Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspulen von drahtförmigem oder bandförmigem Material, mit einem kreisförmigen, elliptischen oder polygonen Querschnitt, in mehreren Wickellagen auf einen spulenförmigen, sich drehenden Speicher.
Spulvorgänge in mannigfaltiger Art sind wichtige Arbeitsvorgänge vieler Produktionsvorgänge. Wo immer das Material im Verhältnis zum Querschnitt, wie Breite oder Dicke, eine sehr grosse Längenausdehnung hat, ist die Speicherung in Form einer Spule die nahliegendste und rationellste Möglichkeit, viel Ware auf kleinen Raum unterzubringen.
Das Spulen umfasst, neben der lagenweisen Übereinanderwicklung, ausserdem die Querverlegung der Ware, im folgenden Verlegung genannt, denn eine Lage des Wickels besteht aus einer Vielzahl von Windungen. Um beim Bespulen von spulenförmigen Speichern bzw. Spulkörpern, wie es vorzugsweise beim Spulen mit Materialien von kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt angewandt wird, das Material in jeder Lage ohne Zwischenraum nebeneinander aufzuspulen, muss die Verlegung so abgestimmt sein, dass pro Umdrehung der Spule der Spulkörper um eine Warenstärke weiter wandert. Ausserdem müssen die einzelnen Windungen beim Spulen aneinandergedrückt werden. Damit wird erreicht, dass die einzelnen Windungen ohne Zwischenraum nebeneinander liegen.
Bei bekannten Aufspulvorrichtungen erreicht man dies dadurch, dass eine Bedienungsperson durch Handbetreibung das aufzuspulende Material so führt, dass mehr oder weniger die Windungen eng aneinander liegen. Dies setzt eine grosse Erfahrung und eine gute, kontinuierliche Aufmerksamkeit der Bedienungsperson voraus, da die Beschaffenheit des Materials zu berücksichtigen ist.
Eine Ware aus drahtförmigem oder bandförmigem Metall oder Stahl lasst sich schwerer aufspulen, als Teigwaren wie Spaghetti oder Makkaroni bzw. Textilfasern oder Garne.
Mit den bisher bekannten Spulvorrichtungen erzielte man schlechte Ergebnisse, welche einmal in der Konstruktion der Vorrichtung und zum Zweiten in der nicht gleichbleibenden Aufmerksamkeit der Bedienungspersonen lagen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, nicht nur die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu beseitigen, sondern auch eine universelle Spulvorrichtung zu konzipieren, mit der alle bekannten drahtförmigen oder bandförmigen Materialien unterschiedlicher Beschaffenheit und unterschiedlichen Querschnitts so aufgespult werden, dass die einzelnen Windungen einer Wickellage ohne Zwischenraum nebeneinander liegen und dass insbesondere bei drahtförmigen oder bandförmigen Materialien mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt die Windungen der nächsten Wickellage in die Vertiefungen der unteren Wickellage gelagert werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher an einer sich drehenden Welle angeordnet ist und relativ zu einer Führungsrolle in Richtung der Achse der Welle mit ändernder Geschwindigkeit durch ein Betätigungsglied verschiebbar ist, welche Geschwindigkeit verändert wird in Abhängigkeit von der relativen Position des Speichers zur Führungsrolle und einem Auflaufwinkel α des auf den Speicher zulaufenden Materials.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine elektronische Schaltung zur Steuerung der Aufspulvorrichtung,
Fig. 2 ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Aufspulvorrichtung,
Fig. 3 ein weiteres konstruktives Ausführungsbeispiel.
In der Fig. 1 besteht das aufzuspulende Material 1 aus einem Draht mit kreisförmigem Querschnitt. Selbstverständlich kann Material mit anderen Querschnitten wie elliptisch, dreieckig, quadratisch, rechteckig oder polygon usw. aufgespult werden. Der Draht 1 der Fig. 1 wird über eine Führungsrolle 2 auf einen Spulkörper 3 geführt und dort lagenweise aufgewickelt. Dies geschieht durch Drehen des Spulkörpers 3, wie es durch den kreisförmigen Pfeil A um die Wickelwelle 4 angedeutet ist. Die Wickelwelle 4 wird durch einen in der Fig. 1 nicht gezeigten Motor in diese Drehrichtung versetzt. Der Draht 1 wird auf den Spulkörper 3 unter einen bestimmten Auflaufwinkel α so geführt, dass sich die während des Aufspulens bildenden Windungen aneinander pressen.
