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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess oder bei der Behandlung von Fäden in einem Texturierprozess ist es üblich, dass am Ende des Prozesses die Fäden zur Speicherung zu einer Spule gewickelt werden. Hierzu wird der Faden innerhalb einer Spulenbreite der zu wickelnden Spule hin- und hergeführt, so dass sich eine Kreuzwicklung zur Bildung der Spule ergibt. Ein Fadenführer wird hierzu oszillierend angetrieben, so dass der Faden zu einer zylindrischen oder bikonischen Kreuzspule gewickelt werden kann. Zum Antrieb eines derartigen Fadenführers sind im Stand der Technik Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens bekannt, bei welchem der Fadenführer an einem Führungsende eines Führungsstabes angeordnet ist und bei welchem der Führungsstab pendelnd angetrieben wird. Eine derartige Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens ist bereits seit langem aus der
DE 1 131 575 bekannt.
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Bei der bekannten Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens ist der Führungsstab an einer Achse drehbar gelagert. Um den am Führungsende gehaltenen Fadenführer des Führungstabes anzutreiben, greift an dem gegenüberliegenden Antriebsende des Führungsstabes ein Antrieb an. Da das Antriebsende des Führungsstabes sich relativ zur Schwenkachse auf einer Kreisbahn bewegt, ist das Antriebsende über eine Gleitverbindung mit einem mehrgliedrigen Getriebe, das durch eine Nutenscheibe zu einer gleichförmigen Hin- und Herbewegung aktiviert ist, angetrieben. Derartige mechanische Kopplungsgetriebe sind jedoch völlig ungeeignet, um die Führungsstange mit höheren Verlegegeschwindigkeiten zu betreiben.
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Es haben sich daher bis heute nur derartige Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens durchgesetzt, bei welcher der Führungsstab mit seinem Antriebsende an einer angetriebenen Welle gehalten ist. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der
DE 199 60 024 A1 mit einem elektrischen Antrieb oder aus der
DE 15 60 360 mit einem mechanischen Antrieb bekannt. Bei all diesen Systemen ist es jedoch erforderlich, dass die Bewegungsenergie des Führungsstabes allein durch ein Drehmoment der Antriebswelle erzeugt werden muss. Insoweit wirken die Massenkräfte des Führungsstabes an der Antriebswelle, was insbesondere in den Umkehrpunkten entsprechend hohe Brems- und Antriebsenergie erfordern.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens bereitzustellen, bei welcher der Führungsstab präzise und schnell zu einer oszillierenden Bewegung antreibbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Antrieb durch eine angetriebene Walze mit einer umlaufenden Führungsnut gebildet ist, dass das Antriebsende des Führungsstabes einen Führungskörper aufweist und dass der Führungskörper des Antriebsendes mit Kontakt in der Führungsnut geführt ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung löst sich von dem Vorbehalt, dass ein auf einer Kreisbahn sich bewegendes Antriebsende des Führungsstabes nicht geeignet ist, um direkt angetrieben zu werden. Da es sich hierbei jedoch um mechanische veränderbare Größen handelt, ist der Antrieb durch eine angetriebene Walze mit einer umlaufenden Führungsnut besonders geeignet, um direkt das Antriebsende des Führungsstabes anzutreiben. Hierzu weist das Antriebsende des Führungsstabes einen Führungskörper auf, der mit Kontakt in der Führungsnut geführt ist. Durch Formgebung des Antriebsendes und / oder der Walze kann hierbei vorteilhaft Längendifferenzen aufgrund der kreisförmigen Führungsbahn des Antriebsendes ausgeglichen werden. Die Verlegegeschwindigkeit des Fadenführers am Führungsende des Führungsstabes lässt sich dabei allein durch die Formgebung in der Führungsnut und der Antriebsdrehzahl der Walzen erzeugen. Dadurch lässt sich ein abruptes Abbremsen und Beschleunigen der Masse des Führungsstabes vermeiden.
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Um bei höheren Verlegegeschwindigkeiten einen möglichst geringen Verschleiß bei der Führung des Antriebsendes in der Führungsnut zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Führungskörper an dem Antriebsende des Führungsstabes drehbar gelagert ausgebildet ist und zum Abwälzen in der Führungsnut eine rotationssymmetrische Form aufweist. Damit lässt sich die Relativbewegung zwischen dem Führungskörper des Antriebsendes und der Führungsnut der Walze durch ein Abwälzen realisieren. Durch das Abwälzen oder Abrollen des Führungskörpers innerhalb der Führungsnut verringert sich der Verschleiß wesentlich.
