络筒机及其运行方法与流程

在合成丝线的熔纺生产中，一个纺丝位置中的丝线被并行集中卷绕成筒子。为此，采用了络筒机，它们针对每根丝线分别具有一个卷绕工位并且以与卷绕工位平行的方式具有单侧安装的卷绕锭子。这种卷绕锭子突伸设置在锭子承载装置上，从而在完成之后在卷绕锭子周面上卷绕的筒子可以从卷绕锭子的自由端被移除。这种卷绕锭子例如由de10306666a9公开了。从开始卷绕丝线到卷绕筒管直至筒子完成的过程被称为卷绕周期。

已知的卷绕锭子具有夹盘，具有用于容纳卷绕筒管的夹紧结构的夹紧套设置在该夹盘的周面上。夹盘被设计成空心主体并且在纵向部分中具有被联接至驱动轴的毂。驱动轴在支承侧能够被联接至驱动机构并在突出端被联接至夹盘的毂。夹盘重量通过夹盘驱动轴的安装结构承受，该安装结构布置在固定的锭子承载装置内的两个轴向错开的位置。锭子承载装置由突出部和垂直于转动轴线延伸的部分构成，其中，锭子承载装置的突出部的自由端突入夹盘内。该锭子承载装置的突出部也在此文献中被称为空心支座。夹盘的第二安装通过也称为套环轴承的支承轴承进行。所述套环轴承设置在夹盘的外周面上且通过其外圈支撑在锭子承载装置的垂直于转动轴线延伸的部分上。在套环轴承和锭子承载装置之间设有弹簧，弹簧刚性使得夹盘在卷绕周期中以平行方式降低。在筒子尺寸增大且因而作用于夹盘的重力增大情况下在重力方向上平行降低夹盘是必不可少的，以便在一个卷绕锭子上卷绕的所有筒子中获得均匀且也相同的筒子结构。平行降低意味着夹盘中心轴线在卷绕周期中不倾斜而只是下降。因此保证了在任何时候在筒子表面与接触筒子表面的压辊之间都存在相同的接触压力。这种接触压力严重影响到筒子结构。

弹簧的固定特性仅在单一载荷情况下导致夹盘平行降低。载荷情况在此包括在卷绕周期中影响降低的所有参数例如像卷绕工位占用、最终筒子重量、卷绕速度等。例如如果多根丝线倍增而使得并非所有卷绕工位被一个筒子占用，则当弹簧并非针对此特殊情况来设想时无法再进行平行降低。

不同的弹簧特性不仅在不同的丝线占用夹盘的占用率倍增情况下、也在不同的最终筒子重量情况下都导致就夹盘平行降低而言的最佳结果。

此外，通常在选择弹簧时将不得不接受折中。将无法在卷绕周期的任何时刻通过所选的弹簧特性获得精确平行降低。相反，将会在卷绕操作中出现最小的且可能可变的与准确平行降低的偏差。

因此，本发明的目的是提供一种通用类型的络筒机及其运行方法，借此针对所有可想到的负载情况和整个卷绕周期获得夹盘平行降低。

该目的如此通过一种根据本发明的设备实现，在所述套环轴承和锭子承载装置之间设置至少一个主动调节机构，可借此使该夹盘径向移位。夹盘和压辊两者的轴线的平行对齐可以在卷绕周期的任何时刻针对所有可想到的载荷情况通过主动降低夹盘来实现。夹盘的降低于是可以准确平行地进行，无论是否所有的卷绕工位被占用。卷绕丝线类型也是无关的。由于夹盘和压辊两者轴线的平行，在压辊和分散设置在夹盘上的所有筒子之间的力是相同的并且在任何时刻与期望/最佳的筒子结构所需要的一样大小。

在本发明的一个优选实施例中，该主动调节机构被连接至控制装置，从而用于改变位置的调节指令从该控制装置被传输至调节机构。可以通过这种连接实现平行降低的自动化。为此，在该控制装置中存在可借此确定所需要的调节指令的信息项。

