AT517296A1 - Spulmaschine zum Aufwickeln von Spulgut - Google Patents

Abstract

Bei einer Spulmaschine zum Aufwickeln von Spulgut umfassend wenigstens eine Spulspindel, eine Antriebseinheit zum Antreiben der Spulspindel, eine der Spulspindel vorgeordnete Changiereinrichtung, eine der Changiereinrichtung vorgeordnete, entgegen der Kraft einer Feder verlagerbare Tänzerrolle und eine Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel vorgesehen, der das der Spannung im zugeführten Spulgut proportionale Signal als Ist-Wert zugeführt ist und die mit der Antriebseinheit zusammenwirkt, um die Spannung im Spulgut auf einen vorgegebenen Soll-Wert zu halten. Die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals umfasst eine Kraftmesseinrichtung, welche die Federkraft der Feder misst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spülmaschine zum Aufwickeln von Spulgut umfassend wenigstens eine Spulspindel, eine Antriebseinheit zum Antreiben der Spulspindel, eine der Spulspindel vorgeordnete Changiereinrichtung, eine der Changiereinrichtung vorgeordnete, entgegen der Kraft einer Feder verlagerbare Tänzerrolle und eine Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals, wobei eine Steuereinrichtung zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel vorgesehen ist, der das der Spannung im zugeführten Spulgut proportionale Signal als Ist-Wert zugeführt ist und die mit der Antriebseinheit zusammenwirkt, um die Spannung im Spulgut auf einen vorgegebenen Soll-Wert zu halten.

Eine solche Spülmaschine ist beispielsweise in der EP 1975106 A2 beschrieben.

Beim Aufwickeln eines Spulgutes, wie z.B. von Kunststoffbändchen, auf einen auf einer Spulspindel angeordneten Spulkörper ist man bestrebt, das Spulgut mit einer möglichst gleichbleibenden Geschwindigkeit aufzuwickeln. Dementsprechend soll auch die Zugspannung im zugeführten Spulgut möglichst konstant sein. Problematisch ist jedoch, dass eine konstante Drehgeschwindigkeit der Spulspindel in Abhängigkeit vom Bewicklungsgrad zu unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten führt. Zur Kompensation der sich mit zunehmendem Bewicklungsgrad erhöhenden Wickelgeschwindigkeit werden daher Steuerungen eingesetzt, mit denen die Drehgeschwindigkeit der Spulspindel mit zunehmendem Bewicklungsgrad so reduziert wird, dass die im Spulgut herrschende Zugspannung über den gesamten Wickelvorgang möglichst gleicht bleibt.

Zur Spannungsregelung werden üblicherweise Tänzeranordnungen mit zumindest einer Tänzerrolle eingesetzt, die gegen die Kraft einer Feder auslenkbar gehalten ist. Der Grad der Auslenkung, d.h. die Stellung der Tänzerrolle repräsentiert dabei die Zugspannung im Spulgut, wobei verschiedene Mechanismen bekannt sind, um ein der Auslenkung proportionales Signal zu generieren, das einer Steuereinheit als Ist-Wert zugeführt und in der Steuereinheit unter Berücksichtigung eines Soll-Werts der Spulgut-Spannung herangezogen wird, um eine Korrektur der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel zu veranlassen. Beim Gegenstand der EP 1975106 A2 erfolgt die Steuerung dabei so, dass auf eine konstante Stellung der Tänzerrolle hin geregelt wird. Um die jeweils einzuregelnde Tänzerstellung einem konkreten Wert der gewünschten Spulgutspannung zuordnen zu können, muss die Steuereinheit Kennlinien der Spulgutspannung als Funktion der Tänzerstellung gespeichert haben. Im Falle einer linearen Federkonstante der an der Tänzerrolle bzw. dem Tänzerhebel angreifenden Feder handelt es sich um einen linearen Zusammenhang zwischen der Tänzerstellung und der SpulgutSpannung. Die Federkonstante der verwendeten Feder muss jedenfalls bekannt sein, um die Kennlinien zur Verfügung stellen zu können. Nachteilig bei der beschriebenen Art der Regelung der Spulgutspannung ist der hohe Aufwand für die Einrichtung und Justierung des Systems, weil die erwähnten Kennlinien individuell ermittelt und hinterlegt werden müssen. Zudem können während des Betriebs Abweichungen oder Veränderungen der Federkonstanten auftreten, die entsprechende Ungenauigkeiten in der Spulgutspannungsregelung verursachen.