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Hierbei hat sich als Führungskörper ein Führungskegel oder Führungskugel als besonders vorteilhaft ausgebildet, der oder die mit einer Mantelfläche an zumindest einer der Nutwandungen der Führungsnut anliegt. Dabei lässt sich der Führungskegel oder die Führungskugel bevorzugt durch Anlage an eine der Nutwandungen der Führungsnut führen.
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Um den Kontakt des Führungskörpers in der Führungsnut der Walze in jeder Stellung des Führungsstabes zu gewährleisten, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Führungskörper in Längsrichtung des Führungsstabes durch ein Federelement längenelastisch gehalten ist. So kann gewährleistet werden, dass der Führungskörper am Antriebsende jeweils in einer Stellung geführt ist, die eine maximale Länge des Führungsstabes entspricht. So lassen sich vorteilhaft bereits die Längendifferenzen aufgrund der kreisförmigen Führungsbahn des Antriebsendes vorteilhaft überbrücken.
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Um mit möglichst geringen Auslenkbewegungen des Antriebsendes des Führungsstabes ein maximalen Changierhub des Fadenführers am Führungsende zu erhalten, ist die Ausbildung der Erfindung bevorzugt verwendet, bei welcher die Schwenkachse außermittig am Führungsstab angeordnet ist und wobei ein Längenabschnitt zwischen dem Führungsende und der Schwenkachse größer ist als ein Längenabschnitt zwischen dem Antriebsende und der Schwenkachse. So können vorteilhaft die Hebelgesetze an dem Führungsstab genutzt werden, um relativ große Spulbreiten wickeln zu können.
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Zum Längenausgleich beim Antrieb des Antriebsendes ist die Walze bevorzugt derart ausgeführt, dass die Führungsnut am Umfang der Walze im Bereich einer Mittenstellung des Führungsstabes eine maximale Nuttiefe aufweist. So kann über die Nuttiefe der Führungsnut eine kreisförmige Führungsbahn an dem Antriebsende des Führungsstabes erzeugt werden.
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Alternativ kann die Walze im Bereich der Führungsnut einen konvex ausgebildeten Führungsmantel aufweisen. Somit lässt sich bei konstanter Nuttiefe ebenfalls ein Längenausgleich beim Antrieb des Antriebsendes des Führungstabes realisieren.
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Um eine kontinuierliche gleichmäßige Bewegung des Führungsstabes zu erzeugen, weist die Führungsnut am Umfang der Walze zwei gegensinnig verlaufenden Nutabschnitte auf, die ohne eine Unterbrechung einen geschlossenen Umlauf bilden. So lässt sich der Führungskörper in einem gleichmäßigen Abwälzen an den Nutwandungen der Führungsnut führen, wobei der Führungskörper bevorzugt nur an einer Nutwandung der Führungsnut anliegt.
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Damit in mehreren Wickelstellen mehrere Fäden gleichzeitig zu Spulen gewickelt werden können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die angetriebene Walze am Umfang mehrere Führungsnuten mit jeweils geschlossenem Umlauf hintereinander aufweist, wobei den Führungsnuten mehrere an mehreren Schwenkachsen drehbar gehaltene Führungsstäbe zugeordnet sind. So können insbesondere mehrere Fäden synchron nebeneinander zu Spulen gewickelt werden. Jede der Führungsstäbe wird dabei synchron über einen gemeinsamen Antrieb angetrieben.
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Die Schwenkachsen der Führungsstäbe sind dabei bevorzugt an einem Träger angeordnet, der sich parallel mit konstantem Abstand zur Walze erstreckt. So sind gleiche geometrische Verhältnisse zum Antrieb der Antriebsenden der Führungsstäbe gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens
- 2 schematisch eine Querschnittsansicht eines Antriebsendes eines Führungsstabes des Ausführungsbeispiel aus 1
- 3 schematisch ein Querschnitt einer Nutabwicklung einer Führungsnut am Umfang einer Walze
- 4 schematisch ein Querschnitt einer Nutabwicklung am Umfang einer Walze
- 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens
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In der 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens in einer Draufsicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist einen Führungsstab 4 auf, der ein Führungsende 4.1 und ein Antriebsende 4.2 aufweist. An dem Führungsende 4.1 des Führungsstabes 4 ist ein Fadenführer 5 gehalten. An dem gegenüberliegenden Antriebsende 4.2 des Führungsstabes 4 ist ein Führungskörper 6 gehalten.
