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Aufspulvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Aufspulvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Mit einer derartigen Aufspulvorrichtung werden Fäden aufgespult, die
mit konstanter Fadengeschwindigkeit anfallen.
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Dabei wird es sich im allgemeinen um Chemiefasern handeln, wobei die
Aufspulmaschinen in der Spinnmaschine oder Streckmaschine Verwendung finden.
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Bei der Hin- und Herverlegung des Fadens auf der Spule (Changierung)
besteht das Problem, daß die Verlegungslänge des Fadens auf der Spule infolge der
Verschleppung des Fadens zwischen Changiereinrichtung und Spule geringer ist als
der Hub der Changierung. Angestrebt wird jedoch, daß die Verlegungslänge annähernd
gleich dem Changierhub ist. Die Verschleppung ist nun abhängig von der Schlepplänge,
d.h.
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dem Abstand zwischen Changiereinrichtung und derjenigen Mantellinie
der Spule, auf welche der Faden aufläuft.
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Deshalb möchte man die Changiereinrichtung möglichst dicht über dieser
Mantellinie anordnen. Das geht nicht bei jeder Changierung. In diesem Fall - z.B.
bei sog. "Flügelchangierungen" (vgl. z.B. EP-A 84100432(= Bag. 1321)) bedient man
sich einer Zwischenwalze, die auf der Spule aufliegt, die einen verhältnismäßig
kleinen Durchmesser hat und die im Fadenlauf zwischen der Changiereinrichtung und
der Spule angeordnet ist. Diese Zwischenwalze - im folgenden als Kontaktwalze bezeichnet
- wirkt als sog. "Print Roll", d.h.: der Faden wird mit demselben Ablagegesetz auf
der Spule abgelegt, mit dem er von der Changiereinrichtung auf der Kontaktwalze
abgelegt wird. Die Kontaktwalze dient also zum Abdrucken des Fadenablagebildes auf
die Spule. Da wegen des kleinen Durchmessers der Kontaktwalze der Abstand
zwischen
der Changiereinrichtung und der Mantellinie der Kontaktwalze, auf welche der Faden
aufläuft, klein gehalten werden kann, entspricht das Ablagebild des Fadens auf der
Kontaktwalze im wesentlichen der Idealform, insbesondere entspricht die Verlegungslänge
des Fadens auf der Kontaktwalze im wesentlichen dem gewünschten Changierhub. Folglich
erwartet man, daß auch die Fadenablage auf der Spule dem durch die Changiereinrichtung
vorgegebenen Ablagegesetz entspricht.
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Es hat sich nun jedoch herausgestellt, daß diese in der Praxis durchaus
bewährte Theorie nicht immer zutrifft. Es wurde vielmehr beobachtet, daß in einigen
Phasen der Spulreise Fehler entstehen wie z.B. Abschläger.
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Die Aufgabe, diese Neigung zu Fehlern im Spulenaufbau zu beseitigen,
wurde dadurch gelöst, daß die Kontaktwalze mit einem eigenen Antrieb versehen wurde,
der gewährleistet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze während der Spulreise
konstant bleibt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Fehler im
Spulenaufbau dadurch entstehen, daß die Kontaktwalze - wie bisher üblich - nur durch
Reibung mit der Spulenoberfläche angetrieben wird.
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Bevorzugt wird die Kontaktwalze mit der Leerlaufleistung der Kontaktwalze
angetrieben. Als Leerlaufleistung wird hierbei die Leistung verstanden, mit der
die Kontaktwalze angetrieben werden muß, wenn sie ohne Kontakt mit der Spule, jedoch
mit der Umfangsgeschwindigkeit der Spule angetrieben werden soll. Dies ist bei einer
Umfangsgeschwindigkeit der Spule von ca. 6000 mimin eine Leistung von z.B. 800 W.
Diese Leerlaufleistung ist nur ein Bruchteil von der Leistung, die zum Antrieb der
Spule erforderlich ist. Der Antrieb der Kontaktwalze dient also nicht dazu, ein
Drehmoment auf die Spule zu übertragen. Hierzu dient nach dieser Erfindung bevorzugt
eine
Treibwalze, die ebenfalls auf dem Umfang der Spule anliegt. In einer anderen Ausführung
kann der Antrieb der Spule durch einen Achsantrieb erfolgen, wobei in diesem Falle
die Drehzahl dieses auf die Achse der Spulspindel wirkenden Motors im Verlaufe der
Spulreise so nachgestellt werden muß, daß die Fadenspannung auf einen konstanten
Wert ausgeregelt wird.
