Die Erfindung betrifft eine Changiervorrichtung zum Führen von zumindest einem Faden beim Aufwickeln einer Kreuzspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Changiervorrichtung ist aus der DE 10 2013 225 653 AI bekannt. Bei der Herstellung und Behandlung von Fäden ist es üblich, dass am Prozessende der Faden zur Speicherung zu einem Paket aufgewickelt wird. Zum Aufwickeln sogenannter Kreuzspulen wird der Faden beim Verlegen innerhalb eines sogenannten Changierhubes hin- und hergeführt. Die Führung des Fadens erfolgt vorzugsweise durch einen Fadenführer, der zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung mit einem Antrieb gekoppelt ist. An den Enden des Changierhubes ist es somit erforderlich, dass der

Fadenführer eine Bewegungsumkehr ausführen muss. Hierzu muss der Antrieb entsprechend abgebremst und erneut beschleunigt werden. Bei höheren Aufwickelgeschwindigkeiten, die in textilen Prozessen

beispielsweise bei 3.000 m/min. liegen können, sind herkömmliche

Antriebe nicht in der Lage, die Masse des Fadenführers in dem geforderten Geschwindigkeitsbereich und Zeitfenster abzubremsen und neu zu beschleunigen. Insoweit ist es bekannt, die Umkehr des Fadenführers in den Endbereichen des Changierhubes durch eine Hilfseinrichtung zu

unterstützen. Bei der bekannten Changiervorrichtung ist der Fadenführer unmittelbar an einem Schlitten befestigt, der durch einen Linearmotor innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt wird. An den Enden des Changierhubes ist eine Hilfseinrichtung zum Bremsen und Beschleunigen des Schlittens angeordnet. Die Hilfseinrichtung weist hierzu pneumatische Mittel auf, um zunächst ein durch die Schlittenbewegung erzeugtes Luftpolster und eine zur Beschleunigung zusätzliche auf den Schlitten einwirkende Druckluft zu erzeugen. Derartige pneumatische Hilfseinrichtungen sind jedoch sehr schwer steuerbar. Zudem treten an dem Faden unterschiedliche

Beschleunigungen beim Bremsvorgang und beim Beschleunigungsvorgang auf, die insbesondere zur Erzeugung von Spulenkanten nicht beeinflussbar sind.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Changiervorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzuentwickeln, dass auch bei hohen

Aufwickelgeschwindigkeiten eine Fadenverlegung mit steuerbarer Umkehr des Fadenführers möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die

Hilfseinrichtung durch einen aktivierbaren elektrischen Hilfsantrieb gebildet ist, welcher mit dem Fadenführer zur Erzeugung einer

Umkehrbeschleunigung in den Endbereichen des Changierhubes gekoppelt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert. Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Umkehr des

Fadenführers zum Verlegen des Fadens sowohl beim Bremsvorgang als auch beim Beschleunigungsvorgang unter gleichen Bedingungen erfolgen kann. So lässt sich der Fadenführer in der Bremsphase und in der

Beschleunigungsphase jeweils mit einer resultierenden Beschleunigung führen, die sich aus der Überlagerung des Hauptantriebes mit dem

Hilfsantrieb ergibt. Die Umkehr des Fadenführers wird durch zwei Antriebe gesteuert, deren Bewegungsrichtungen in der Phase zum Abbremsen des Fadenführers gegeneinander gerichtet sind. Die durch den elektrischen Hilfsantrieb erzeugt Umkehrbeschleunigung wirkt dem Bremsvorgang des Hauptantriebs entgegen, so dass eine schnelle Umkehr des Fadenführers möglich ist. In der Beschleunigungsphase des Fadenführers und des Hauptantriebes wirkt die Umkehrbeschleunigung gemeinsam mit dem Hauptantrieb im gleichen Bewegungssinn, so dass eine zur Führung des Fadenführers gewünschte Lineargeschwindigkeit schnell erreicht ist.