该调节机构优选以铰接方式被保持在锭子承载装置上，从而在调节机构本身中未出现应力。

在本发明的另一个优选实施例中，该调节机构被固定联接至该套环轴承的外圈。于是可获得套环轴承的静定安装，且来自调节机构的力垂直作用于所述套环轴承。这样一来，该套环轴承可被精确引导至期望位置。

该调节机构优选具有丝杠。这样的丝杠可以简单且划算的方式来生产或获得，并且不管怎样还是允许很精确地设定调节机构的位移路径。

在本发明的一个有利实施例中，阻尼机构设置在所述套环轴承和调节机构之间。这样的阻尼机构可以环形阻尼机构形式实现并且积极影响到整个络筒机且尤其是夹盘的振动行为。该络筒机于是可以在比较大的速度范围内运行而不会出现不可容忍的振动状态。可以获得满足就熔纺设备生产能力而言的现代要求的极高卷绕速度。该环形阻尼机构不与在调节机构和套环轴承之间的上述固定联接相悖。所述固定联接可以包含这样的环形阻尼机构。

已经被证明有利的是，另一个调节机构设置在所述套环轴承和锭子承载装置之间，从而在调节机构接触套环轴承上的两个接合点之间形成一个角度。因此，可以在重力方向上精确地实现夹盘的平行降低，而无需调节机构在重力方向上精确作用。这在使用所谓的转台卷绕头的情况下是必须的，因为调节机构的作用方向在卷绕周期过程中改变。如果络筒机以转台卷绕头形式实现，则锭子承载装置由卷绕转台形成，其以偏心方式容纳两个卷绕锭子，卷绕锭子以交替方式位于用于丝线卷绕的工作位置上。因为筒子直径增大，故卷绕转台如此转动，即可以在受限的几何行程范围内保持接触辊压力。因为调节机构被安装在卷绕转台上，故所述调节机构的作用方向在卷绕转台转动时改变。基于在调节机构之间的角度，在卷绕周期的任何时刻能够产生由调节机构造成的针对夹盘的、在重力方向上作用的力。

该角度有利地具有在45°和135°之间的值。可以在此角度范围内找到在个别调节机构所需要的调节力与潜在调节范围之间的最佳折中。调节力是指下述力，即，其须由调节机构产生以使夹盘能以期望值移位。所需的调节力越大，相关的调节机构须设计得越结实耐用。调节范围包括套环轴承在调节机构的预定最大位移路径情况下所能占据的所有潜在位置。最大的可能的调节范围发生在90°之间的角度。如果该角度应比较小，则针对调节机构所需要的调节力确实被减小，而调节范围缩小。

上述目的同样通过根据本发明的方法实现，其中该夹盘在丝线卷绕过程中通过设置在所述套环轴承和锭子承载装置之间的主动调节机构被径向移位。夹盘的倾斜程度受到该主动位移的影响。夹盘上的载荷由于在卷绕周期中增大的筒子重量而变化，且如果不进行套环轴承的主动位移的话，则夹盘轴线因此可相对于压辊的轴线处于不希望的角度。在正常情况下，压辊和夹盘两者的轴线的平行是符合期望的，因此自压辊作用于筒子表面的力保持相同，这导致沿轴向分散在夹盘上的所有筒子具有良好的筒子结构。主动调节允许在卷绕周期的任何时刻很精确地设定所述平行，这在被动系统情况下是几乎无法实现的。所述平行还可以针对许多载荷情况来设定，这些载荷情况例如就卷绕工位的占用或丝线类型或目标筒子直径而言是不同的。

在本发明的一个实施例中，该夹盘的位移按照预定的路径-时间曲线。该调节机构于是被控制。路径-时间曲线可以在控制装置中获得并且在卷绕周期的每个时刻提供该调节机构所调设到的位置值。路径-时间曲线就夹盘平行降低而言被事先确定。这可以在借助基于知道载荷情况的计算进行，或者根据经验进行，或者通过两种方法的组合进行。调节机构的这种控制在丝线卷绕过程中极其不易出错。另一方面，当用于确定路径-时间曲线的复杂性要被保持在可接受范围内时，这样的控制装置通常就精度而言有一定潜力。