Der Auflaufwinkel a des zustrebenden Drahtes 1 auf die Spule 3 wird gemessen zur Senkrechten der Spulachse, wie in der Fig. 1 gezeigt ist. Der Schenkel des Auflaufwinkels a, der senkrecht zur Spulenachse angeordnet ist, liegt parallel zu den Flanschen bzw. Bordscheiben 5 des Spulkörpers 3. Das Spulen des Drahtes 1 auf den Spulkörper 3 mit den Bordscheiben 5 wird in vier Phasen bzw. Zeitabschnitte aufgeteilt. Wenn der Draht 1 zum Beispiel am linken Flansch 5 der Fig. 1 eingelegt ist und der Spulkörper 3 in Drehung versetzt wird, dann baut sich der Auflaufwinkel a im Bereich 6 des Spulkörpers in der Weise auf, dass der Spulkörper 3 sich in Pfeilrichtung A dreht und nach Erreichen des gewünschten Auflaufwinkels α eine Verschiebung des Spulkörpers 3 in seiner Längsachse beginnt. Die Verschiebung des Spulkörpers 3 ist durch den Doppelpfeil B unterhalb der Welle 4 dargestellt.
Nach Erreichen des ge wünschten Wertes des Auflaufwinkels α ist die axiale Verschiebungsgeschwindigkeit des Spulkörpers 3 und der Welle 4 so gross, dass unter Berücksichtigung der Drehzahl und des Drahtdurchmessers bzw. des Querschnittes des aufzuspulenden Drahtes des Auflaufwinkels α in seinem optimalen Wert gehalten wird. Dies erfolgt im Bereich 7 des Spulkörpers 3.
Der Draht 1 wird so auf den Spulkörper 3 gewickelt, dass die Wickellage kontinuierlich zum nächsten Flansch 5 (rechts in der Figur) wandert. Ist nun ein gewisser Abstand zum Flansch erreicht, so wird innerhalb des Bereichs 8 des Spulkörpers 3 der Auflaufwinkel α des Drahtes 1 so auf Null geregelt, dass der Wert Null des Winkels erst dann erreicht wird, wenn die letzte Windung des Drahtes den Flansch 5 berührt. In diesem Moment beträgt die Verschiebungsgeschwindigkeit des Spulkörpers 3 in seiner Längsachse den Wert Null. Hierdurch wird erreicht, dass die letzte Windung in den keilförmigen Spalt zwischen dem Draht und dem Flansch auf der vorhergehenden Wickellage sich einlegt und dadurch einen sogenannten Lagensprung vollführt und hierdurch die erste Windung der nächsten bzw. neuen Wickellage bildet.
Da die Drehbewegung des Spulkörpers 3 aufrecht erhalten wird und seine Verschiebungsgeschwindigkeit den Wert Null hat, wächst im Bereich 8 der Auflaufwinkel a in entgegengesetzter Richtung zu seinem gewünschten Wert. Sobald der gewünschte Wert erreicht ist, beginnt die Verschiebung des Spulkörpers 3 in seine Längsachse in umgekehrter Richtung (Fig. 1 nach rechts des Doppelpfeils B). Der Aufspulvorgang durchläuft den Bereich 7, in welchem der Wert des optimalen Auflaufwinkels α geregelt wird. In dem zeitlich sich anschliessenden Bereich 6 erfolgt die Regelung des Auflaufwinkels α auf seinen Wert Null und anschliessend nach Lagensprung das Anwachsen des Auflaufwinkels α auf seinen gewünschten Wert.
Der Spulvorgang wurde bisher anhand der Fig. 1 so beschrieben, dass die Führungsrolle 2 ihre gezeichnete Lage beibehält und der Spulkörper 3 sich in seiner Längsachse entweder nach links oder nach rechts des Doppelpfeils B verschiebt. Der Spulvorgang kann auch so durchgeführt werden, dass der Spulkörper 3 keine axiale Verschiebung erfährt und sich nur mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit dreht und die Führungsrolle 2 relativ zu dem Spulkörper 3 entweder nach links oder nach rechts in ihrer Längsachse verschoben wird.