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In einem Bereich zwischen dem Führungsende 4.1 und dem Antriebsende 4.2 ist der Führungsstab 4 drehbar an einer Schwenkachse 7 gelagert. Die Schwenkachse 7 ist an einem stationären Achsenträger 8 angeordnet. Hierbei ist ein Längenabschnitt des Führungsstabes 4, der sich von der Schwenkachse 7 bis zu dem Fadenführer 5 erstreckt, wesentlich größer als ein Längenabschnitt des Führungsstabes, der sich von der Schwenkachse 7 bis zu dem Antriebsende 4.2 erstreckt.
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Zur Ausführung einer oszillierenden Schwingbewegung des Führungsstabes 4 um die Schwenkachse 7 ist der Führungskörper 6 an dem Antriebsende 4.2 in einer Führungsnut 3 am Umfang einer Walze 1 geführt. Die Führungsnut 4 weist am Umfang der Walze 1 zwei gegensinnig verlaufende Nutenabschnitte 3.1 und 3.2 auf, die ohne eine Unterbrechung einen geschlossenen Umlauf am Umfang der Walze 1 bilden.
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Die Walze 1 wird durch einen Motor 2 angetrieben. Bei Drehung des Walzenmantels 1.1 der Walze 1 wird das Antriebsende 4.2 des Führungsstabes 4 durch den Führungskörper 6 und der Führungsnut 3 um die Schwenkachse 7 verschwenkt. Der geschlossene Umlauf der Führungsnut 3 am Umfang der Walze 1 führt somit zu einer Hin- und Herbewegung an dem Antriebsende 4.2, so dass der Fadenführer 5 an dem Führungsende 4.1 des Führungsstabes eine entsprechende oszillierende Verlegebewegung ausführt. Hierbei lässt sich das Verhältnis der Längenabschnitte an dem Führungsstab 4 dazu nutzen, bei kurzen Antriebsbewegungen am Antriebsende 4.2 des Führungsstabes 4 möglichst große Verlegebreiten am Führungsende 4.1 mit dem Fadenführer 5 zu erhalten.
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Um einerseits möglichst geringen Verschleiß an dem Führungskörper 6 und der Führungsnut 3 zu erhalten und andererseits einen Kontakt zwischen dem Führungskörper 6 und der Führungsnut 3 zu gewährleisten, ist das Antriebsende 4.2 vorzugsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 ausgeführt. In 2 ist schematisch eine Querschnittsansicht des Antriebsendes 4.2 des Führungsstabes 4 gezeigt.
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Das Antriebsende 4.2 weist als Führungskörper 6 einen Führungskegel 9 auf. Der Führungskegel 9 ist über einen Führungsschaft 10 an einem Halteende 15 des Antriebsendes 4.2 drehbar gelagert. Hierzu ist in dem Halteende 15 ein Lager 12 angeordnet. Am freien Ende des Führungsschaftes 10 ist innerhalb des Halteendes 15 ein Anschlag 14 vorgesehen.
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In einem Bereich zwischen dem Führungskegel 9 und dem Halteende 15 ist eine Druckfeder 11 angeordnet. Die Druckfeder 11 wird von dem Führungsschaft 10 durchdrungen. Hierbei erzeugt die Druckfeder 11 eine Federkraft in Richtung einer Führungsnut 3 am Umfang einer Walze 1. Die Führungsnut 3 ist seitlich durch Nutwandungen 16 begrenzt. Hierbei liegt der Führungskegel 9 mit einer Mantelfläche 9.1 an der Nutwandung 16 mit Kontakt an. Die rotationssymmetrische Form des Führungskegels 9 ermöglicht ein Abwälzen der Mantelfläche 9.1 an der Nutwandung 16. Insoweit wird keine Gleitreibung erzeugt. Der Führungskegel 9 rollt an der Nutwandung 16 ab.