Um jede Phase der Umkehr des Fadenführers steuern zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher dem

Hauptantrieb ein Hauptsteuergerät und dem Hilfsantrieb ein

Hilfssteuergerät zugeordnet ist und bei welchem das Hauptsteuergerät und das Hilfssteuergerät mit einer Chanigersteuereinheit verbunden sind. Damit lassen sich die für die Fadenverlegung beim Wickeln der Kreuzspule erforderlichen Führungsgeschwindigkeiten auch in dem Umkehrbereich des Fadenführers umsetzen. So kann insbesondere die Masseverteilung am Spulenende durch Steuerung des Hauptantriebes und des Hilfsantriebes vorteilhaft beeinflusst werden. Um sicherzustellen, dass eine für die Umkehr des Fadenmhrers

erforderliches Geschwindigkeitsprofil eingehalten wird, ist die

Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher der Hilfsantrieb bei Eintritt des Fadenführers in einen der Endbereiche des Changierhubes durch die Changiersteuereinheit dem Hauptantrieb zuschaltbar ist. Somit tritt eine überlagerte Bewegungssteuerung des Fadenführers erst bei Eintritt in den Endbereichen des Changierhubes ein.

Zur Realisierung kurzer Umkehrstrecken mit vorbestimmten

Geschwindigkeitspro filen an dem Fadenführer ist desweiteren vorgesehen, dass der Hilfsantrieb und der Hauptantrieb bei Eintritt in einer der

Endbereiche des Changierhubes bis zum Erreichen eines Umkehrpunktes des Fadenführers mit entgegengesetzten Beschleunigungen steuerbar sind. Damit der Fadenführer seine durch den Hauptantrieb bestimmte

Linearbeschwindigkeit möglichst schnell wieder erreicht, wird der

Hilfsantrieb erst nach Austritt des Fadenführers aus einem der Endbereiche des Changierhubes durch die Changiersteuereinheit abgeschaltet. Damit lässt sich der gesamte Umkehrbereich des Fadenführers durch

Überlagerung der beiden Antriebe steuern. Im Linearbereich wird der Fadenführer dagegen nur von dem Hauptantrieb angetrieben.

Der Fadenführer wird beim Verlegen des Fadens und beim Wickeln der Kreuzspule im wesentlichen parallel zur Kreuzspule geführt. Insoweit ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Hauptantrieb durch einen ersten Linearmotor und der Hilfsantrieb durch einen zweiten Linearmotor gebildet sind. Damit ist eine parallel zur Spule geführte Bewegung des Fadenführers in einfacher Art und Weise

ausführbar.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der zweite Linearmotor gemeinsam mit dem Fadenführer an dem ersten Linearmotor gekoppelt ist. Damit lässt sich an jedem Hubende der Hilfsantrieb unmittelbar einsetzen.

Der erste Linearmotor wird bevorzugt als sogenannte Servotube-Linear- motor ausgeführt. Hierzu ist der bewegliche Läufer des ersten Linearmotors an einem stangenförmigen Stator geführt, wobei der zweite Linearmotor an dem Läufer angeordnet ist.

Um eine flexible Steuerung und Positionierung des Fadenführers innerhalb eines variablen Changierhubes zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der erste Linearmotor eine integrierte Sensoreinrichtung zur Wegerfassung aufweist, die mit der Changiersteuereinheit verbunden ist. Derartige Sensoreinrichtungen lassen sich vorteilhaft unmittelbar in einem Läufer des Linearmotors integrieren, so dass die Information über die Position des Fadenführers über das

Hauptsteuergerät der Changiersteuereinheit zuleitbar ist.