Im folgenden wird die Schaltungsanordnung beschrieben, die die obengenannten Spulvorgänge steuert bzw. regelt.
Wenn zu Beginn des Spulvorganges ein Spulkörper 3 auf die Welle 4 aufgespannt wird und der Draht 1 über die Führungsrolle 2 auf den Spulkörper 3 gelegt ist, so wird über den Querschnittfühler 9 der Durchmesser des Drahtes 1 festgestellt und über Leitung 91 in den Schaltkreis 10 gegeben. Ferner erfasst ein Flanschfühler 11 die Breite des Spulkörpers 3 und somit die Verlegebreite zwischen den Flanschen 5. Der Wert der Verlegebreite gelangt über die Leitung 12 zur Stufe 13. Die Stufe 13 gibt über Leitung 17 ein Ausgangssignal, das die Position der beiden Flansche 5 angibt. Hierdurch ist die Verlegebreite auf dem Spulkörper 3 zum Verlegen des Drahtes 1 bekannt. Die Handeingabe 14 wird in den Fällen verwendet, wenn die Verlegebreite nicht über den Flanschfühler 11 erfasst werden soll.
Der Wert des Querschnittes des Drahtes 1 wird vom Schaltkreis 10 über die Leitung 15 auf die Einheit 16 gegeben. Diese Einheit 16 bestimmt im Aufspulvorgang den Beginn der Reduzierung des Auflaufwinkels α auf den Wert Null. Die Einheit 16 bestimmt die Grenze zwischen den Bereichen 7, 8 in der einen Wickelrichtung und die Grenze zwischen den Bereichen 7, 6 in die andere Wickelrichtung. Dies istjedoch nur möglich, wenn die Verlegebreite über die Stufe 13 und Leitung 17 in die Einheit 16 eingegeben wird. Das entsprechende Ausgangssignal gelangt über Leitung 18 an einem Eingang der Schaltungsanordnung 19 für die Wegeverarbeitung des Verschiebungsweges in axialer Richtung (Doppelpfeil B) des Spulkörpers 3.
Im folgenden wird angenommen, dass der über die Führungsrolle 2 geführte Draht 1 am linken Flansch 5 des Spulkörpers 3 der Fig. 1 angelegt ist und die Drahtaufwicklung auf den Spulkörper 3 beginnt. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Drehung über einen nicht gezeichneten Motor, der die Welle 4 in Richtung Pfeil A antreibt. Dies wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.
Der Draht 1 wird auf den Spulkörper 3 gewickelt, wobei mit fortschreitender Wicklung innerhalb des Bereiches 6 der Auflaufwinkel α zu seinem gewünschten Wert anwächst. Die Erfassung des Wertes des Auflaufwinkels α geschieht über einen in der Fig. 1 gezeichneten mechanischen Abtaster 20.
Dieser mechanische Abtaster 20 ist in den Fig. 2 und 3 perspektivisch dargestellt. Selbstverständlich kann der Abtaster elektrooptisch, elektromagnetisch oder kapazitiv ausgebildet sein. Sobald der Auflaufwinkel α an der Grenze der Bereiche 6 und 7 seinen gewünschten Wert erreicht hat, beginnt die Verschiebung der Welle 4 und des Spulkörpers 3 in die linke Richtung der Spulenachse, wobei der Wert des Auflaufwinkels α im gesamten Bereich 7 optimal gehalten wird. Dies erfolgt auf folgende Art und Weise: Die jeweilige Stellung des mechanischen Abtasters 20 und somit der Istwert des Auflaufwinkels a wird über das Gestänge 21 und einen induktiven Winkelgeber 22 über die Leitung 23 auf den Komparator 24 gegeben. Die Eingabe für den Sollwert des Auflaufwinkels geschieht über die Handeingabe 25.
