Aufwickelvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Aufspulmaschine gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. Eine gattungsgemäßes Aufwickelverfahren und eine Aufspulmaschine sind bekannt aus der Offenle- gungsschrift DE 29 07 848 Al.

Aufspulmaschinen dienen dazu, kontinuierlich zulaufende Fäden zu Spulen aufzuwickeln. Dazu werden die Fäden zunächst von einer Changiereinrichtung quer zur Fadenlaufrichtung changiert und über eine rotierende Andrückwalze geführt. Die Andrückwalze legt die Fäden jeweils auf die aufzuwickelnden ebenfalls rotie- renden Spulen auf. Dabei sind mehrere Spulen fluchtend hintereinander auf einer gemeinsamen Spulspindel angeordnet. Dadurch ist es möglich, mehrere Fäden gleichzeitig aufzuwickeln.

Zum automatisierten Spulenwechsel sind die Aufspulmaschinen mit mehreren Spulspindeln ausgeführt, die an einem um eine Achse drehbaren Spulspindelträger auskragend gelagert sind. Durch Drehung des Spulspindelträgers wird die Spulspindel abwechselnd in einen Aufspulbereich und in einen Wechselbereich geschwenkt. Im Aufspulbereich wird der Faden auf einer Hülse zu einer Spule aufgewickelt. Nachdem die Spule zu Ende gewickelt ist, wird die Spulspindel mit dem Spulspindelträger in den Wechselbereich geschwenkt. Durch die Drehung des Spulspindelträgers wird zugleich die mit Leerhülsen bestückte Spulspindel aus dem Wechselbereich in Aufspulbereich geschwenkt. Dadurch kommt der nach wie vor der Spule zulaufende Faden in Kontakt mit der anderen, in dieser Phase bereits drehenden Spulspindel. An der Spulspindel beziehungsweise an den leeren Hülsen sind Fangelemente vorgesehen, die den laufenden Faden erfassen. Der Faden wird nun von dieser Spulspindel aufgespult. Die Fadenverbindung zwi-

sehen den beiden Spulspindeln wird bei diesem Vorgang mit einem Schneidmittel abgetrennt oder abgerissen. Anschließend wird im Wechselbereich die Vollspule gegen eine Leerhülse ausgetauscht. Während des beschriebenen Wechselvorganges und unmittelbar bevor die Fadenverbindung zwischen der fertig aufgespulten Spule und der zu bewickelnden Hülse getrennt wird, läuft der Faden auf einem bestimmten Abschnitt der fertig aufgespulten Spule auf. Dadurch bildet sich ein Fadenwulst, der als Abschluss der Spule betrachtet wird.

Bei der Entwicklung von Aufspulmaschinen steht vor allem die Zuverlässigkeit des Fadenwechselvorgangs im Vordergrund. Dabei sind als Faktoren einerseits das Fangelement und andererseits die Fadenführung während des Fadenwechselvorgangs relevant.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Fangelement entweder in die Hül- se zu integrieren oder auf der Spulspindel vorzusehen. Die Integration des Fangelement es auf der Hülse bedeutet aufwändiger gefertigte und damit teurere Hülsen. Bei einem Fangelement auf der Spulspindel hingegen muss der Faden stärker ausgelenkt werden, da sich das Fangelement weiter außerhalb des Changierbereichs des Fadens befindet. Es ist zum Beispiel aus der Offenlegungs-schrift DE 25 40 853 Al bekannt, anstatt den Faden stark auszulenken die Spulspindel axial zu verschieben. Diese Lösung kann jedoch im Zuge immer längerer Spulspindeln zur Aufnahme einer immer höheren Anzahl von Spulen sowie im Zuge immer höherer Aufspulgeschwindigkeiten bei modernen Aufspul-maschinen mit den dort geforderten hohen Steifigkeiten und spielfreien Lagerungen nicht mehr umgesetzt werden.