Der Fadenführer wird dabei bevorzugt fest mit einem Läufer des zweiten Linearmotors verbunden. Die erfindungsgemäße Changiervorrichtung lässt sich auch vorteilhaft für Aufwickeleinrichtungen einsetzen, die mehrere Wickelstationen zum Aufwickeln mehrerer Fäden aufweisen. Hierzu wird die Weiterbildung der Erfindung eingesetzt, bei welcher der Läufer des zweiten Linearmotors über ein Kopplungsmittel mit mehreren Fadenführern benachbarter

Wickelstationen verbunden ist. Damit ist eine parallele Aufwicklung und Führung der Fäden in mehreren Wickelstationen möglich. Die erfindungsgemäße Changiervorrichtung bietet somit eine hohe

Flexibilität zum Verlegen von einem oder mehreren Fäden auch bei höheren Aufspulgeschwindigkeiten. So lässt sich sowohl die Länge eines Changierhubes und damit die Hub-Umkehrpunkte verändern. Durch die Positionierbarkeit des Fadenführers können auch Vorgänge, die beim Spulenwechsel auftreten, ohne weitere Hilfseinrichtung ausgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Changiervorrichtung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Changiervorrichtung

Fig. 2 schematisch ein Beschleunigungsverlauf des Hauptantriebes und des Hilfsantriebes des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1

Fig. 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Changiervorrichtung

Fig. 4 schematisch mehrere Teilansichten des Ausführungsbeispiels aus

Fig. 3

Fig. 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Changiervorrichtung In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Changiervorrichtung zum Führen eines Fadens beim Aufwickeln einer Kreuzspule schematisch dargestellt. Die Changiervorrichtung weist einen Hauptantrieb 1 auf, der mit einem Fadenführer 2 gekoppelt ist. Der

Fadenführer 2 lässt sich durch den Hauptantrieb 1 innerhalb eines

Changierhubes hin- und herführen. In Fig. 1 ist eine Länge des

Changierhubes mit dem Kennbuchstaben H eingezeichnet.

Dem Hauptantrieb 1 ist ein Hauptsteuergerät 4 zugeordnet, das mit einer übergeordneten Changiersteuereinheit 6 verbunden ist.

Als Hilfseinrichtung zur Unterstützung einer Umkehr des Fadenführers 2 ist ein Hilfsantrieb 3 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Fadenführer 2 gekoppelt ist. Der Hilfsantrieb 3 wird durch ein Hilfssteuergerät 5 gesteuert. Das Hilfssteuergerät 5 ist mit der Changiereinheit 6 verbunden.

Im Betrieb wird der Fadenführer 2 genutzt, um einen Faden zum

Aufwickeln einer Kreuzspule innerhalb einer Wickelstelle hin- und herzuführen. Die Bewegung des Fadenführers 2 wird im wesentlichen durch den Hauptantrieb 1 erzeugt. Hierzu wird über die Changiersteuerung 6 und dem Hauptsteuergerät 4 eine Lineargeschwindigkeit zur

oszillierenden Bewegung des Fadenführers 2 dem Hauptantrieb 1

aufgegeben. Der Hauptantrieb 1 ist vorzugsweise als ein elektrischer Antrieb ausgeführt.

Um an den Hubenden des Changierhubes die Umkehr des Fadenführers 2 zu unterstützen, wird bei Eintritt des Fadenführers 2 in einen Endbereich des Changierhubes der Hilfsantrieb 3 über die Changiereinheit 6 und dem Hilfssteuergerät 5 zugeschaltet. Hierzu ist der Hilfsantrieb 3 ebenfalls als elektrischer Antrieb ausgeführt. Durch den Hilfsantrieb 3 wird eine

Umkehrbeschleunigung an dem Fadenführer 2 erzeugt, die der

Bewegungsrichtung des Hauptantriebes 1 entgegengesetzt ist. Der

Hauptantrieb 1 befindet sich in dieser Situation in einer Bremsphase, um die Bewegungsumkehr an dem Fadenführer 2 zu realisieren. Durch die resultierenden Beschleunigungskräfte am Fadenführer 2 lässt sich die Umkehrstrecke des Fadenführers sehr kurz und damit auch in sehr kurzer Zeit ausführen. Die erneute Beschleunigung des Fadenführers durch den Hauptantrieb 1 wird nach Erreichen des Umkehrpunktes durch den

Hilfsantrieb 3 unterstützt. In dieser Phase sind die Bewegungsrichtungen des Hauptantriebes 1 und des Hilfsantriebes 3 gleichgerichtet.

