vorspannt. Die für die Umsteuerung notwendigen Kräfte erzeugt je nach Bewegungsrichtung
der Fadenführer 10 entweder das Antriebselement 51 oder die Energiespeicher 53.
[0047] Eine Justierung und Spannung der Changiereinheit 1 kann über das translatorische
Verschieben wenigstens einer Antriebsplattform 5 erfolgen. Für eine einfache Justierung
kann es von Vorteil sein, wenn an den Spulstellen 3 Markierungen angebracht sind,
mit denen die Fadenführer 10 übereinstimmen sollen.
[0048] Die bei der Richtungsumkehr der Fadenführer 10 entstehenden Beschleunigungsspitzen
können durch Feder-Dämpfer-Systeme 6 abgebaut werden. Die Feder-Dämpfer-Systeme 6
sollen zwischen dem Antriebselement 50, 51, 52, 53 und dem Zugband 12 bzw. dem Stahldraht
11 eingebaut sein, um die beste Wirkung zu zeigen. Feder-Dämpfer-Systeme 6 haben bestimmte
Kennlinien, welche im Zusammenwirken mit den Beschleunigungskennlinien der Antriebselemente
50, 51, 52, 53 die Beschleunigung und die Abbremsung der Fadenführer 10 in vorteilhafter
Weise beeinflussen können. Dieses Zusammenwirken der Bauteile zu einer bestimmten
Kennlinie bewirkt die für die Kennlinie typische Bewicklung der Kreuzspule 30 mit
Garn 31, da sich bei einer höheren Changiergeschwindigkeit auch ein größerer Kreuzungswinkel
der Garnlagen auf der Kreuzspule 30 ergibt.
[0049] Die Wirkungsweise eines solcher Feder-Dämpfer-Systeme 6 ist in den Fig. 9 und 10
dargestellt. Fig. 9 zeigt das entlastete Feder-Dämpfer-System 6, während sich der
Stahldraht 11 in die Hauptantriebsrichtung 130 bewegt. In dem ortsfesten Gehäuse 60
befinden sich ein Energiespeicher 62 und ein Dämpferelement 61, durch die der Stahldraht
11 hindurchgeführt wird. Erreicht die Changiereinheit 1 die Nähe eines Totpunktes,
so tritt eine an dem Stahldraht 11 befestigte Mitnehmervorrichtung 110 in das Feder-Dämpfer-Gehäuse
60 ein und komprimiert die Druckfeder 62 mit Hilfe des Dämpferelements 61. Bei Erreichen
des Totpunktes ist die Druckfeder 62 gespannt und beschleunigt die Changiereinheit
1 nach der Freigabe für eine Bewegung in die Hauptantriebsrichtung 131. Nach der
Entspannung der Feder 62 übernimmt das Antriebselement 50, 51, 52, 53 die weitere
Bewegung des Zugmittels.
[0050] Neben einer schnellen Beschleunigung der Changiereinheit 1 verursacht das Feder-Dämpfer-System
6 außerdem eine ruckfreie Bewegungsumkehr der Fadenführer 10 und somit eine erhebliche
mechanische Entlastung der Antriebselemente 50, 51, 52, 53. Durch Vorsehen getrennter
Bauelemente für die Übertragung der Beschleunigungselemente und der Bahnführungskräfte
der Fadenführer 10 ist es gelungen, die Changiergeschwindigkeit bei gleichzeitiger
Reduzierung der mechanischen Belastungen wesentlich zu steigern.
[0051] In Fig. 11 ist eine Changiereinheit 1 mit einem Zugband 12 gezeigt, das von einem
Servomotor 501 angetrieben ist. Jedoch kann mit dieser Art des Antriebs ebensogut
und vorteilhaft eine herkömmliche Changiereinheit mit einer Changierstange angetrieben
werden.
[0052] Das Zugband 12 erstreckt sich über mehrere Spulstellen und ist in einer Mehrzahl
von Gleitlagern 121 geführt und wird von Umlenkrollen 21, ähnlich Fig. 6, gehalten
und gespannt. Zur Bildung einer Kreuzspule wird das Zugband 12 hin- und herbewegt.
Diese Bewegung ist durch den Doppelpfeil P gekennzeichnet. Die Fadenverlegung an jeder
Spulstelle erfolgt durch Fadenführer 10, die auf dem Zugband 12 befestigt sind und
somit dessen Changierbewegung folgen. Die Kreuzspulen 30 werden durch eine rotierende
Antriebswalze 33 an ihrem Umfang und unabhängig vom Antrieb des Zugbandes 12 angetrieben.