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Durch eine Weiterbildung der Erfindung kann darüberhinaus auch die
Aufgabe gelöst werden, einen Faden, der mit konstanter Geschwindigkeit anfällt und
mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit einer Spule aufgespult wird, mit definierter
vorbestimmter Fadenspannung abzulegen.
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Dieses Problem wird in idealer Weise durch eine Aufspulvorrichtung
nach der US-PS 3,861,607 gelöst. Mit einer derartigen Aufspulvorrichtung kann insbesondere
ein Faden ohne Zwischenschaltung von Galetten durch die Aufspulvorrichtung von seinen
Spinndüsen mit hoher Geschwindigkeit und Aufwickelgeschwindigkeit von mehr als 3000
m/min abgezogen werden (galettenloses Spinnen). Dies wird bei der bekannten Vorrichtung
dadurch bewirkt, daß der Faden eine mit Nuten versehene Walze, die gleichzeitig
als Changiereinrichtung dient und unabhängig von der Spule angetrieben ist, umschlingt.
Durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit dieser Nutenwalze kann die Fadenspannung,
mit der der Faden auf der Spule abgelegt wird, in den erforderlichen Bereichen vorbestimmt
werden.
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Bei der Weiterbildung der Erfindung wird die Kontaktwalze zur Verminderung
der Fadenspannung benutzt. Die Kontaktwalze wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben, die geringfügig höher als die Umfangsgeschwindigkeit der Spule liegt.
Die entsprechenden Grenzen sind in dem Patentanspruch angegeben. Wider Erwarten
stellt sich heraus, daß der dadurch eintretende Schlupf der Kontaktwalze gegenüber
dein
auf der Spulenoberfläche liegenden Faden unschädlich ist.
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Hierzu ist die Leerlaufleistung geringfügig zu erhöhen, und zwar so
weit, daß der Schlupf unter Berücksichtigung der gewünschten Anpreßkraft aufgebracht
werden kann.
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Wegen der geringen Relativgeschwindigkeit der Kontaktwalze gegenüber
der Spule und der geringen Anpreßkraft ist auch nur eine verhältnismäßig geringe
Erhöhung der Antriebsleistung gegenüber der Leerlaufleistung erforderlich.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt durch eine Aufspulvorrichtung.
Auf einer Spulspindel 1, die frei drehbar gelagert ist, ist eine Leerhülse 5 aufgespannt.
Auf dieser wird eine Spule 6 aus dem mit Richtung 10 anlaufenden Faden 3 gebildet.
Die Changiereinrichtung 2 ist eine sog. Flügelchangierung. An den gegenläufig rotierenden
Rotoren 12 und 13 sind jeweils zwei oder drei Flügel 7, 8 befestigt. Die Flügel
bewegen den Faden abwechselnd parallel zur Spindelachse, längs des Leitlineals 9,
wobei jeweils ein Flügel in Eingriff mit dem Faden 3 ist und den Faden am Hubende
an den jeweils anderen Flügel zur Rückführung übergibt.
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Die Spule wird durch eine mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetriebene
Treibwalze 17 angetrieben. Die Treibwalze 17 einschließlich ihres nicht dargestellten
Antriebsmotors ist in einem Lagergehäuse bzw. Schlitten 14 in einer Lagerung 18
gelagert.
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In den Schlitten 14 ist auf einer Schwinge 25 ebenfalls die Kontaktwalze
11 gelagert. Die Schwinge 25 wird durch Feder 23 gegen die Spule 6 gedrückt.
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Zu erwähnen ist, daß auch die Changiereinrichtung 2 in dem Schlitten
14 gelagert ist. Der Schlitten ist auf Führungsstangen 21 mittels Führungsbuchsen
42 gleitend gelagert. Der Schlitten 14 wird durch Zylinder-Kolben-Einheiten 28 getragen
und auf den Führungsstangen 21 auf- und abbewegt. Die Zylinder-Kolben-Einheiten
werden aus der Druckquelle 26 mit einem voreinstellbaren pneumatischen Druck über
Drossel 27 gespeist. Eine Leitung dieses Drucksystems führt zu der Düse 24, die
in dem Schlitten befestigt ist. Die Mündung der Düse ist gegen die Lagerung 18 der
Treibwalze gerichtet und tastet die Relativbewegung der Lagerung 18 gegenüber dem
Schlitten 14 ab. Hierdurch wird bewirkt, daß die Treibwalze nur mit definierter
Anpreßkraft an der Spule 6 anliegt.