Im Komparator findet in bekannter Weise der Vergleich zwischen dem Sollwert der Eingabe 25 und dem Istwert des Winkelgebers 22 statt. Das entsprechende Vergleichssignal gelangt über die Leitung 26 auf den Regelverstärker 27. An die Drehwelle des Spulkörpers 3 ist ein Tachogenerator 28 angeschlossen, welcher die Drehzahl des Spulkörpers 3 und somit die Drehzahl der Welle 4 misst. Die gemessene Drehzahl gelangt vom Tachogenerator 28 über die Leitung 29 auf einen Eingang der Geschwindigkeitsstufe 30. Der andere Eingang der Geschwindigkeitsstufe 30 empfängt aus dem Schaltkreis 10 über die Leitung 31 das Signal für den Durchmesser des Drahtes 1, der aufgespult wird. In der Geschwindigkeitsstufe 30 werden die beiden Signale so verarbeitet, dass auf der Leitung 32 ein Ausgangssignal steht, welches den zeitlichen Ablauf des Wickelvorgangs in den Bereichen 6, 7, 8 entsprechend beeinflusst.
Zu diesem Zweck ist ein weiterer Eingang an der Geschwindigkeitsstufe 30 vorgesehen, welcher über die Leitung 33 das Ausgangssignal aus der Stufe 19 der Wegverarbeitung empfängt.
Dies wird später noch näher beschrieben.
Im Regelverstärker 27 werden die beiden Signale der Leitungen 26, 32 verarbeitet und über die Leitung 34 zum Stellglied 35 gegeben. Das Stellglied 35 bewirkt die axiale Verschiebung der Welle 4 und somit des Spulkörpers 3 in die linke bzw. in die rechte Richtung des Doppelpfeils B. Ferner steuert das Signal auf der Leitung 34 über das Stellglied 35 die axiale Verschiebungsgeschwindigkeit.
Bewegt sich der Wickelvorgang auf dem Spulkörper 3 im Bereich 7, so steuert der Regelverstärker 27 die Richtung und Geschwindigkeit der axialen Verschiebung aus dem Istwertund Sollwertvergleich (Leitung 26) des Auflaufwinkels α unter Berücksichtigung des Ausgangssignals (Leitung 32) aus Drehzahl und Querschnitt des Drahtes 1. Bewegt sich der Wickelvorgang auf dem Spulkörper 3 in den Bereichen 6 und 8, so wird das Signal der Leitung 26 aus dem Komparator 24 gesperrt, so dass die Geschwindigkeit der axialen Verschiebung nur noch durch das Ausgangssignal aus der Leitung 32 gesteuert wird. Im folgenden wird die Entstehung des Signals der Leitung 26 beschrieben: Zur Erfassung der Position der axialen Verschiebung der Welle 4 und somit des Spulkörpers 3 ist ein Potentiometer 36 mit einem Abgriff 37 vorgesehen. Das eine Ende des Abgriffs 37 ist an der Welle 4 befestigt.
Die Leitung 38 ist mit dem Abgriff 37 verbunden und führt zu der Stufe 19 der Wegverarbeitung. Der Potentiometer 36 ist an einer nicht gezeichneten Gleichstromquelle angeschlossen. Je nach Position der Welle 4 in Richtung Doppelpfeil B wird ein entsprechender Widerstandswert am Potentiometer 36 abgegriffen, der auf der Leitung 38 ein Gleichspannungssignal bildet. Das Signal auf der Leitung 38 muss nicht analog, sondern kann auch digital sein. Im letzteren Fall wird statt des Potentiometers 36 ein digitaler Stellungszeiger wie zum Beispiel elektrooptische oder elektromagnetische Impulsscheiben verwendet. Das Signal der Leitung 38 und das bereits erwähnte Signal aus der Einheit 16 für die Schaltpunktvorwahl (Leitung 18), welches Signal die Grenzen zwischen den Bereichen 6, 7, 8 des Spulenkörpers 3 anzeigt, werden in die Stufe 19 für die Wegeverarbeitung eingegeben.
Das Signal des Istwerts des Auflaufwinkels α gelangt über die Leitung 39 auf einen dritten Eingang der Stufe 19. In dieser Stufe 19 gibt die Verknüpfung der beiden Signale auf den Leitungen 38, 39 die wirkliche Position des gerade auf den Spulkörper 3 laufenden Drahtes 1 an. Wenn der Wert dieser beiden Signale der Leitungen 38, 39 mit dem Wert des Signals der Leitung 18, welches die Grenzen zwischen den Bereichen 6, 7 und 7, 8 angibt, übereinstimmt, wird über die Leitung 33 der Komparator 24 abgeschaltet und die Geschwindigkeitsstufe 30 angesteuert. Da in diesem Augenblick das Signal der Leitung 26 gesperrt ist, steuert der Regelverstärker 27 nur mit Hilfe des Signals auf der Leitung 32 aus der Geschwindigkeitsstufe 30 das Stellglied 35 und somit die axiale Verschiebung der Welle 4 und des Spulkörpers 3.