Aus dem Stand der Technik (z.B. EP 1190974 Al) sind Steuerungseinheiten zur Steuerung einer konstanten Spulgutspannung bekannt geworden, welche auf die Verwendung von beweglichen Tänzerrollen verzichten. Die Tänzerrolle wird hierbei durch eine fixe Umlenkrolle ersetzt und die auf die Umlenkrolle wirkende Kraft, welche mit der Spulgutspannung korreliert, wird mittels einer Kraftmessdose ermittelt. Die Umlenkrolle wird zu diesem Zweck auf einem Kragarm mit einem Sollbiegebereich drehbar gelagert, auf dem Dehnungsmessstreifen angebracht sind. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass die auf die Umlenkrolle wirkende, zur SpulgutSpannung proportionale Kraft direkt gemessen werden kann, sodass Umrechnungsvorgänge und die damit verbundenen Ungenauigkeiten vermieden werden können. Weiters wird dadurch die individuelle Einstellung der jeweils gewünschten Soll-Werte der Spulgutspannung bei einer Anlage umfassend eine Vielzahl von Spulen mit Hilfe einer zentralen Steuerung wesentlich erleichtert.

Nachteilig bei der Ausbildung mit fixer Umlenkrolle ist, dass Kraftmessdosen in der Regel einen sehr kleinen Messweg aufweisen, sodass kurzfristige, kleine Spannungsänderungen im Spulgut nur unzureichend erfasst werden können. Weiters hat der mit den Dehnungsmessstreifen versehene Kragarm eine hohe Eigenfrequenz, wobei Überlagerungen der Frequenz der Spulgutspannungsänderungen mit der Eigenfrequenz zu einem gestörten Ausgangssignal führen können. Allgemein geben Dehnungsmessstreifen unruhige Signale aus, sodass in der Regel eine aufwändige Signalfilterung und -auswertung erforderlich ist, wodurch die Regelung träge wird.

Eine Ausbildung mit fixer Umlenkrolle führt außerdem zu einem Entfall der Vorteile herkömmlicher Tänzerrollen, insbesondere deren Vermögen kurzfristige Spannungsvariationen auszugleichen. Solche Spannungsvariationen ergeben sich dadurch, dass sich die Länge des Weges des Spulguts zur Spule in Abhängigkeit von der Position des Spulguts im Verlegedreieck ändert. Das Verlegedreieck wird hierbei durch die Changiereinrichtung aufgespannt, die einen Changierfadenführer umfasst, der während des Aufwickelns des Spulguts in Richtung der Rotationsachse der Spulspindel hin- und herbewegt wird, wobei das Verhältnis der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung zur Drehgeschwindigkeit der Spulspindel eingestellt und geregelt wird, um ein definiertes Verlegemuster zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine Geschwindigkeitsregelung für die Spulspindel zu schaffen, mit der die oben genannten Nachteile vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Spülmaschine der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals eine Kraftmesseinrichtung umfasst, welche die Federkraft der Feder misst. Die Erfindung kombiniert somit die Verwendung einer herkömmlichen, auslenkbar gehaltenen Tänzerrolle mit der Erfassung der SpulgutSpannung mittels einer Kraftmessung anstelle einer Wegmessung. Die SpulgutSpannung wird somit nicht durch die Erfassung der Auslenkung der Tänzerrolle, d.h. unter Berücksichtigung der Position der Tänzerrolle, ermittelt, sondern durch unmittelbare Messung der an der Feder, gegen deren Kraft die Tänzerrolle auslenkbar gehalten ist, herrschenden Federkraft. Die Tänzerstellung selbst ist für den Regelvorgang somit nicht von Bedeutung.

Dadurch, dass die Federkraft direkt gemessen wird, kann auf die Verwendung von Kennlinien verzichtet werden, die den Zusammenhang zwischen der Auslenkung der Tänzerrolle und der sich auf Grund der Federkonstante ergebenden Kraft wiedergeben. Die im Zusammenhang mit sich ändernden oder abweichend realisierten Federkonstanten auftretenden Ungenauigkeiten können somit vermieden werden.

Dadurch, dass eine auslenkbar gehaltene Tänzerrolle Verwendung findet, können die grundsätzlichen Vorteile von Tänzerrollen beibehalten werden, insbesondere die Möglichkeit zum Ausgleich bzw. zur Pufferung von kurzfristigen Spulgutspannungsänderungen auf Grund von unvermeidlichen Geometriefehlern (Verlegedreieck).