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Es sei erwähnt, daß der Treibwalzenantrieb auch durch einen Achsantriebsmotor
für die Spulspindel 1 ersetzt werden kann. In diesem Falle wird der Achsantriebsmotor
so gesteuert, daß die Spule 6 trotz wachsenden Durchmessers mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben wird.
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Erfindungsgemäß wird nun zusätzlich auch die Kontaktwalze 11 durch
Motor 29 und Zahnriemen 30 angetrieben, und zwar mit einer Antriebsleistung, die
im wesentlichen der Leerlaufleistung der Kontaktwalze 11 entspricht. Mittels dieses
Antriebes wird die Kontaktwalze 11 auch während des Austausches der vollen Spule
6 gegen eine Leerhülse 5, d.h. auch wenn die Spulspindel 1 von der Treibwalze 17
abgehoben und abgebremst wird, mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit von z.B.
6000 mimin weiter angetrieben wie während des Aufspulen.
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Das Wesentliche liegt darin, daß die Umfangsgeschwindigteit der Kontaktwalze
11 und das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze 11 zur Umfangsgeschwindigkeit
der Spule 6 in allen Phasen der Spulreise konstant bleiben.
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Hierdurch läßt sich ein einwandfreier Spulenaufbau erzielen,
und
zwar auch dann, wenn - wie in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen - die
Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze ein wenig über der Umfangsgeschwindigkeit
der Spule 6 liegt.
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Der auf der Kontaktwalze durch die Changierung 2 hin- und herverlegte
Faden wird dadurch mit einer Geschwindigkeit von der Kontaktwalze 11 gefördert,
die geringfügig größer als die Aufwickelgechwindigkeit ist. Hierdurch kann die Fadenspannung,
mit der der Faden 3 auf der Spule 6 abgelegt wird, gesteuert und auf einen Wert
eingestellt werden, der für den Spulenaufbau und die Fadenqualität optimal ist.
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Es hat sich herausgestellt, daß diese Einstellung der Faden spannung
insbesondere dann kritisch ist, wenn ohne Galetten gesponnen wird und die Fäden
3 mit einer Aufspuleinrichtung mit nicht fördernder Changiereinrichtung 2 aufgespult
werden. Hierbei muß die für das Abziehen des Fadens 3 von den Spinndüsen erforderliche
Fadenzugkraft in voller Höhe durch den auf die Spule 6 auflaufenden Faden 3 aufgebracht
werden. Durch die Erfindung wird dagegen diese Zugkraft zu einem wesentlichen Teil
durch die Kontaktwalze 11 aufgebracht. Es hat sich herausgestellt, daß hierfür eine
Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktwalze 11 ausreicht, die weniger als 1% größer
als die Umfangsgeschwindigkeit der Spule 6 ist. Bereits mit Umfangsgeschwindigkeiten,
die 0,05 bis 0,2% höher sind, läßt sich eine ausreichend genaue Steuerung der Fadenspannung
erzielen. In aller Regel ist es ausreichend, daß die Umfangsgeschwindigkeit der
Kontaktwa'ze 11 weniger als 0,5b größer ist als die Umfangsgeschwindickeit der Spule
6.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Spulspindel 2 Changiereinrichtung 3 Faden
5 Hülse, Spulhülse 6 Spule 7 Flügel, Mitnehmerarm, Fadenführungsarm 8 Flügel, Mitnehmerarm,
Fadenführungsarm 9 Leitlineal, Fadenleitlineal 10 Fadenzulaufrichtung, Fadenrichtung
11 Leitwalze, Kontaktwalze 12 Rotor I 13 Rotor II 14 Gehäuse, Schlitten 15 Welle
des Rotors I 16 Hohlwelle des Rotors I 17 Treibwalze 18 Lagerung 19 Feder 21 Führungsstangen
22 Führungsbuchsen 23 Feder 24 Düse 25 Schwinge 26 Druckquelle 27 Drossel 28 Zylinder-Kolben-Einheiten
29 Motor 30 Zahnriemen
- Leerseite -