Dies ist der Fall, wenn der Wickelvorgang sich in einem der beiden Bereiche 6 und 8 bewegt. In der beschriebenen Weise wird eine Wickellage auf die andere gelegt bis der Spulkörper 3 mit dem Draht 1 voll aufgespult ist. Dann erfolgt eine Abschaltung der gesamten Steueranlage durch ein entsprechendes Überwachungsgerät. Bei der beschriebenen Steuerung des Aufspulens erfolgt die Regelung des Auflaufwinkels α im Bereich 7 und eine Regelung der Geschwindigkeit der Längsverschiebung in den beiden Bereichen 6, 8 wobei in den letztgenannten Bereichen je nach Verlegerichtung der Wert des Auflaufwinkels α von seinem Sollwert auf Null reduziert wird oder vom Wert Null bis zum eingestellten Sollwert ansteigt.
Die Fig. 2 zeigt ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Spulvorrichtung. Auf der Welle 4 wird die Spule 3 mit den Flanschen 5 aufgesteckt und mittels eines Spanndeckels 50 und einer Befestigungsschraube 51 befestigt. Der Draht list über die Führungsrolle 2 und den Messarm 20, welcher zwei Führungsstifte 52 besitzt, an einem Flansch 5 der Spule 3 angelegt. Die Welle 4 ist in der Hohlwelle 53 axial beweglich angeordnet. Die Hohlwelle 53 wird über die Keilriemenscheibe 54 von einem nicht dargestellten Motor in Drehbewegung gesetzt. Die Drehbewegung der Hohlwelle 53 wird über den als Kugellager ausgebildeten Mitnehmer 55 übertragen auf die Welle 4. Hierdurch erfolgt die Übertragung der Drehbewegung, die für das Aufspulen des Drahtes 1 auf die Spule 3 erforderlich ist, wobei die Welle 4 sich in Richtung des Doppelpfeils B axial verschieben kann.
Die Welle 4 ist in den beiden Lagerbrillen 56, welche über die Führungen 57 miteinander verbunden sind, gelagert. Die in der Fig. 2 auf der linken Seite gezeichnete Lagerbrille 56 weist ein Gehäuse 58 auf, in welchem über eine Kupplung 59 der Tachogenerator 28 angebracht ist. Das Gehäuse 58 ist mit der Lagerbrille 56 fest verbunden. Zur Erfassung der Position bei der axialen Verschiebung der Vorrichtung ist das Potentiometer 36 vorgesehen, dessen Abgriff 37 an der linken Lagerbrille 56 befestigt ist.
Die Hohlwelle 53 ist in dem Lagerträger 60 mittels der beiden Lager 61 drehbar gelagert. Die aus den beiden Lagerbrillen 56 und den beiden Führungen 57 bestehende Verschiebungsanordnung ist in dem Lagerträger 60 über Kugelführungen 62 axial verschiebbar gelagert. Der Draht 1 wird durch Drehen der Spule 3 in Pfeilrichtung aufgespult. Die axiale Verschiebung der Verschiebeanordnung 56, 57 erfolgt durch das Stellglied 35 (Fig. 1), welches in der Fig. 2 aus einem Hydrozylinder 63 und einem Kolben besteht. Der Kolben ist beweglich in dem Hydrozylinder 63 angeordnet und mit seinem sichtbaren Ende über eine Kupplung mit dem einen Ende des Gehäuses 58 fest verbunden. Durch die Bewegung des Kolbens im Hydrozylinder 63 wird die gesamte Verschiebeanordnung 56, 57 und somit die Welle 4 und die Spule 3 axial in Richtung des Doppelpfeils B (Fig. 1) verschoben.
Ein Servoventil 64 steuert die Bewegung des Kolbens und somit der gesamten Anordnung. Die Steuerung des Servoventils 64 erfolgt mittels des Regelverstärkers 27 der Fig. 1 (Leitung 34). Die Zufuhr und die Abfuhr des Druckmediums für die axiale Verschiebung der Vorrichtung in der Fig. 2 erfolgt über die Leitungen 65.