Die Regelung der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel kann bevorzugt so erfolgen, dass die Federkraft die Regelgröße darstellt. Insbesondere wird die der jeweils gewünschten Spulgutspannung entsprechende Kraft als Soll-Wert vorgegeben und die Drehgeschwindigkeit der Spulspindel· als Stellgröße des Regelkreises so nachgestellt, dass die Federkraft auf dem Soll-Wert konstant bleibt. Insbesondere soll der Soll-Wert über den gesamten Aufwickelvorgang konstant gehalten werden.

Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass die Tänzerrolle an einem um eine Schwenkachse verschwenkbaren Tänzerhebel angeordnet ist, an dem die Feder angreift. Insbesondere ist der Tänzerhebel hierbei als zweiarmiger Hebel ausgebildet, an dessen einem Hebel die Tänzerrolle angeordnet ist und an dessen anderem Hebel die Feder angreift.

Um die Spülmaschine auch auf besonders geringe Spulgutspannungswerte einstellen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass am anderen Hebel ein Gegengewicht angeordnet ist. Dies kann auch durch eine Entlastungsfeder erfolgen, welche bevorzugt eine sehr flache Kennlinie hat (also lang ist). Diese Feder kann auch durch geeignete geometrische Anordnung für eine stark nichtlineare Progression im Bezug auf die Tänzerstellung genutzt werden, sodass z.B. im unteren (geringen) Fadenspannungsbereich mehr Tänzerhub zur Verfügung steht.

Die Messung der Federkraft erfolgt mit Vorteil so, dass das eine Ende der Feder am Tänzerhebel angreift und das andere Ende der Feder mit der Kraftmesseinrichtung zusammenwirkt, insbesondere an dieser befestigt ist.

Eine bevorzugte, weil verschleißbeständige und wartungsfreie Ausbildung der Kraftmesseinrichtung sieht vor, dass die Kraftmesseinrichtung einen mit Biegesensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen versehenen Biegestab umfasst, an dem die Feder angreift.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt es in einfacher Weise, die Spulgutspannung für jede Spulvorrichtung einer Mehrfachspulmaschine gesondert einzustellen, insbesondere mittels einer zentralen Steuerung. Die Erfindung ist in diesem Zusammenhang bevorzugt derart weitergebildet, dass ein Mehrzahl von Spulspindeln mit jeweils zugeordneter Antriebseinheit, Changiereinrichtung, Tänzerrolle und

Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtungen aller Spulspindeln mit einer zentralen Stelleinrichtung verbunden sind, und der Soll-Wert der Fadenspannung für jede Steuereinrichtung gesondert vorgebbar ist und ein entsprechendes Stellsignal von der Stelleinrichtung an die jeweilige Steuereinrichtung zuführbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 schematisch eine Spülmaschine mit einer Spulspindel 1, auf der drehfest ein Spulkörper 2 befestigt ist, auf den das Spulgut, wie z.B. ein Kunststoffbändchen aufgewickelt werden soll. Eine Antriebseinheit zum Antreiben der Spulspindel 1 ist mit 3 bezeichnet. Das Spulgut 4 wird von einer nicht näher dargestellten Beschickungseinrichtung zugeführt und wird zunächst über eine auslenkbar gehaltene Tänzerrolle 5 geführt. Die Tänzerrolle 5 ist an einem freien Ende eines ersten Hebelarms 6 eines zweiarmigen Tänzerhebels frei drehbar gelagert. Der Tänzerhebel ist um die Drehachse 7 schwenkbar gelagert und weist einen zweiten Hebelarm 8 auf, an dem eine Feder 9 angreift. Dadurch, dass das Spulgut 4 die Tänzerrolle 5 zumindest teilweise umschlingt, bringt die Spulgutspannung eine im Sinne einer Verschwenkung des Tänzerhebels um die Schwenkachse 7 wirkende Kraft auf die Tänzerrolle 5 bzw. den Tänzerhebel auf. Die entsprechende Gegenkraft wird durch die am zweiten Hebelarm 8 angreifende Feder 9 aufgebracht, sodass sich in Abhängigkeit von der Spulgutspannung ein Gleichgewichtszustand einstellt. Je größer die SpulgutSpannung ist, desto stärker ist die Feder 9 hierbei gespannt und desto größer ist der Winkel der Auslenkung des Tänzerhebels. Zur Begrenzung des

Auslenkungswegs sind zwei stationäre Anschläge 10 vorgesehen, sodass die Tänzerrolle 5 bzw. der Hebelarm 6 sich zwischen den mit 5 und 5' bzw. 6 und 6' bezeichneten Positionen bewegen kann.

