EP0063690B1

EP0063690B1 - Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens

Info

Publication number: EP0063690B1
Application number: EP82102083A
Authority: EP
Inventors: Peter Schwengeler
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1981-04-24
Filing date: 1982-03-15
Publication date: 1985-07-24
Also published as: DE3264844D1; ATE14412T1; IN156078B; JPS57184064A; JPH0224747B2; EP0063690A1; US4415125A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine rotierbare, konische Hülse zu einer Spule mit einer rotierbaren Reibwalze, welche mehrere, auf einer gemeinsamen, antreibenden Welle hintereinander angeordnete, zylindrische Rotationselemente umfasst, von welchen eines mit der Welle fest verbunden ist, und welche sich mit der Hülse bzw. der Spule längs einer Mantellinie in Anlage befindet, wobei im Betrieb Spule und Walze aneinander abrollen.
Für das Aufwickeln eines Fadens oder Garnes zu einer Spule ist in vielen Fällen die Verwendung von konischen, d.h. kegelstumpfförmigen Hülsen erwünscht. Die zum Herstellen der Spulen notwendige Rotation der Hülsen wird in der Regel durch eine zylinderförmige Antriebswalze erzeugt, welche längs einer Mantellinie an der Hülse, bzw. an dem auf der Hülse bereits aufgewickelten Fadenmaterial anliegt. Durch Reibung wird dabei die Hülse bzw. Spule von der Antriebswalze mitgenommen. Da die Hülse konisch und die Antriebswalze zylindrisch geformt ist, stimmen entlang der erwähnten Mantellinie die Oberflächengeschwindigkeiten dieser Rotationskörper nicht überein. An den Stellen mit relativ grossem Durchmesser der Hülse bewegt sich die Mantelfläche der Spule schneller und an Stellen mit relativ kleinem Durchmesser der Hülse bewegt sich die Mantelfläche der Spule langsamer als die Oberfläche der Antriebswalze. Dadurch reiben oder scheuern die sich an diesen Stellen berührenden Oberflächen aneinander, was unerwünscht ist, da die Qualität der aufgewundenen Fäden darunter leidet.
Durch die deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 228 488 ist eine Einrichtung bekannt geworden, gemäss welcher zum Zwecke des Einhaltens der Wickelgeschwindigkeit und der Gleichmässigkeit der Garnspannung beim Verteilungszylinder dessen Berührungsfläche mit der Spule schmal gehalten wird. Damit lässt sich ein Scheuern der Oberfläche von Spule und Verteilungszylinder wesentlich reduzieren. Bei schmaler Berührungsfläche erweist sich jedoch die auf Reibung beruhende Kupplung zwischen Spule und Zylinder und damit auch die Mitnahme der Spule als ungenügend.
Durch die russische Patentschrift Nr. 494 868 ist es ausserdem bekannt, eine mehrteilige Antriebswalze für eine Spule vorzusehen, welche durch eine mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Welle angetrieben ist. Zwei Teile der Antriebswalze können wahlweise durch Kupplung mit der Welle antriebsmässig verbunden werden, um die Aufspulgeschwindigkeit zu steuern und eine gleichmässige Dichte der Windungen zu erhalten. Diese Patentschrift befasst sich in keiner Weise mit dem Vorkommen aneinander scheuernder Oberflächen.
Weiter ist aus der britischen Patentschrift Nr. 21 653 (1910) eine mehrteilige Antriebswalze für eine Spule bekannt, bei weicher eine Scheibe der Antriebswalze fest mit der Antriebswelle verbunden ist, während die anderen Scheiben lose auf die Antriebswelle rotierbar sind. Auch durch diese Vorrichtung lässt sich, wegen ungenügender Kontaktfläche zwischen der Antriebswalze und der Spule, keine befriedigende Mitnahme der Spule erreichen.