Zur weiteren Erläuterung der Funktion des in Fig. 1 dargestellten

Ausführungsbeispiels ist in Fig. 2 ein Verlauf der Führungsgeschwindigkeit des Hauptantriebes 1 und des Hilfsantriebes 3 dargestellt.

Die obere Hälfte in der Darstellung nach Fig. 2 stellt den Verlauf der Geschwindigkeit des Hauptantriebes 1 und die untere Hälfte den Verlauf der Geschwindigkeit des Hilfsantriebes 3 dar. Hierbei ist auf der Abszisse der Vorhub bzw. Rückhub und auf der Ordinate die Geschwindigkeit V eingetragen.

Die obere Hälfte der Darstellung in Fig. 2 zeigt den Verlauf der

Geschwindigkeit des Hauptantriebes 1 innerhalb eines Changierhubes bei einem Vorhub. Der Changierhub ist mit dem Kennzeichen H sowie die Umkehrbereiche mit den Kennbuchstaben Ui und U ₂ bezeichnet. Zur Führung des Fadenführers 2 wird der Hauptantrieb 1 auf eine konstante Führungsgeschwindigkeit V _CH beschleunigt. Bei Eintritt in einen

Endbereich des Changierhubes muss nun der Hauptantrieb 1 vollständig abgebremst und erneut beschleunigt werden. Am Beispiel des an der rechen Seite dargestellten Umkehrbereiches mit dem Kennbuchstaben U ₂ lässt sich die Steuerung des Fadenführers 2 wie folgt erläutern. Bei Eintritt in den Endbereich des Changierhubes H wird der Hilfsantrieb 3 über die Changiersteuereinheit 6 dem Hauptantrieb 1 zugeschaltet. Parallel beginnt eine Bremsphase an dem Hauptantrieb 1 , so dass die Geschwindigkeit entsprechend der eingestellten Bremsung stetig abfällt - wie in der Darstellung nach Fig. 2 in der oberen Bildhälfte im Umkehrbereich U ₂ zu erkennen ist.

Gleichzeitig wird der Hilfsantrieb 3 mit entgegengesetzter

Bewegungsrichtung beschleunigt, so dass der Hauptantrieb 1 aufgrund reduzierter Massenkräfte sehr schnell auf den Wert 0 abgebremst werden kann. Dadurch ergeben sich sehr kurze Umkehrzeiten. Beim erneuten Beschleunigen des Hauptantriebes 1 zur Ausführung eines Rückhubes wirken kurze Zeit die Antriebe 1 und 3 gemeinsam in eine

Bewegungsrichtung. Dadurch lässt sich die Lineargeschwindigkeit zur Führung des Fadenführers sehr schnell erreichen. Sobald der Endbereich von dem Fadenführer 2 verlassen wird, erfolgt ein Abschalten des

Hilfsantriebes 3. Nun wird der Fadenführer 2 nur durch den Hauptantrieb 1 geführt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Hauptantrieb 1 eine im Antrieb integrierte Sensoreinrichtung zugeordnet, so dass die Position des Fadenführers innerhalb des Changierhubes zu jeder Zeit detektierbar ist und der Changiersteuereinheit aufgegeben werden kann. So kann sowohl die Positionierung des Fadenführers 2 als auch die Steuerung der Umkehrbereiche durch die Antriebe 1 und 3 individuell geändert und gesteuert werden.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Changiervorrichtung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Hauptantrieb 1 und der Hilfsantrieb 3 als sogenannter Servotube- Linearmotoren ausgebildet. So weist der erste Linearmotor, der den