因此，在本发明的一个替代实施例中规定了该调节机构的调节行动。在此，在两个轴向错开位置上测量在压辊与筒子之间的力，并且如此进行夹盘位移，所测量的两个力在整个卷绕周期期间有大致相同的值。在调节行动中不需要路径-时间曲线的复杂确定。另外，针对所有载荷情况的夹盘的极其精确的平行降低无论怎样还是可行的。

通过上述设备和方法的特征，可以通过极其经济的方式卷绕预取向丝线以及全取向丝线，同时保证高的筒子品质。这也适用于其它类型的丝线例如像用于地毯应用的所谓卷曲bcf丝线。

以下将通过本发明络筒机的实施例参照附图来更详细解释根据本发明的络筒机和根据本发明的方法，其中：

图1示意性示出本发明络筒机的实施例的侧视图；

图2示意性示出本发明络筒机的实施例的卷绕转台的前视图；

图3示意性示出本发明络筒机的实施例的卷绕锭子的横剖视图。

图1示意性示出了本发明络筒机的一个实施例的侧视图。除非另有提及，否则相同的附图标记被用在所有的图中。络筒机具有卷绕转台8，其可转动安装在机架2中。卷绕锭子11.1突伸地保持在卷绕转台8上。第二卷绕锭子11.2以错开约180°安置的方式保持在卷绕转台8上。就此而言，卷绕转台8用作用于第一卷绕锭子11.1以及第二卷绕锭子11.2的锭子承载装置。

每个卷绕锭子11.1、11.2分别在其驱动端或其支承端被分别配属锭子驱动机构10.1、10.2。卷绕转台8被连接至转动驱动机构9，其中用于使卷绕转台8在机架2内运动的驱动机构在此未被详细示出。

用于容纳筒子7的多个卷绕筒管6在卷绕锭子11.1、11.2的自由突出部分上被一个接一个地前后夹紧。在如图1所示的情况下，卷绕锭子11.1位于工作区域内以便将多根丝线卷绕成筒子7。络筒机如图所示处于工作状态，从而多个筒子7被保持在卷绕锭子11.1上。

卷绕锭子11.1在工作区域内与转动安装的压辊5相互作用，压辊在丝线1卷绕过程中压靠在筒子7的周面上，其中在压辊5和筒子表面之间形成一个力。

压辊5在丝线走向中被分配一个横动装置4，丝线1借此均以往复方式被引导以便形成交叉卷绕筒子。丝线1被引导经过形成送入机构的多个顶端导丝器3。

卷绕转台8可转动安装在络筒机的机架2中且通过转动驱动机构9被转动。转动驱动机构9用于如此转动该卷绕转台8，即，压辊5和卷绕锭子11.1或11.2之间的轴向间距在正常运行中在压辊5贴靠在筒子表面上时在筒子直径增大的情况下被增大。在这里通过控制装置29对卷绕转台8的控制根据筒子7的直径来进行。压辊5以其轴可转动地安装在辊座上。在对置端的辊座通过枢转轴承枢转联接至机架2。于是，压辊5能完成相对于筒子7的径向运动。横动装置4也被紧固至辊座。于是保证了压辊和横动机构之间的间距在压辊的任何运动中保持不变。被连接至控制装置29的传感器设置在枢转轴承中。该传感器用于分别探测压辊或辊座的运动，并且在与规定的理论位置有偏差的情况下产生信号，该信号被提供给控制装置29，从而借助该控制装置来启动借助转动驱动机构9的卷绕转台8的转动。在这里，各自信号从控制装置30被传输至转动驱动机构9。