Durch die vorliegende Erfindung soll die erwähnte Scheuerwirkung in starkem Masse reduziert werden und trotzdem ein zuverlässiger Antrieb der Hülse bzw. Spule gewährleistet sein. Die Mitnahme soll nämlich mit derjenigen einer ungeteilten Antriebswalze auf einer zylindrischen Spule vergleichbar sein. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich ausserdem, dass sich als Folge der sich bei konstanter Fadenzuführungsgeschwindigkeit ergebenden Konstanz der mittleren Fadenspannung des aufzuwickelnden Fadens das Vorsehen eines einfachen, nicht gesteuert angetriebenen Fadenspeichers als genügend erweist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mittleres Element der Reibwalze mit der Welle rotationsmässig fest verbunden ist und auf jeder seiner Seiten je ein weiteres Element der Reibwalze auf je einem auf der Welle angebrachten Rotationslager rotierbar angebracht ist und dass die beiden weiteren Elemente durch ein Differentialgetriebe miteinander gekoppelt sind. Durch die Koppelung der drei Elemente wird erreicht, dass sie sich antriebsmässig unterstützen, was einer speziell grossen Reibfläche für den Antrieb gleichkommt; d.h. die Reibfläche ist gleich gross wie wenn die Reibwalze nicht unterteilt wäre, wobei aber das Scheuern praktisch vermieden ist. Ausserdem ist nach dieser Lösung ein empfindlicher Reibbelag aus Gummi, auch unter Verhältnissen, bei denen ein solcher normalerweise verwendet wird, nicht notwendig.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. In der letzteren zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer konventionellen Aufwickelvorrichtung und schematisch deren Einordnung in einen Spinnvorgang,
Fig. 2 eine Ansicht der Aufwickelvorrichtung der Fig. 1, gemäss der letzteren, von rechts her gesehen,
Fig. 3 einen Längsschnitt einer antreibbaren Walze in einer erfindungsgemässen Aufwindevorrichtung,
Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 und
Fig. 5 eine der Erläuterung der Fig. 3 und 4 dienende Darstellung als Querschnitt längs der Linie V-V der Fig. 4.

In Fig. 1 ist eine Spinneinheit 11 gezeigt, in welcher ein Faserband 13 zu einem Garn oder Faden 14 versponnen wird. Förderwalzen 15 bewegen den Faden 14 nach oben. Dieser durchläuft zwei Fadenösen 16, 17, welche eine den Ausgleich variabler Fadenlängen bewirkende Anordnung darstellen. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise die Fadenöse 16 durch eine Feder oder ein Gewicht in Richtung des Pfeiles 18 vorgespannt und längs der strichpunktierten Linie hin und her bewegbar.
Von der Fadenöse 17 läuft der Faden 14 zu einem Fadenführer 21, welcher sich vor einer rotierbaren Reibwalze 22 befindet. Die Reibwalze 22 umfasst in an sich bekannter Weise eine Welle 23, welche von aussen angetrieben wird, und auf welcher drei Elemente 24, 25 und 26 angebracht sind. Die Elemente 24 und 26 sind auf Lagern 27, 28 frei drehbar gelagert. Das Element 25 ist mit der Welle 23 fest verbunden. Oberhalb der Reibwalze 22 befindet sich eine konisch oder kegelstumpfförmig geformte Hülse 31, welche mit dem auf ihr aufgewickelten Faden eine Spule 32 bildet (siehe auch Fig. 2). Während des Aufspulvorgangs bewegt sich der Fadenführer 21 parallel zur Welle 23 über die Länge der Spule 32 hin und her.
Im Betrieb der Aufwickelvorrichtung nach Fig. 1 wird die Welle 23 und damit auch das mit ihr feste Element 25 in Rotation versetzt. Diese nehmen als Folge der Reibung die gegen die Reibwalze 22 angepresste Spule 32 bzw. bei Beginn eines Aufwickelvorgangs, die angepresste Hülse 31 mit sich, so dass die Spule 32 bzw. die Hülse 31 ebenfalls in Rotation versetzt wird. Durch die Rotation von Reibwalze 22 und Spule 32 wird der Faden 14 aufgespult. Die Hin- und Herbewegung des Fadenführers 21 sorgt für eine gleichmässige Verteilung des aufzuspulenden Fadens 14.
Die Spule 32 und die zylinderförmige Reibwalze 22 liegen längs einer Mantellinie aneinander an. Unter der Annahme, dass die Reibwalze 22 aus einem einzigen, eine Einheit bildenden, zylinderförmigen Körper bestände, würden sämtliche Punkte der Oberfläche einer solchen Walze die gleiche Oberflächengeschwindigkeit aufweisen. Bei der Spule 32 haben wohl alle Punkte ihrer mantelförmigen Oberfläche die gleiche Winkelgeschwindigkeit, jedoch ist die Oberflächengeschwindigkeit, d.h. sind die pro Zeiteinheit zurückgelegten Strecken der Punkte ihrer Oberfläche am Ort des kleinsten Spulendurchmessers (in Fig. 1 links) am kleinsten und am Orte des grössten Spulendurchmessers (in Fig. 1 rechts) am grössten.