Bei der gezeigten Ausführung kann auf die Führungsbahn 13 für den Fadenführer 10 verzichtet
werden. Die Führung wird durch das gestraffte Zugband 12 zusammen mit dessen Lagerung
in einem Gleitlager 121 erreicht, das praktisch eine verkürzte Führungsbahn 13 darstellt.
[0053] Der Antrieb des Zugbands 12 erfolgt durch einen Servomotor 501, dessen Drehbewegung
durch ein Zahnrad 55 in Verbindung mit einer Zahnstange 56 in eine gerade Hin- und
Herbewegung des Zugbands 12 umgesetzt wird. Die Zahnstange 56, in die das Zahnrad
55 eingreift, ist mit dem Zugband 12 mechanisch gekoppelt oder auch in diese integriert
und beispielsweise gleitend geführt und gelagert. Im Ausführungsbeispiel ist dem
Servomotor 501 zur Untersetzung seiner Drehzahl ein Getriebe 57 nachgeordnet und
das Zahnrad 55 auf der Abtriebsseite des Getriebes 57 angeordnet. Das Getriebe 57
gestattet eine Erhöhung des Drehmomentes und damit eine Vergrößerung des Radius des
Zahnrades 55. Das Zahnrad 55 kann jedoch gegebenenfalls auch unmittelbar auf der
Motorwelle des Servomotors 501 befestigt sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, auch
andere geeignete mechanische Vorrichtungen zum Umsetzen der Drehbewegung des Servomotors
501 in eine gerade Hin- und Herbewegung der Changiereinheit 1 zu verwenden, für eine
langsame Changierung beispielsweise eine Spindel und Spindelmutter.
[0054] Als Servomotor 501 wird vorzugsweise ein Motor mit besonders kleiner Drehmasse eingesetzt,
der außerdem leistungsstark und reaktionsschnell ist sowie eine große Drehkraft vom
Stillstand bis zu hohen Drehzahlen in beiden Drehrichtungen zum Beschleunigen und
Verzögern hat. Diese Forderungen erfüllt beispielsweise ein bürstenloser Drehstromservomotor.
Dieser ist besonders für die Verwendung als Antrieb für die Changiereinheit 1 einer
Maschinensektion oder einer kompletten Maschine vorteilhaft, weil mit diesem die
dabei benötigten hohen Leistungen erbracht werden können.
[0055] Der Servomotor 501 wird elektronisch gesteuert. Wie in Figur 12 schmatisch dargestellt,
besteht die Steuereinrichtung aus einem Steuerteil MS mit einem Mikrorechner MIC,
in das die Sollwerte S von Drehwinkel, Drehgeschwindigkeit, Drehbeschleunigung und
Drehverzögerung oder Drehkraft des Servomotors eingegeben werden. Der Kreuzungswinkel
der aufgewundenen Fadenlagen der Spule kann beispielsweise durch Eingabe einer höheren
Drehgeschwindigkeit vergrößert und durch eine kleinere Drehgeschwindigkeit verringert
werden. Der Fadenführer wird dadurch schneller oder langsamer längs der Spule bewegt,
so daß der Faden auf die Spule mit einer größeren oder geringeren Schräglage aufgewunden
wird. Durch den Drehwinkel wird der Hub des Fadenführers beeinflußt, d.h. durch die
Eingabe eines bestimmten Drehwinkels legt der Fadenführer einen bestimmten Hubweg
zurück entsprechend der gewünschten Breite der Spule. Dies können Sätze fester Werte
sein, die digital über eine Tastatur eingegeben werden, wobei die Ablauffolge und
die Wiederholungszahl der Sätze mit eingegeben werden. Die Sollwerte können auch zeitlich
veränderlich sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Mikrorechner MIC des
Steuerteils MS mit Ablaufprogrammen zu programmieren. Besonders vorteilhaft im Vergleich
zu herkömmlichen elektronischen Steuerungen können bei Verwendung eines Mikrorechners
MIC von diesem erzeugte Zufallszahlen in die Steuerungsabläufe integriert werden,
wodurch eine Wiederholung von Steuerabläufen verhindert wird. Z.B. kann ein Programm
eingegeben werden, nach welchem sich der Hubweg des Fadenführers (Drehwinkel des
Servomotors) ständig ändert, so daß eine Kantenverlegung eintritt. Eine Übereinanderlage
von Windungen (Bildwicklung) wird vermieden durch eine ständige geringfügige Änderung
der Drehgeschwindigkeit des Servomotors 501.