In der Fig. 3 ist die gleiche Anordnung gezeigt. Die einzelnen Bauteile weisen daher die gleichen Bezugszahlen wie die Fig. 2 auf. Der Unterschied der Ausführung der Fig. 3 zu der Fig. 2 liegt darin, dass am Gehäuse 58, welches an der einen Lagerbrille 56 der Verschiebeanordnung 56, 57 befestigt ist, ein Flanschrohr 67 wirkt. In diesem Flanschrohr 67 befindet sich eine Kugelspindel 66. Am Lagerträger 68, der zur Lagerung der Kugelspindel 66 dient, ist ein Elektromotor 69 oder ein hydraulischer Motor 70 angeflanscht. Der Motor 69, bzw.
70 versetzt die Kugelspindel 66 in Drehung, so dass über die Nocken, die in das Gewinde der Kugelspindel eingreifen, das Flanschrohr 67 in die eine oder andere axiale Richtung der Verschiebeanordnung 56, 57 sich bewegt. Das Flanschrohr 67 ist über eine Kupplung am Gehäuse 58 befestigt. Der Elektromotor 69 ist zum Beispiel als sogenannter Scheibenläufer ausgebildet. Der Regelverstärker 27 der Fig. 1 steuert den Motor 69 oder 70 der Fig. 3 über die Leitung 34 so, dass die Verschiebeanordnung 56, 57 und somit die Welle 4 und die Spule 3 axial in die eine oder andere Richtung des Doppelpfeils B verschoben werden. In der Fig. 3 sind die Zuleitungen für den Elektromotor oder für den Hydromotor nicht besonders dargestellt.
Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 die Spule 3 relativ in der axialen Richtung verschoben wird gegenüber der Führungsrolle 2. Selbstverständlich kann die relative Bewegung auch dadurch vorgenommen werden, dass die Führungsrolle 2 relativ bewegt wird zu der Spule 3. In diesem Fall müsste das Stellglied 35, 63, 69, 70 an der Führungsrolle befestigt werden.
Zweckmässigerweise würde dann auch der Messfühler 20 gemeinsam mit der Führungsrolle 2 diese Bewegung parallel zur Achse der Spule 3 ausführen.
The invention relates to a device for winding wire-shaped or tape-shaped material, with a circular, elliptical or polygonal cross section, in several winding layers on a reel-shaped, rotating store.
Various types of winding processes are important work processes in many production processes. Wherever the material has a very large linear expansion in relation to the cross-section, such as width or thickness, storage in the form of a coil is the closest and most efficient way to accommodate a lot of goods in a small space.
In addition to being wound in layers, winding also includes the transverse laying of the goods, referred to below as laying, because one layer of the winding consists of a large number of turns. In order to wind up the material next to one another in every layer without a gap when winding bobbin-shaped stores or bobbins, as is preferably used when winding with materials with a circular or elliptical cross-section, the laying must be coordinated so that the bobbin turns around per revolution of the bobbin one thickness moves further. In addition, the individual windings have to be pressed against one another during winding. This ensures that the individual turns lie next to one another without any space between them.
In known winding devices, this is achieved in that an operator guides the material to be wound up by hand in such a way that the turns are more or less close to one another. This requires a great deal of experience and good, continuous attention from the operator, since the nature of the material must be taken into account.
A product made of wire-shaped or ribbon-shaped metal or steel is more difficult to wind up than pasta such as spaghetti or macaroni or textile fibers or yarn.
With the winding devices known hitherto, poor results were achieved, which lay on the one hand in the construction of the device and on the other hand in the inconsistent attention of the operators.
The invention has the task of not only eliminating the disadvantages of the known devices, but also of conceiving a universal winding device with which all known wire-shaped or tape-shaped materials of different properties and different cross-sections are wound so that the individual turns of a winding layer are next to each other without space and that especially in the case of wire-shaped or strip-shaped materials with a circular or elliptical cross section, the turns of the next winding layer are stored in the depressions of the lower winding layer.
The invention is characterized in that the memory is arranged on a rotating shaft and is displaceable relative to a guide roller in the direction of the axis of the shaft with changing speed by an actuator, which speed is changed depending on the relative position of the memory to the guide roller and a run-up angle? of the material flowing into the store.
Embodiments of the invention are explained with reference to drawings. Show it:
1 shows an electronic circuit for controlling the winding device,
2 shows a structural embodiment of the winding device,
3 shows a further constructive embodiment.