Während des Aufwickelvorgangs sind die Oberflächengeschwindigkeiten der im vorherigen angenommenen, aus einem einzigen Körper bestehenden Reibwalze 22 und der Spule 32 nur am Ort ihrer Mitten, bezogen auf die axiale Richtung der Reibwalze und Spule, gleich gross. Daraus folgt, dass an der Mantellinie, an welcher die Reibwalze 22 und die Spule 32 aneinander anliegen, ein gegenseitiges Aneinander-Reiben oder Scheuern stattfindet, welches um so grösser ist, je näher man sich an den seitlichen Enden von Reibwalzen und Spule befindet und je länger Reibwalze und Spule sind. Dieses Aneinanderscheuern verursacht insbesondere an den äussersten Stellen der Spule 32 eine Beschädigung des aufgewickelten Materials.
Dies wird gemäss dem bekannten Vorschlag dadurch vermieden, dass die Reibwalze 22 in drei Elemente 24, 25 und 26 aufgeteilt ist. In der Zeichnung sind zur Erhöhung der Klarheit die Abstände zwischen den Elementen 24, 25 und 26 übertrieben gross gezeichnet. Bei der Verwendung dreier Reibwalzenelemente 24, 25, 26 an Stelle einer einzigen, aber dreimal längeren Reibwalze, sind vor allem die Stellen grosser Scheuerbewegungen eliminiert. Die nach dem Unterteilen der Reibwalze 22 noch verbleibenden Scheuerbewegungen liegen innerhalb von Grenzen, in denen das Garn noch nachgeben kann, wodurch Beschädigungen vermieden werden. Es hat sich aber gezeigt, dass die Mitnahme der Hülse 31 bzw. der Spule 32 bei einer solchen Anordnung wegen ungenügender Länge des angetriebenen Elementes 25 der Walze 22 unbefriedigend ist.
Die Fig. 3, 4 und 5 beziehen sich auf ein erfinderisches Ausführungsbeispiel einer Reibwalze. Diese ist mit der Bezugszahl 42 bezeichnet. Die Reibwalze 42 umfasst wiederum eine Welle 43, auf welcher die Elemente 44, 45, 46 nebeneinander angebracht sind. Die Elemente 44, 46 sind wiederum auf Lagern 47, 48 rotierbar angebracht, und das Element 45 ist mit der Welle 43 fest verbunden.
Das Element 45 weist zwei parallel zur Welle 43 verlaufende und nebeneinander liegende Bohrungen auf. In der einen Bohrung 51 ist eine Übertragungswelle 52 rotierbar gelagert. Sie ist an ihrem einen Ende mit einem Zahnrad 53 und an ihrem anderen Ende mit einem Zahnrad 54 versehen. Das Element 46 besitzt die Form eines Hohlzylinders und ist auf seiner Innenwand mit einem Zahnkranz 55 versehen, mit welchem das Zahnrad 53 im Eingriff steht. Ein weiteres Zahnrad 56 ist am einen Ende einer Tragwelle 57 befestigt, welche in der bereits erwähnten, zweiten Bohrung rotierbar gelagert ist. Diese zweite Bohrung liegt gemäss Fig. 3 hinter der Bohrung 51 und ist in den Fig. 3 und 4 nicht sichtbar. Die Fig. 5 ist eine Ansicht von oben, in welcher nur die Übertragungswelle 52, die mit 57 bezeichnete Tragwelle und die Zahnräder 53, 54 und 56 gezeichnet sind. Das Zahnrad 56 ist in axialer Richtung ungefähr doppelt so lang wie das Zahnrad 54. Die beiden Zahnräder 54 und 56 sind miteinander im Eingriff. Das Zahnrad 56 ist ausserdem mit einem Zahnkranz 58 im Eingriff, welcher auf der Innenwand des hohlzylinderförmigen Elementes 44 angebracht ist. Das in Fig. 5 gezeigte Getriebe zusammen mit den Zahnkränzen 55 und 58 bildet ein Differentialgetriebe.
Denkt man sich wiederum, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, eine längs einer Mantellinie der Reibwalze 42 an diese anliegende Spule, so wird diese bei Rotation der Welle 43 durch das Element 45 in Rotation versetzt. Dadurch wird, rückwirkend von der Spule her, eine Rotation der Elemente 44, 46 hervorgerufen. Bei einer Position der Spule, wie dies in Fig. durch die Spule 32 gezeigt ist, rotiert dabei das Element 46 mit grösserer Oberflächengeschwindigkeit als das Element 44. Bei gleicher Länge der Elemente 44 und 46 bedeutet dies, dass die Oberflächengeschwindigkeit des Elementes 46 um den Betrag grösser und die entsprechende Geschwindigkeit des Elementes 44 um den gleichen Betrag kleiner als die entsprechende Geschwindigkeit des Elementes 45 ist. Ein solcher Rotationszustand liegt ebenfalls vor, wenn das Differentialgetriebe mit den Teilen 52 bis 58 auf eine Umdrehung des Elementes 46 in einer Richtung eine Umdrehung des Elementes 44 in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, d.h. wenn das Übersetzungsverhältnis 1:1 beträgt.