[0056] Das Steuerteil MS mit dem Mikrorechner MIC ist mit einem Regler R verbunden, der
seinerseits mit dem Servomotor 501 über eine elektrische Leitung 50 verbunden ist
und dafür sorgt, daß die Istwerte der Bewegung des Servomotors 501 zu jedem Zeitpunkt
mit den Sollwerten übereinstimmen. Die Istwerte werden durch einen dem Servomotor
501 zugeordneten Encoder bzw. Resolver E festgestelt, der über elektrische Leitungen
531 und 532 mit dem Regler R und dem Steuerteil MS mit Mikrorechner MIC verbunden
ist. Der Regler R und Servomotor 501 werden über ein an das Stromnetz angeschlossenes
Leitstungsteil L betrieben.
[0057] Der erfindungsgemäße Antrieb ermöglicht es, das Zugband 12 mit den Fadenführern 10
konstant und ruckfrei am Hubanfang zu beschleunigen und am Hubende zu verzögern sowie
ihr zwischen der Beschleunigungsund Verzögerungsphase an den Hubenden eine konstante
oder beliebig beschleunigte und verzögerte Bewegung zu erteilen.
[0058] In Fig. 11 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Servomotor beide Bewegungsrichtungen
der Changierung steuert. Es kann aber auch für jede Bewegungsrichtung ein oder mehrere
Servomotoren vorgesehen sein. Dabei sind diese so aufeinander abgestimmt, daß sie
sich gegenseitig in ihren Lauf und Beschleunigungsphasen unterstützen und das Zugband
gestrafft bleibt. Durch die Verwendung von zwei Servomotoren kann das Massenträgheitsmoment
der rotierenden Teile verringert und eine höhere Beschleunigung erreicht werden.
[0059] Da ferner die Hübe der Fadenführerstange 1 bzw. Fadenführer 2 bezüglich ihrer Länge
während des Spulenaufbaus und ihrer Anzahl frei programmierbar sind, lassen sich Bildwicklungen
und Wülste an den Spulenenden durch entsprechende Wahl und Aufeinanderfolge von Hubverkürzungen
auf einfache Weise vermeiden.
[0060] So kann zur Vermeidung von Bildwicklungen eine beliebig wählbare Hubverkürzung eingesetzt
werden, die nach einer ebenfalls beliebig wählbaren Anzahl von Maximalhüben der Fadenführerstange
1 beim Spulbeginn und danach jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl gleich langer
Hübe erfolgt. Dabei werden die beiden Hub-Endlagen um gleiche Beträge nach innen verschoben.
[0061] Ferner kann, um keine Randwülste zu erhalten, eine periodische Verkürzung und wieder
Verlängerung im Rahmen der fortlaufenden Hubverkürzung vorgesehen werden, wobei die
beiden Hubendlagen um gleiche Beträge nach innen bzw. außen verschoben werden. Dadurch
werden gleichzeitig auch Bildwicklungen verhindert.
1. Vorrichtung zur Verlegung eines Fadens auf einer Kreuzspule an einer Vielzahl nebeneinander
betriebener Spulstellen, wobei für jede Spulstelle ein Fadenführer vorgesehen ist,
mit einem die Fadenführer verbindenden Changierelement, welches zusammen mit den Fadenführern
durch einen Changierantrieb entlang den Spulstellen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) vom Changierantrieb (50, 51, 52, 53, 501) bei der
Bewegung entlang den Spulstellen (3) in beiden Richtungen gezogen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) quer zur Changierrichtung flexibel und in Changierrichtung
steif ausgebildet ist, so daß diesesim wesentlichen nur Zugkräfte überträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch, ein weiteres Baumelement (13), das sich parallel zum Changierelement (11, 12) entlang
den Spulstellen (3) erstreckt und auftretende Bahnführungskräfte aufnimmt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) einen Querschnitt aufweist, der in der einen Richtung
ein größeres Biege-Widerstandsmoment als in der anderen Richtung besitzt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) im Querschnitt im wesentlichen für die zu übertragenden
Zugkräfte dimensioniert ist, so daß es nur eine geringe Massenträgheit besitzt.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Changierelement (11, 12) ein Stahldraht (11) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stahldraht (11) Mitnehmervorrichtungen (110) für die Fadenführer (10)
angebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) an dem Stahldraht (11) formschlüssig über die Mitnehmervorrichtungen
(110) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) an dem Stahldraht (11) reibschlüssig befestigt sind.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) mit dem Stahldraht (11) lösbar verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht (11) mit dem Fadenführer (10) im wesentlichen im Kräfte-Schwerpunkt
(100) des Fadenführers (10) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Fadenführer (10) zu den Kreuzspulen (30) mittels wenigstens