Um den Faden während des Fadenwechselvorgangs in einem ausreichenden Maß axial auszulenken und zugleich einerseits senkrecht zur Spulspindelachse über das Fangelement zu führen und andererseits innerhalb des Changierbereiches auf die fertig aufgespulten Spule zu fuhren, sieht die in der DE 29 07 848 Al offenbarte Erfindung mehrere Fadenführungselemente vor. Dies ist ein erstes Fadenfuh-

rungs-element vor das Fangelement, das den Faden aus dem Changierbereich in den Bereich des Fangelementes führt. Weiterhin ist ein zweites Fadenführungs- element in Fadenlaufrichtung hinter dem Fangelement angeordnet. Nachdem das erste Fadenführungselement den Faden aus dem Changierbereich herausgeführt hat, führt das zweite Fadenführungselement den Faden in den Wirkungsbereich des Fangelementes. Ein drittes Fadenführungselemente ist schließlich in Faden- lauf-richtung gesehen hinter dem zweiten Fadenführungselement so angeordnet, dass der Faden in den Changierbereich zurückgeführt wird.

Gerade im Zusammenhang mit hohen Aufwickelgeschwindigkeiten kommt der Fadenführung beim Fadenfangen eine besondere Bedeutung zu. Dies einerseits, weil die Fangsicherheit mit zunehmender Aufwickelgeschwindigkeit abnimmt. Zusätzlich kommt erschwerend hinzu, dass die geringere Fangsicherheit nicht durch eine höhere Verweilzeit im Bereich des Fangelementes kompensiert werden kann, da sich sehr schnell eine große Fadenmenge in diesem Bereich anhäuft. Vielmehr müsste eigentlich die Verweilzeit im Bereich des Fangelementes mit zunehmender Aufwickelgeschwindigkeit verringert werden, wodurch sich hier ein Zielkonflikt ergibt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fangsicherheit von den bekannten Aufspulmaschinen zu verbessern.

Die Erfindung verfolgt dabei den Ansatz, die Präzision, mit der der Faden im Moment des Fangens über das Fangelement geführt wird, zu verbessern. Dies erfolgt durch ein Verfahren, bei dem ein Abschnitt des von der Fadenquelle zu einem Speicheπnittel, beispielsweise vollen Spule oder einer Fadenabsaugpistole, laufenden Fadens verschoben und somit dem Fangelement zugeführt wird, indem der Fadenabschnitt zwischen zwei in Spulspindelachsrichtung bewegliche Fadenführer geführt wird und indem sich diese beiden Fadenführer zugleich bewegen.

In einer Form des Verfahrens wird die Verschiebung des Fadenabschnittes in zwei Bewegungsabschnitte unterteilt. In einem ersten Bewegungsabschnitt wird der Faden zunächst in Richtung des Fangelementes geführt. Dies kann im Falle eines Spulenwechsels aus dem Changierbereich der vollen Spule erfolgen. In einem zweiten Bewegungsabschnitt wird der Fadenabschnitt dann letztendlich dem Fangelement zugeführt, so dass er mit dem Fangelement zusammenwirkt. Dabei werden in dem zweiten Bewegungsabschnitt die Fadenführer, die den Fadenabschnitt definieren und führen, gleichzeitig bewegt.

In einer bevorzugten Form des Verfahrens verfahren die Fadenführer dabei mit gleicher Geschwindigkeit.

In einer besonders bevorzugten Form des Verfahrens ist der Fadenabschnitt dabei im Wesentlichen orthogonal zu Spulspindelachse, so dass er in idealer Weise in das Fangelement hineingeführt wird.

In einer Variante des Verfahrens erfolgt zwischen dem ersten und der zweiten Bewegungsabschnitt eine Umkehr der Bewegungsrichtung. Dadurch kann der Fadenabschnitt unmittelbar nach dem Fangen des Fadens wieder in den Changier- bereich zurückgeführt werden.

In weiteren Formen des Verfahrens erfolgt die Bewegung der Fadenführer teilweise nacheinander oder unabhängig voneinander. Hierdurch kann in besonderer Weise Verfahrensabläufen, die unmittelbar vor dem Spulenwechsel erfolgen, be- sonders Rechnung getragen werden.

In einer besonders bevorzugten Form des Verfahrens sind die Laufrichtung des Fadens und die Umfangsgeschwindigkeit des Fangelementes auf der Spulspindel gleichgerichtet. Dies erlaubt ein ruckfreies Fangen des Fadens im Fangelement. Während des Fangvorganges und bis zur übernahme des Fadens auf die Spulspindel wird der Faden auf eine auf einer zweiten Spulspindel aufgespannten Spu-

Ie aufgespult. Dabei wird der Faden von einem dritten Fadenführer so geführt, dass er auf die Umfangsfläche der Spule aufläuft.