通过筒子7在卷绕过程中增大，作用在夹盘12上的载荷增大，所述夹盘12是卷绕锭子11.1的一部分并且用于容纳卷绕筒管6，丝线1在卷绕筒管上被卷绕成筒子7，这尤其可从图3中容易看到。为了在每个筒子(无论所述筒子所处的卷绕锭子11.1的位置如何)上维持针对压辊5的相同的力，因载荷增大而造成的夹盘12降低须以平行方式进行。压辊5的轴线和夹盘12的轴线于是总是保持相互平行。因为压辊5是两侧安装的，故所述压辊5的轴线相对于重力作用方向的包夹角是不可变的。除了夹盘12及其安装的构造设计外，夹盘12的平行降低基本上通过作用于套环轴承20的主动调节机构25.1来获得。每个卷绕锭子11.1、11.2被分配这样的调节机构25.1。如图2所示，两个卷绕锭子11.1、11.2甚至均被配属第二调节机构25.2，其功能还将在关于图2的说明中更详细强调。调节机构25.1、25.2被连接至控制装置29。这些调节机构25.1、25.2于是可以在存储在控制装置29中的算法的帮助下被移动。如此实现这些算法，即保证了平行降低。该算法在此可以按照两种不同的概念。一方面，它可以是控制行动算法，另一方面，它可以是调节行动算法。

在控制行动情况下，通过相应公式或数值表来精确预定调节机构25.1、25.2如何移动。这些公式或数值表分别可以通过在络筒机上的试验根据经验来编辑并可被加入控制装置29中。或者，所述公式或数值表分别借助模拟计算来产生。为此可以获得足够精确的络筒机数学模型。

可以在各不同的实施方式中例如以路径-时间关系的形式获得数值表。在此，调节机构25.1、25.2的位置在卷绕周期的每个时刻被规定。或者，具有路径-筒子重量关系的数值表可以被存在控制装置29中。筒子重量可以在卷绕周期的任何时刻通过合成丝线1的材料密度和在挤出过程中所用的纺丝泵的转速来确定。筒子重量同样可以通过动用在卷绕锭子11.1、11.2上卷绕的丝线1的支数和其锭子转速来决定。调节机构25.1、25.2的位置取决于筒子7的重量。所述时间分别通过纺丝泵转速和由此确定的流过纺丝泵的塑料熔体体积流量或者通过锭子转速被间接参照。本领域技术人员将最终决定下述数值表的变体，其能以最低复杂度来确定但还是提供足够高的精度。

在调节情况下，根据所述参数来进行调节机构25.1、25.2的运动，使得在压辊5和筒子表面之间的力在整个卷绕周期期间以及在夹盘12的每个轴向位置处都是相同的。为此，需要附加测量装置，其出于清楚起见未被示出。在压辊5与筒子表面之间的力在至少两个轴向错开布置的位置上被测量。这例如可以借助在辊座上的应变器来进行。这些测力装置也被连接至控制装置29，并且由所述测力装置提供的数据形成调节行动的基础。在采用两个测力装置情况下形成两个测量值之差，并且调节机构25.1、25.2被移动，直到所述差为零。此过程在整个卷绕周期中连续发生。

在图1所示的络筒机情况下示出共四个卷绕工位，因此共有四个筒子7被保持在突伸的卷绕锭子11.1上。卷绕工位数量和筒子7数量均是示例性的。在长形突伸的卷绕锭子情况下可同时卷绕10个、12个或甚至16个筒子。