In FIG. 1, the material 1 to be wound up consists of a wire with a circular cross section. Of course, material with other cross-sections such as elliptical, triangular, square, rectangular or polygonal, etc. can be wound up. The wire 1 of FIG. 1 is guided over a guide roller 2 onto a spool 3 and wound there in layers. This is done by rotating the bobbin 3, as indicated by the circular arrow A around the winding shaft 4. The winding shaft 4 is set in this direction of rotation by a motor, not shown in FIG. 1. The wire 1 is wound onto the bobbin 3 at a certain winding angle? guided in such a way that the turns formed during winding press one another.
The angle a of the approaching wire 1 on the reel 3 is measured to the perpendicular of the reel axis, as shown in FIG. The leg of the run-up angle a, which is arranged perpendicular to the coil axis, lies parallel to the flanges or flanged disks 5 of the bobbin 3. The winding of the wire 1 onto the bobbin 3 with flanged disks 5 is divided into four phases or time segments. If the wire 1 is inserted, for example, on the left flange 5 of FIG. 1 and the bobbin 3 is set in rotation, then the run-up angle a builds up in the area 6 of the bobbin in such a way that the bobbin 3 rotates in the direction of arrow A. and after reaching the desired approach angle? a displacement of the bobbin 3 in its longitudinal axis begins. The displacement of the bobbin 3 is shown by the double arrow B below the shaft 4.
After reaching the desired value of the approach angle? the axial displacement speed of the bobbin 3 and the shaft 4 is so great that, taking into account the speed and the wire diameter or the cross section of the wire to be wound, the run-up angle? is kept at its optimal value. This takes place in the area 7 of the bobbin 3.
The wire 1 is wound onto the bobbin 3 in such a way that the winding layer moves continuously to the next flange 5 (on the right in the figure). If a certain distance from the flange has now been reached, then within the region 8 of the bobbin 3 the run-up angle? of the wire 1 is regulated to zero in such a way that the value of zero of the angle is only reached when the last turn of the wire touches the flange 5. At this moment the speed of displacement of the bobbin 3 in its longitudinal axis is zero. This ensures that the last turn is inserted into the wedge-shaped gap between the wire and the flange on the previous winding layer and thereby performs a so-called layer jump and thereby forms the first turn of the next or new winding layer.
Since the rotary movement of the bobbin 3 is maintained and its displacement speed has the value zero, the winding angle a increases in the area 8 in the opposite direction to its desired value. As soon as the desired value is reached, the displacement of the bobbin 3 in its longitudinal axis begins in the opposite direction (FIG. 1 to the right of the double arrow B). The winding process passes through the region 7 in which the value of the optimum winding angle? is regulated. In the temporally adjoining area 6, the control of the approach angle? to its value zero and then, after the position jump, the increase in the approach angle? to its desired value.
The winding process has so far been described with reference to FIG. 1 in such a way that the guide roller 2 maintains its position as shown and the winding body 3 moves either to the left or to the right of the double arrow B in its longitudinal axis. The winding process can also be carried out in such a way that the winding body 3 experiences no axial displacement and only rotates at a certain rotational speed and the guide roller 2 is moved relative to the winding body 3 either to the left or to the right in its longitudinal axis.
The following describes the circuit arrangement which controls or regulates the above-mentioned winding processes.
When a bobbin 3 is clamped onto the shaft 4 at the beginning of the winding process and the wire 1 is placed on the bobbin 3 via the guide roller 2, the diameter of the wire 1 is determined via the cross-section sensor 9 and sent to the circuit 10 via line 91 . Furthermore, a flange sensor 11 detects the width of the bobbin 3 and thus the laying width between the flanges 5. The value of the laying width reaches stage 13 via line 12. Stage 13 emits an output signal via line 17 which indicates the position of the two flanges 5 . As a result, the laying width on the bobbin 3 for laying the wire 1 is known. The manual input 14 is used in cases when the laying width is not to be recorded via the flange sensor 11.