einer verstellbaren Rolle (21) erfolgt.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Fadenführer (10) zu den Kreuzspulen (30) mittels wenigstens
einer verstellbaren Antriebsplattform (5) erfolgt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (13) als Führungsbahn ausgebildet ist, auf der die Fadenführer
(10) gleiten.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Führungsbahn (13) für die Bewegung des Fadenführers
(10) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenführer (10) Wälzkörper aufweisen, die auf der Führungsbahn (13) abrollen.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer (10) aus mehreren Teilen (101, 102, 103) gefertigt ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) endlos ausgeführt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Maschinenseite ein eigenes Changierelement (11, 12) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) sich über beide Maschinenseiten erstreckt und somit
die Fadenführer (10) beider Maschinenseiten trägt.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Changierantrieb (50, 501) im Bereich der Umlenkung des Changierelementes
(11, 12) an diesem angreift.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Changierantrieb (50, 501) in zwei Antriebselemente unterteilt ist und das
Changierelement (11, 12) jeweils von dem einen oder anderen Antriebselement (50, 501)
angetrieben wird, so daß das Changierelement (11, 12) in die jeweilige Antriebsrichtung
gezogen wird.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement zwei Enden aufweist, an denen jeweils ein Antriebselement
(51, 52, 53) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement ein Energiespeicher ist.
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebselement (50, 51, 52, 53, 501) und dem Changierelement wenigstens
ein Dämpfer-Element (61) zwischengeschaltet ist.
26. Changierantrieb insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der hin- und hergehenden Bewegung des Changierelements (11, 12)
ein Servomotor (501) vorgesehen ist, der durch einen Mikrorechner (MIC) entsprechend
dem gewünschten Kreuzungswinkel des Garnes auf der Kreuzspule und der Hubgröße für
die Verlegung des Fadens gesteuert wierd, wobei der Mikrorechner der Hubgröße eine
Störgröße überlagert zur Vermeidung von Bildwicklungen.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (1) für jede Antriebsrichtung mindestens von einem Servomotor
(501) angetrieben ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf- und Beschleunigungsphasen der Servomotoren (501) aufeinander abgestimmt
sind.
29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß den Servomotoren (501) ein gemeinsamer Mikrorechner (MIC) zugeordnet ist.
30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (11, 12) an eine Zahnstange (5) gekoppelt ist, in die ein
Zahnrad (4) eingreift, welches durch den Servomotor (501) angetrieben ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (55) auf der Welle des Servomotors (501) befestigt ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (55) auf der Abtriebsseite eines dem Servomotor (501) nachgeschalteten
Getriebes (57) angeordnet ist.
33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (501) ein bürstenloser Drehstrommotor ist.
34. Vorrichtung zur Verlegung eines Fadens auf einer Kreuzspule an einer Vielzahl
nebeneinander betriebener Spulstellen, wobei für jede Spulstelle ein Fadenführer
vorgesehen ist, mit einem die Fadenführer verbindenden Changierelement, welches zusammen
mit den Fadenführern durch einen Changierantrieb entlang den Spulstellen hin und her
bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Changierelement (12) quer zur Changierrichtung flexibel und in Changierrichtung
steif zur Aufnahme von Zugkräften ausgebildet ist und ein weiteres Bauelement (13)
parallel zum Changierelement (12) angeordnet ist, das sich entlang den Spulstellen
erstreckt und auftretende Bahnführungskräfte aufnimmt, daß ferner das Changierelement
(12) von einem Changierantrieb (501) angetrieben ist, der einen Servomotor (501)
und eine den Servomotor (501) steuernde Steuervorrichtung (MS) aufweist, wobei der
Changierantrieb (501) bei der Bewegung des Changierelement (12) entlang den Spulstellen
in beiden Richtungen jeweils zieht.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (MS) einen Mikrocomputer (MIC) enthält, der entsprechend
dem gewünschten Kreuzungswinkel des Garnes auf der Kreuzspule (30) die Drehgeschwindigkeit
des Servomotors (501) und entsprechend der Hubgröße für die Verlegung des Fadens den
Drehwinkel steuert, wobei der Mikrorechner (MIC) der Drehgeschwindigkeit eine Störgröße
überlagert zur Vermeidung von Bildwicklungen.