图2示意性示出了本发明络筒机的第一实施例的卷绕转台8的前视图。卷绕锭子11.1、套环轴承20和环形阻尼机构23在此以剖视图被示出，因此也可以看到内部的零部件。第二卷绕锭子11.2以相同的方式构造和安装，因此在此未被示出。卷绕锭子11.1被安装在固定不动的空心支座13上，空心支座被固定联接至卷绕转台8。在卷绕锭子11.1运行中，驱动轴14在空心支座13内转动。驱动轴14被联接至夹盘12，夹盘于是以与驱动轴14相同的速度转动，但是在空心支座13以外转动。夹盘通过套环轴承20、环形阻尼机构23和这两个调节机构25.1、25.2被联接至卷绕转台8。调节机构25.1通过旋转接头27.1被联接至卷绕转台8。调节机构25.1通过旋转接头27.1以可在垂直于卷绕转台8轴线的平面内枢转的方式被保持。同样的情况适用于调节机构25.2和将调节机构25.2联接至卷绕转台8的旋转接头27.2。套环轴承20用于允许实现在转动的夹盘12和固定不动的调节机构25.1、25.2之间的转动。套环轴承20被设计成球轴承。内圈22与夹盘12一起转动，外圈21通过环形阻尼机构23被联接至这两个调节机构25.1、25.2。套环轴承20的球安置在外圈21和内圈22之间。环形阻尼机构23用于改善卷绕锭子11.1的振动性能。所述环形阻尼机构23由其间夹有多个阻尼机构24的两个同心金属环构成。通过示例性方式，在此画出了四个均匀分布的阻尼机构24。但数量是可变的，因此也可以在环形阻尼机构23中设置更多或更少的阻尼机构24。阻尼机构24由非常好地适用于阻尼所出现的振动的橡胶类材料构成。调节机构25.2通过另一个旋转接头27.3被固定至环形阻尼机构23的外侧面。所述旋转接头27.3就像上述旋转接头27.1、27.2那样允许绕垂直于卷绕转台8的轴线转动。调节机构25.1靠近阻尼机构23具有固定支座28。固定支座28不容许在调节机构25.1和环形阻尼机构23之间的任何运动，因此，在调节机构25.1的作用方向与该环形阻尼机构23外周面上的固定支座28的切线之间的角度总是90°。借助所述三个旋转接头27.1、27.2、27.3和固定支座28产生静定系统，使得夹盘12通过这两个调节机构25.1、25.2可以移位至期望位置。此移位通过两个丝杠26.1、26.2来实现，其中丝杠26.1是调节机构25.1的一部分，而丝杠26.2是调节机构25.2的一部分。在调节机构25.1的两个安装点、确切说是在旋转接头27.1和固定支座28之间的长度由于丝杠26.1而是可变的。所述丝杠26.1的转动运动通过丝杠26.1被转换为平移运动，这造成间距的变化。与丝杠26.1将要转动多少(这直接与该间距值相关联)相关的调节信号从控制装置30通过数据连接机构31.1被传输至丝杠26.1的电机(在此未示出)。同样的情况下相似方式适用于具有丝杠26.2、数据连接机构31.2、旋转接头27.2和旋转接头27.3的调节机构25.2。鉴于这些长度变化，可以获得夹盘12相对于空心支座13的任意位移。在正常情况下，长度变化相互适应，从而使夹盘12竖直向下降低，以便即便在筒子重量增大情况下也保持夹盘12的轴线和压辊5的轴线之间的平行。如在此示出的单个固定安装的调节机构并不足以在整个卷绕周期期间保证夹盘12的竖直向下移位，因为卷绕转台8在所述卷绕周期过程中转动，因此所述固定安装的调节机构的作用方向改变。但夹盘12通过这两个调节机构25.1、25.2以竖直向下方式降低是可行的，无论卷绕转台8的位置如何。在图2所示的配置中，丝杠26.1须为此伸出且丝杠26.2须回撤，当重力以竖直向下方式作用时。这两个调节机构25.1、25.2在此相互间成一个角度29设置，该角度在此实施例中为90°。角度29的有利值在45°和135°之间。在此范围内可获得在夹盘12的可能的调节范围与所需的调节机构25.1、25.2的稳定性之间的良好折中。

代替两个调节机构25.1、25.2地，也可以只借助一个调节机构按照与调节机构25.1相似的方式获得夹盘12的平行降低。为此，所述调节机构25.1在卷绕转台8上的安装将不得不就安装位置而言是可变的，从而使得自调节机构25.1作用于夹盘12的力的作用方向总是以竖直向下的方式对准方向，即便是在卷绕转台8转动的情况下。