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An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass die Führungskörper 6 auch vorteilhaft mit einer sich abwälzenden Führungskugel ausführbar ist.
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Die Druckfeder 11 führt zu einer Längenelastizität, die gewährleistet, dass das Antriebsende 4.2 den Kontakt zur Walze 1 hält und somit der Führungskörper 6 innerhalb der Führungsnut 3 gehalten ist.
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Da das Antriebsende 4.2 des Führungsstabes 4 relativ zur Schwenkachse 7 verschwenkt wird, ist eine kreisförmige Führungsbahn zum Verschwenken des Antriebsendes 4.2 des Führungsstabes 4 erforderlich. Um hierbei den erforderlichen Längenausgleich an dem Antriebsende insbesondere zwischen Führungskörper 6 und Führungsnut 3 ausführen zu können, sind grundsätzlich zwei konstruktive Ausführungen der Walze 1 möglich.
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In der 3 ist hierzu beispielhaft eine Abwicklung einer Führungsnut 3 am Umfang der Walze 1 dargestellt. Hierbei ist einer der Nutenabschnitte 3.1 zur Ausführung einer Bewegungsrichtung dargestellt. Die Am Walzenmantel 1.1 eingeschnittene Führungsnut 3 weist in dem Führungsabschnitt 3.1 ein unterschiedliche Nutentiefe auf. Die Nutentiefe ist im Bereich einer Mittenstellung des Führungsstabes (hier nicht dargestellt) am größten. Die Mittenstellung des Führungsstabes ist hier durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet. Die Nutentiefe der Führungsnut 3 ist an dieser Stelle mit dem Kennbuchstaben Nmax gekennzeichnet und stellt hier die maximalen Nutentiefe dar. Zu beiden Seiten der Mittenstellung des Führungsstabes verringert sich die Nutentiefe der Führungsnut 3 gleichmäßig. Somit lässt sich der Führungskörper 6 des Antriebsendes 4.2 auf einer kreisförmigen Führungsbahn führen.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Walzenmantel 1.1 der Walze 1 konvex auszubilden, so dass die Führungsnut 3 mit konstanter Nuttiefe ausführbar ist. Hierzu ist in 4 ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Abwicklung der Führungsnut 3 mit einem der Führungsabschnitte 3.1 schematisch in Querschnittsansicht dargestellt. Der Walzenmantel 1.1 ist konvex ausgebildet und weist im Bereich einer Mittenstellung des Führungsstabes eine Symmetrieebene dar. Die Mittenstellung des Führungsstabes ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. Insoweit lässt sich durch die Formgebung des Walzenmantels 1.1 der Führungskörper 6 durch die Führungsnut 3 auf eine kreisförmige Bahn führen.
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In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verlegen eines Fadens dargestellt. Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet, um mehrere Fäden in mehreren Wickelstellen gleichzeitig und synchron zu Spulen wickeln zu können. Hierzu sind an einem Achsträger 8 mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Führungsstäbe 4 angeordnet und jeweils an einer Achse 7 drehbar gelagert. In diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Führungsstäbe 4 gezeigt. Die Anzahl der Führungsstäbe 4 ist beispielhaft. Jeder der Führungsstäbe 4 ist identisch ausgebildet und weist jeweils ein Führungsende 4.1 mit einem Fadenführer 5 sowie ein Antriebsende 4.2 mit einem Führungskörper 6 auf.
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Parallel zu dem Achsenträger 8 erstreckt sich eine Walze 1, die mehrere Führungsnuten 3 mit jeweils geschlossenem Umlauf nebeneinander aufweist. Der Walze 1 ist ein Motor 2 zum Antrieb zugeordnet. In jeder Führungsnuten 3 ist einer der Antriebsenden 4.2 der Führungsstäbe 4 geführt, so dass bei Drehung der Walze 1 an den Führungsstäben 4 eine Schwenkbewegung erzeugt wird. Die Führungsstäbe 4 werden hierbei synchron bewegt, um mit dem an dem Führungsende 4.1 angeordneten Fadenführer 5 einen Faden zu verlegen.
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Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist somit besonders geeignet, um mehrere Fäden parallel nebeneinander synchron zu Spulen zu wickeln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1131575 [0002]
- DE 19960024 A1 [0004]
- DE 1560360 [0004]