Hauptantrieb 1 der Changiervorrichtung bildet, einen stangenförmigen Stator 7.2 und einen an dem Stator 7.2 beweglich geführten Läufer 7.1 auf. Der Stator 7.2 erstreckt sich über die gesamte Länge des Changierhubes und wird durch einen Träger 10 gehalten. Innerhalb des Läufers 7.1 ist eine Sensoreinrichtung 9 integriert. Die Steuerung des ersten Linearmotors 7 erfolgt über das Hauptsteuergerät 4, das mit der Changiereinheit 6 verbunden ist. So lässt sich der Läufer 7.1 des ersten Linearmotors 7 an dem Stator 7.2 linear hin- und herführen. An dem Läufer 7.1 des ersten Linearmotors 7 ist der Hilfsantrieb 3 in Form eines weiteren Linearmotors 8 gehalten. Der zweite Linearmotor 8 weist ebenfalls einen Läufer 8.1 und einen Stator 8.2 auf. In diesem

Ausführungsbeispiel ist der zweite Linearmotor 8 ebenfalls als ein

Servotube-Linearmotor ausgeführt, so dass der stangenförmige Stator 8.2 über einen Hilfsträger 1 1 an dem Läufer 7.1 des ersten Linearmotors 7 gehalten ist. Der zweite Linearmotor 8 ist mit einem Hilfs Steuergerät 5 und mit der Changiersteuereinheit 6 verbunden. Die Funktion des in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiels ist im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 und wird nachfolgend unter Hinweis auf die Fig. 4.1 und 4.2 erläutert. In den Darstellungen in Fig. 4.1 und 4.2 ist der Läufer 7.1 des

Hauptantriebes 1 in einem Endbereich des Changierhubes dargestellt.

Innerhalb de Endbereiches des Changierhubes wird der Läufer 7.1 des ersten Linearmotors 7 von einer Lineargeschwindigkeit abgebremst, um eine Bewegungsumkehr an dem Stator 7.2 auszuführen. Bei Eintritt in den Endbereich des Changierhubes wird der Läufer 8.1 des zweiten

Linearmotors 8 mit einer entgegengesetzten Bewegung angesteuert, so dass eine schnelle Umkehr des Fadenführers 2 möglich ist. Diese Situation ist in Fig. 4.1 dargestellt. Die Fig. 4.2 zeigt bereits die Situation nach Erreichen eines Umkehrpunktes des Fadenführers 2. Nun muss der Läufer 7.1 des ersten Linearmotors 7 auf die vorbestimmte Lineargeschwindigkeit beschleunigt werden. Das

Erreichen der Beschleunigung wird durch den zweiten Linearmotor 8 unterstützt. Nachdem die Lineargeschwindigkeit des Fadenführers erreicht ist, wird der zweite Linearmotor 8 deaktiviert. Dieser Vorgang wiederholt sich an jedem Hubende des Changierhubes.

Bei den in Fig. 1 und 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiele der

erfindungsgemäßen Changiervorrichtung wird der Hauptantrieb und der Hilfsantrieb 3 genutzt, um einen Fadenführer zum Verlegen eines Fadens während des Aufwickeins einer Kreuzspule zu fuhren. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass mit einem Hauptantrieb 1 und einem Hilfsantrieb 3 gleichzeitig mehrere Fadenführer mehrerer Wickelstellen parallel geführt werden. Hierzu ist in Fig. 5 ein

Ausführungsbeispiel dargestellt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Antriebe 1 und 3 identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ausgeführt. Insoweit wird zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur die Unterschiede erläutert.

An dem Läufer 8.1 des zweiten Linearmotors 8 ist ein Kopplungsmittel 12 gehalten. An dem Kopplungsmittel 12 sind im Abstand zueinander mehrere Fadenführer 2 angeordnet. Der Abstand der Fadenführer 2 zueinander entspricht einer Teilung benachbarter Wickelstellen. Die Wickelstellen können hierbei unmittelbar nebeneinander an einer Aufspulmaschine oder innerhalb einer Textilmaschine angeordnet sein.

Die durch die Antriebe 1 und 3 erzeugte Bewegungssteuerung wird hierbei über das Kopplungsmittel 12 direkt auf jeden der Fadenführer 2 übertragen. Insoweit können mehrere Fäden parallel nebeneinander geführt und zur Wicklung einer Kreuzspule gelegt werden.