代替丝杠26.1、26.2地，也可以在这两个调节机构25.1、25.2中采用其它机构例如像偏心盘、气压驱动机构或步进电机。

本发明络筒机的第一实施例的卷绕锭子11.1的横剖视图如图3示意性所示。就像在图2中那样，卷绕锭子11.1、套环轴承20和环形阻尼机构23被剖视示出，因此也能看到内部的零部件。可以在图3中看到驱动轴14安装在空心支座13内。为此，第一滚动轴承16.1靠近机架2地设置在驱动轴14与空心支座13之间，第二滚动轴承16.2位于卷绕锭子11.1的突出部中，也在驱动轴14和空心支座13之间。驱动轴14可通过联接器15被联接至锭子驱动机构10.1，所述锭子驱动机构如图1所示。驱动轴14通过法兰联接17被联接至夹盘12。该法兰联接17位于驱动轴14的突出端上。在驱动轴14的轴向上平放的多个螺钉是法兰联接17的一部分。夹盘12的外侧空心件从法兰联接17起在突出方向上(在此只示出了所述区域的一小部分)以及朝向在卷绕转台8中的安装点地来配置。可用来固定如图1所示的卷绕筒管6的夹紧装置18和胀套19围绕夹盘12设置，丝线1能够在所述卷绕筒管6上被卷绕成筒子7。夹紧装置18和胀套19未在整个轴向长度范围包围夹盘12，在安装侧空出一个区域用于套环轴承20。在可转动的夹盘12与固定不动的卷绕转台8之间的联接通过所述套环轴承20来获得。为此，套环轴承20的内圈22被固定联接至夹盘12，外圈21通过球以与内圈22同心但可绕内圈22转动的方式被保持。为了络筒机且尤其是卷绕锭子11.1的振动行为得以改善，由其间夹有阻尼机构24的两个同心金属环构成的环形阻尼机构23围绕套环轴承20的外圈21设置。在此视图中，这些阻尼机构24在所选剖切面情况下是看不到的。调节机构25.1设置在环形阻尼机构23和卷绕转台8的突出部之间。为了清楚起见，在此未示出用于夹盘12位移的第二调节机构25.2。在夹盘12与卷绕转台8上的突出部或空心支座13之间的径向间距可在双箭头方向上通过丝杠26.1改变。用于直接影响到所述间距的丝杠26.1转动的调节信号自控制装置30(在此未示出)通过数据连接机构31.1被传输至调节机构25.1。在此所示的调节机构25.1通过固定支座28以不可运动的方式被联接至环形阻尼机构23，因此也被固定联接至套环轴承20，使得丝杠26.1的平移运动方向(由双箭头象征)总是垂直于环形阻尼机构23表面上的穿过固定支座28的切线。此运动方向与可由调节机构25.1施加至夹盘12的力的方向相同。在卷绕周期期间的设备运行中，作用于夹盘12的载荷因为尺寸增大的筒子7而稳定增大。这导致尤其夹盘12还有空心支座13和驱动轴14的挠曲变得越来越大。所述挠曲在许多载荷情况下会造成如果不进行下述套环轴承20的调节的话则夹盘12的轴线和压辊5的轴线不再相互平行。如果夹盘12在突出端向下倾斜，则套环轴承20同样借助这两个调节机构25.1、25.2被向下引导，从而始终保证夹盘12轴线与压辊5轴线的平行。理论上也可想到夹盘12在靠近机架2的支承侧端向下倾斜的情况。例如当丝线1只在卷绕锭子11.1的支承侧部分中被卷绕成筒子7时就可能是这种情况。在此情况下的套环轴承20的调节将以垂直向上方式进行以便也获得夹盘12的轴线和压辊5的轴线的上述平行。

通过上述络筒机可以获得特别有利的筒子7的结构，从而几乎可以完全排除掉因瑕疵筒子7而在进一步加工处理中引起的问题。尤其是，通过本发明络筒机和本发明方法制造的筒子7具有很均匀的排列密度。可以针对许多负载情况获得该有利的筒子结构，从而可以很灵活地使用络筒机。