Wenn sich an der Reibwalze 42 der Fig. 3 keine Spule in Anlage befindet und die Welle 43 angetrieben wird, so wird das Element 45 mitgenommen, und es rotieren die Wellen 52 und 57 mit den Zahnrädern 53, 54 und 56. Da das Zahnrad 53 mit dem Zahnkranz 55 und das Zahnrad 54 über das Zahnrad 56 mit dem Zahnkranz 58 im Eingriff steht, so werden die Elemente 44, 46 durch die Zahnräder 53, 54, 56 mitgenommen und die Reibwalze 42 rotiert als Einheit um die Rotationsachse der Welle 43. Liegt hingegen eine Spule in der in Fig. 1 gezeigten Positionierung an der Welle 43 an, so bewirkt diese, wie vorher beschrieben, relativ zum Element 45 eine Verdrehung des Elementes 46 im einen Drehsinn und eine Verdrehung des Elementes 44 im entgegengesetzten Drehsinn um die gleichen Beträge. Dabei ist vorausgesetzt, dass die Entfernung der Mitten der Elemente 46 und 44 von der Mitte des Elementes 45 gleich gross sind. Unter diesen Umständen stimmen die Verdrehungen mit den durch das Differentialgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 bewirkten überein. Die von der Spule auf das Element 44 ausgeübte Drehwirkung überträgt sich somit durch das Differentialgetriebe auf das Element 46, und umgekehrt überträgt sich ein Drehmoment des Elementes 46 auf das Element 44. Damit laufen bei den erwähnten Dimensionen diese Elemente stets genau mit -an die Spule angepassten Geschwindigkeiten.
Damit wird die Gleichmässigkeit der Geschwindigkeit der Fadenaufwicklung erhöht, und der durch die Fadenösen 16, 17 erzielte Längenausgleich weist kleinere Schwankungen auf.
Die äusseren Elemente können von verschiedenen Längen sein, wobei im Falle des Beispiels der Fig. 3, 4, 5 ein entsprechend angepasstes Übersetzungsverhältnis des Differentialgetriebes eingesetzt wird. Bei gleicher Länge der Elemente hat man den Vorteil, dass die Strecken, über welche ein Gleiten oder Scheuern der äusseren Partien stattfindet, minimal sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine rotierbare, konische Hülse (31) zu einer Spule (32) mit einer rotierbaren Reibwalze (42), welche mehrere, auf einer gemeinsamen, antreibenden Welle hintereinander angeordnete, zylindrische Rotationselemente (44, 45, 46) umfasst, von welchen eines (45) mit der Welle (43) fest verbunden ist, und welche sich mit der Hülse (31) bzw. der Spule (32) längs einer Mantellinie in Anlage befindet, wobei im Betrieb Spule (32) und Reibwalze (42) aneinander abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittleres Element (45) der Reibwalze (42) mit der Welle (43) rotationsmässig fest verbunden ist und auf jeder seiner Seiten je ein weiteres Element (44) bzw. 46) der Reibwalze (42) auf je einem auf der Welle (43) angebrachten Rotationslager (47, 48 rotierbar angebracht sind und dass die beiden weiteren Elemente (44, 46) durch ein Differentialgetriebe (52-58) miteinander gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (52-58) eine im mittleren Element (45) rotierbar gelagerte, zur antreibenden Welle (43) parallele Übertragungswelle (52) umfasst, welche an ihrem einen Ende zur Erzeugung eines Drehmomentes von vorgegebenem Drehsinn an einem der weiteren Elemente (46) mit diesem gekoppelt ist und an ihrem anderen Ende zur Erzeugung eines Drehmomentes von vom vorgegebenen Drehsinn entgegengesetztem Drehsinn am anderen weiteren Element (44) mit diesem gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungswelle (52) an ihrem einen Ende ein Zahnrad (53) aufweist, welches mit einem Zahnkranz (55) im Eingriff steht, welcher sich über eine Innenfläche eines hohlzylindrischen Bereiches des einen weiteren Elementes (46) erstreckt und die Übertragungswelle (52) an ihrem anderen Ende ein zweites Zahnrad (54) aufweist, welches mit einem zu ihm parallelen, dritten Zahnrad (56) verzahnt ist, welches seinerseits mit einem Zahnkranz (58) im Eingriff ist, welcher sich über eine Innenfläche eines hohlzylindrischen Bereiches des anderen weiteren Elementes (44) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Elemente (26; 44, 45, 46) ungefähr gleich lang sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens beim mittleren Element (45) die Aussenfläche in bezug auf die Spule (32) eine relativ grosse Reibung besitzt.