Eine erfindungsgemäße Aufspulmaschine zur Durchführung des Verfahrens sieht insbesondere Mittel vor, die die Einhaltung des Winkels und die Geschwindigkeit, mit der der Fadenabschnitt quer über das Fangelement geführt wird, exakt einhalten. Die Aufgabe, die Präzision sicherzustellen, wird dadurch gelöst, dass die Aufspulmaschine die beiden Fadenführer, die für die Präzision der Faden-führung im Augenblick des Fangens von Bedeutung sind, miteinander verbunden von ei- nem gemeinsamen Antriebsmittel antreibt. Dadurch wird eine exakte Führung des Fadens erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein dritter Fadenführer vorgesehen, der den Faden hinter dem zweiten Fadenführer wieder in den Changierbereich der Spule führt.

Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fadenführer kann mechanisch sein. Es aber auch denkbar und im Sinne der Erfindung, diese Verbindung dadurch auszuführen, dass das gemeinsame Antriebsmittel aus zwei einzelnen Antrieben besteht, die mittels einer Steuerung koordiniert werden, in dem Sinne, dass sie synchron bewegbar sind.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die beiden Fadenführer in einer ersten Bewegungsrichtung aus dem Changierhub heraus zunächst mit unabhängigen Antriebsmitteln verfahren. Hierdurch ist es möglich, unabhängig jeden der Fadenführer für die Fadenführung optimal für diese Situation zu verfah- ren. Für eine für den Fangvorgang relevante zweite Bewegungsrichtung werden die Fadenführer dann miteinander verbunden und von dem gemeinsamen Antriebsmittel bewegt.

Um die Bewegung in die eine Richtung unabhängig und in die andere Richtung gemeinsam durchführen zu können, kommt eine spielbehaftete Verbindung zwischen dem gemeinsamen Antriebsmittel und zumindest einer der Fadeführer zum

Einsatz. In einer alternative Ausführungsform kann dies auch durch eine elastische Verbindung bewirkt werden.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Antriebsmittel pneuma- tisch ausgeführt. Pneumatische Antriebe in Form von Pneumatikzylindern sind besonders für lineare Bewegungen geeignet. Zudem lassen sich zwei Pneumatikzylinder gut gemeinsam für entgegengesetzte Richtungen verwenden, indem der jeweils inaktive Pneumatikzylinder druckfrei geschaltet wird.

Das Fangelement ist bevorzugt so ausgebildet, dass der Faden bei einer Querbewegung in der Richtung, in der die Fadenführer gemeinsam angetrieben werden, von einem Fanghaken gefangen wird.

Eine erhöhte Fangsicherheit wird durch eine Fangrille erreicht, in der der Faden während des Fangens zusätzlich geführt und somit stabilisiert wird.

Ebenfalls wird die Fangsicherheit durch eine Führung des Fadens erreicht, die im Wesentlichen senkrechte zur Achse der Spulspindel ist. Ob dies nun exakt 90° oder ein geringfügig von der Senkrechten abweichender Winkel ist, entscheidet letztendlich der Aufbau und die Kinematik der Aufspulmaschine und kann empirisch ermittelt werden.

Deshalb ist in einer Weiterbildung der Erfindung ein Justierelement vorgesehen, mit dem dieser Winkel einstellbar ist.

Alternativ zu dem Fangelement auf der Spulspindel ist auch ein Fangelement auf der Hülse möglich.

Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Aufspulmaschine,

Fig. 2 die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine aus Figur 1 , Fig. 3 die Bewegung der Fadenführer im Detail,

Fig. 4 ein weiteres Detail der Bewegung der Fadenführer, Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung des gemeinsamen Antriebsmittels der Fadenführer.

In Figur 1 und Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Aufspulmaschine dargestellt. Das Gestell 1 der Aufspulmaschine trägt einen drehbaren Spulspindelträger 2, in dem zwei Spulspindeln 3, 4 mit ihren Antrieben 5, 6 drehbar gelagert sind. Durch Drehung des Spulspindelträgers 2 können die Spulspindeln 3, 4 jeweils abwechselnd in einen Wechselbereich 7 und in einen Aufspulbereich 8 geschwenkt wer- den. Oberhalb der Spulspindel 4 im Aufspulbereich ist eine Andrückwalze 9 angeordnet. In der hier dargestellten Aufspulmaschine sind zwei Fadenläufe mit zwei Spulen dargestellt. Dies ist stellvertretend für einen oder auch für eine höhere Anzahl von Fadenläufen. Der Aufspulvorgang erfolgt für alle Fadenläufe synchron. Auch wenn in der nachfolgenden Beschreibung nur ein Fadenlauf be- schrieben ist, so schließt dies auch weitere vorhandene Fadenläufe mit ein.