Zu Messung der Federkraft der Feder 9 ist eine Kraftmesseinrichtung 11 vorgesehen, die einen stationären Biegestab 12, an dem die Feder 9 angreift, und eine Anordnung von Dehnungsmessstreifen 13 umfasst.

Das Spulgut 4 wird nach der Tänzerrolle 5 um eine stationäre Umlenkrolle 14 geführt und über eine dem Spulkörper vorgeordnete Changiereinrichtung 15 auf den Spulenkörper 2 aufgewickelt. Die Changiereinrichtung 15 dient dazu, das Spulgut hin- und herzubewegen, um das Spulgut über die gesamte Breite des Spulkörpers 2 aufzuwickeln.

Die Dehnungsmessstreifen 13 liefern ein der Federkraft proportionales Signal, welches über eine Signalleitung 16 einer Steuereinrichtung 17 zugeführt ist. Die Steuereinrichtung 17 wirkt über eine Steuerleitung 18 mit der Antriebseinheit 3 zusammen, um die Drehgeschwindigkeit der Spulspindel 1 zu steuern. Der Steuereinrichtung ist ein Soll-Wert für die einzustellende Spulgutspannung bzw. die korrespondierende Federkraft zugeführt, beispielsweise von einer zentralen Steuerung. In Abhängigkeit vom Ist-Wert, der durch die Kraftmesseinrichtung 11 erfasst wird, erfolgt durch die Steuereinrichtung eine geeignete Anpassung der Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheit 3.

Wie beschrieben, erfolgt die Steuerung dabei so, dass nicht auf eine konstante Stellung der Tänzerrolle, sondern auf eine kontante Federkraft hin geregelt wird. Hinsichtlich der Auslegung der Feder 9 ist dabei lediglich zu beachten, dass die Maximalkraft der Feder 9 über der maximal gewünschten Spulgutspannung liegt, um im Arbeitsbereich der Feder 9 zu bleiben.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1. Spülmaschine zum Aufwickeln von Spulgut umfassend wenigstens eine Spulspindel, eine Antriebseinheit zum Antreiben der Spulspindel, eine der Spulspindel vorgeordnete Changiereinrichtung, eine der Changiereinrichtung vorgeordnete, entgegen der Kraft einer Feder verlagerbare Tänzerrolle und eine Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals, wobei eine Steuereinrichtung zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Spulspindel vorgesehen ist, der das der Spannung im zugeführten Spulgut proportionale Signal als Ist-Wert zugeführt ist und die mit der Antriebseinheit zusammenwirkt, um die Spannung im Spulgut auf einen vorgegebenen Soll-Wert zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im zugeführten Spulgut proportionalen Signals eine Kraftmesseinrichtung umfasst, welche die Federkraft der Feder misst.
2. 2. Spülmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle an einem um eine Schwenkachse verschwenkbaren Tänzerhebel angeordnet ist, an dem die Feder angreift.
3. 3. Spülmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tänzerhebel als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, an dessen einem Hebel die Tänzerrolle angeordnet ist und an dessen anderem Hebel die Feder angreift.
4. 4. Spülmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am anderen Hebel ein Gegengewicht angeordnet ist.
5. 5. Spülmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Feder am Tänzerhebel angreift und das andere Ende der Feder mit der Kraftmesseinrichtung zusammenwirkt, insbesondere an dieser befestigt ist.
6. 6. Spülmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung einen mit Dehnungsmesstreifen versehenen Biegestab umfasst, an dem die Feder angreift.
7. 7. Spülmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrzahl von Spulspindeln mit jeweils zugeordneter Antriebseinheit, Changiereinrichtung, Tänzerrolle und Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtungen aller Spulspindeln mit einer zentralen Stelleinrichtung verbunden sind, und der Soll-Wert der Fadenspannung für jede Steuereinrichtung gesondert vorgebbar ist und ein entsprechendes Stellsignal von der Stelleinrichtung an die jeweilige Steuereinrichtung zuführbar ist.