Von einer hier nicht gezeigten Anlage zum Erzeugen und Behandeln von Fäden wird der Faden 10 über einen Kopffadenführer 11 zugeführt. Nachfolgend wird der prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Aufspulvorgang beschrieben, wie er vor der in Figur 1 dargestellten Situation abfolgt. Die Stellungen der Spulspindeln, Fadenführer und der Fadenlauf weichen daher von Figur 1 ab. Die Spulspindel 3 befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch in dem Aufspulbereich 8. Der zulaufende Faden 10 wird von der Changiereinrichtung 12 innerhalb eines Changierbereiches 13 parallel zur Achse der Aufwickelspulspindel 4 changiert. An- schließend wird der Faden über die drehbar gelagerte Andrückwalze 9 geführt und auf die Spule 15, die auf die Spulspindel 3 aufgespannt ist, aufgewickelt. Die

Spulspindel 4 ist mit einer leeren Hülse 16 bestückt und befindet sich im Wechselbereich 7.

In dem Augenblick, in dem die Spule 15 ihren Enddurchmesser erreicht hat, wird der Spulspindelträger 2 gedreht, so dass die Spulspindel 3 in den Wechselbereich und die Spulspindel 4 in den Aufspulbereich verbracht werden und damit nun der Darstellung in Figur 1 entsprechen. Die Drehrichtung des Spulspindelträgers 2 ist dabei so gewählt, dass sie der Drehrichtung der Spulspindeln 3 und 4 entspricht.

Während der Faden 10 weiter auf die Spule 15 aufläuft, wird der Faden 10 im Bereich der Changierung von einem Fadenführer 17 mittels eines Fadenführeran- triebsmittels 20 aus dem Changierbereich in den Fangbereich 14 geführt. Unterhalb der sich im Aufspulbereich befindenden Spulspindel 4 wird der Faden 10 ebenfalls von einem Fadenführer 18 mittels eines Fadenführerantriebsmittels 21 aus dem Changierbereich 13 in den Fangbereich 14 geführt, während ein weiterer, darunter vorgesehener Fadenfuhrer 19 den Faden 10 vor dem Auflauf auf die Spule 15 wieder in eine bestimmten Abschnitt des Changierbereichs 13 zurückführt, wo der Faden 10 einen Wulst 23 bildet. Zwischen den Fadenführern 17 und 18 wird ein Fadenabschnitt 10.1 gebildet. Die Fadenführer 17 und 18 sind auf paral- IeI zur Spulspindelachse beweglichen Stangen angeordnet. Bei mehreren Fadenläufen sind hier entsprechend mehrere Fadeführer auf der jeweiligen Stange vorgesehen. Der Bewegung der Fadenfuhrer 17 und 18 aus dem Changierbereich 13 in Richtung des Fangbereiches 14 erfolgt durch die Antriebsmittel 20 und 21. Durch die Führung des Fadens vor und hinter der Spulspindel 4 im Aufspulbe- reich wird gewährleistet, dass der Faden präzise über das Fangelement 24 hinaus geführt wird, und dann vom gemeinsamen Antriebsmittel 22 gleichmäßig zurückgeführt wird, das Fangelement 24 überfahrt und dort gefangen wird. Die Geschwindigkeit des Fadens 10 und die Umfangsgeschwindigkeit des Fangelementes 24 haben dabei das gleiche Vorzeichen und in etwa den gleichen Betrag. Durch das gemeinsame Antriebsmittel ist gewährleistet, dass der Faden in einem eng definierten Winkel, im Regelfall senkrecht zur Spulspindelachse, über das Fang-

element 24 geführt wird. Der Faden 10 wird nun vom Fangelement 24 der Spulspindel 3 im Aufspulbereich 8 mitgenommen und auf die auf der Spulspindel 3 gespannten Hülsen 16 zu Spulen aufgewickelt. Unmittelbar nach dem Fangen wird die Verbindung zur Spule 15 getrennt.

In Figur 3 und 4 ist der Bewegungsablauf der Fadenführer 17 und 18 während des Fangens detailliert beschrieben. Die Ansicht entspricht der Ansicht aus Figur 1. Durch die hier nicht dargestellten Antriebsmittel 20 und 21 werden die Fadenführer und damit der von den Fadenführern 17 und 18 geführte Fadenabschnitt 10.1 entlang der Spulspindel 3 und in dieser Ansicht hinter der Spulspindel 3 zunächst in einem ersten Bewegungsabschnitt 28 aus dem Changierbereich 13 in Richtung Fangbereich 14 geführt, wobei der Fadenabschnitt 10.1 über den Fangbereich hinaus geführt wird. Anschließend werden die Fadenführer 17 und 18 in eine zweiten Bewegungsabschnitt 29 von einem gemeinsamen Antriebsmittel 22 wieder in Richtung Changierbereich 13 zurückgeführt. Das Fangen erfolgt in diesem zweiten Bewegungsabschnitt. Die Bewegungsumkehr zwischen dem ersten Bewegungsabschnitt 28 und dem zweiten Bewegungsabschnitt 29 ist vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich, hu zweiten Bewegungsabschnitt 29 wirkt das Antriebsmittel 22 so mit den Stangen, an denen die Fadenführer 17 und 18 vorgese- hen sind, zusammen, dass der über die Fadenführer 17 und 18 geführte Fadenabschnitt 10.1 in einem eng tolerierten Winkel über das Fangelement 24 geführt wird. Hierdurch wird die geforderte hohe Fangsicherheit auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten erreicht. Die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Antriebsmittel 22 und den Fadenführern 17 und 18 erfolgt hier durch eine nur einseitig wirkende formschlüssige Koppelung im Form einer Lose. Dadurch ist die Verbindung spielbehaftet. Andere konstruktive Ausführungsformen, beispielsweise eine feste Verbindung zwischen dem gemeinsamen Antriebsmittel 22 und einem der Fadenführer sowie eine Lose zwischen dem gemeinsamen Antriebsmittel 22 und dem anderen Fadenführer sind für den Fachmann herleitbar und im Sinne der Er- findung. Gleiche Dienste wie die Lose leisten auch elastische Elemente wie beispielsweise Federn.

Im Regelfall verläuft der Faden senkrecht zur Spulspindelachse. Durch ein Justierelement 27 kann dieser Winkel eingestellt und optimiert werden. Das Fangelement 24 ist hier aus einer Fangrille 25 und einem Fanghaken 26 aufgebaut. Dabei fällt der Faden beim seitlichen überfahren des Fangelementes 24 zunächst in die Fangrille 25 und wird dann vom Fanghaken 26 zuverlässig gefangen. Es sind jedoch auch andere Aufbauformen des Fangelementes 24, insbesondere ohne Fangrille 25 denkbar und im Sinne der Erfindung.

Figur 5 zeigt eine Variante zu der in den Figuren 3 und 4 dargestellten gemeinsamen Antriebsmittel 22. Hier wird das gemeinsame Antriebsmittel durch eine gemeinsame Steuerung realisiert, die die Antriebe 20 und 21 koordiniert und im bevorzugten Fall synchron ansteuert. Ein Bewegungsablauf kann nun- so aussehen, dass die Antriebe 20 und 21 in einem ersten Abschnitt der Bewegung zunächst einzeln angesteuert werden. Im zweiten Abschnitt der Bewegung werden die Antriebe 20 und 21 durch die Steuerung 30 so miteinander koordiniert, dass die Bewegung synchron erfolgt. Dazu können beispielsweise Schrittmotoren eingesetzt werden oder lagegeregelte Antriebe, deren Position durch ein Wegmeß-system erfasst und der Steuerung 30 zurückgemeldet wird.

Bezugszeichenliste

1 Gestell

2 Spulspindelträger

3 Spulspindel

4 Spulspindel

5 Antrieb

6 Antrieb

7 Wechselbereich

8 Aufspulbereich

9 Andrückwalze

10 Faden

10.1 Fadenabschnitt

11 Kopffadenführer

12 Changiereinrichtung

13 Changierbereich

14 Fangbereich

15 Spule

16 Hülse

17 erster Fadenfuhrer

18 zweiter Fadenfuhrer

19 dritter Fadenfuhrer

20 Antriebsmittel des ersten Fadenführers

21 Antriebsmittel des zweiten Fadenführers

22 Gemeinsames Antriebsmittel

23 Wulst

24 Fangelement

25 Fangrille

26 Fanghaken

27 Justierelement

Erster Bewegungsabschnitt Zweiter Bewegungsabschnitt Steuerung