The value of the cross section of the wire 1 is given by the circuit 10 via the line 15 to the unit 16. This unit 16 determines in the winding process the start of the reduction in the winding angle? to the value zero. The unit 16 defines the boundary between the areas 7, 8 in one winding direction and the boundary between the areas 7, 6 in the other winding direction. However, this is only possible if the laying width is entered into the unit 16 via the step 13 and line 17. The corresponding output signal reaches an input of the circuit arrangement 19 for the path processing of the displacement path in the axial direction (double arrow B) of the bobbin 3 via line 18.
In the following it is assumed that the wire 1 guided over the guide roller 2 is placed on the left flange 5 of the bobbin 3 of FIG. 1 and the wire winding on the bobbin 3 begins. As already mentioned, the rotation takes place via a motor, not shown, which drives the shaft 4 in the direction of arrow A. This is explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
The wire 1 is wound onto the bobbin 3, and as the winding progresses within the region 6, the winding angle? grows to its desired value. The detection of the value of the approach angle? takes place via a mechanical scanner 20 shown in FIG. 1.
This mechanical scanner 20 is shown in perspective in FIGS. 2 and 3. Of course, the scanner can be designed to be electro-optical, electromagnetic or capacitive. As soon as the approach angle? has reached its desired value at the boundary of the areas 6 and 7, the displacement of the shaft 4 and the bobbin 3 begins in the left direction of the bobbin axis, the value of the run-up angle? is kept optimal in the entire area 7. This takes place in the following way: The respective position of the mechanical scanner 20 and thus the actual value of the approach angle α is transmitted to the comparator 24 via the linkage 21 and an inductive angle sensor 22 via the line 23. The input for the nominal value of the opening angle is done via manual input 25.
In the comparator, the comparison between the nominal value of the input 25 and the actual value of the angle encoder 22 takes place in a known manner. The corresponding comparison signal reaches the control amplifier 27 via the line 26. A tachometer generator 28 is connected to the rotating shaft of the bobbin 3 and measures the speed of the bobbin 3 and thus the speed of the shaft 4. The measured speed comes from the tachometer generator 28 via the line 29 to an input of the speed stage 30. The other input of the speed stage 30 receives the signal for the diameter of the wire 1, which is being wound, from the circuit 10 via the line 31. In the speed stage 30, the two signals are processed in such a way that there is an output signal on the line 32 which accordingly influences the timing of the winding process in the areas 6, 7, 8.
For this purpose, a further input is provided on the speed stage 30, which receives the output signal from the stage 19 of the path processing via the line 33.
This is described in more detail later.
The two signals on lines 26, 32 are processed in control amplifier 27 and sent to actuator 35 via line 34. The actuator 35 causes the axial displacement of the shaft 4 and thus of the bobbin 3 in the left or right direction of the double arrow B. Furthermore, the signal on the line 34 controls the axial displacement speed via the actuator 35.
If the winding process on the bobbin 3 moves in the area 7, the control amplifier 27 controls the direction and speed of the axial displacement from the actual value and setpoint comparison (line 26) of the run-up angle? taking into account the output signal (line 32) from the speed and cross section of the wire 1. If the winding process moves on the bobbin 3 in the areas 6 and 8, the signal of the line 26 from the comparator 24 is blocked, so that the speed of the axial Displacement is only controlled by the output signal from line 32. The generation of the signal of the line 26 is described below: A potentiometer 36 with a tap 37 is provided to detect the position of the axial displacement of the shaft 4 and thus of the bobbin 3. One end of the tap 37 is attached to the shaft 4.
Line 38 is connected to tap 37 and leads to stage 19 of the path processing. The potentiometer 36 is connected to a direct current source, not shown. Depending on the position of the shaft 4 in the direction of double arrow B, a corresponding resistance value is tapped on the potentiometer 36, which forms a direct voltage signal on the line 38. The signal on line 38 need not be analog, but can also be digital. In the latter case, instead of the potentiometer 36, a digital position indicator such as electro-optical or electromagnetic pulse discs is used. The signal of the line 38 and the already mentioned signal from the unit 16 for the switching point preselection (line 18), which signal indicates the boundaries between the areas 6, 7, 8 of the coil former 3, are input to the stage 19 for route processing.
The signal of the actual value of the approach angle? reaches a third input of the stage 19 via the line 39. In this stage 19, the combination of the two signals on the lines 38, 39 indicates the actual position of the wire 1 currently running on the bobbin 3. If the value of these two signals on lines 38, 39 matches the value of the signal on line 18, which specifies the limits between areas 6, 7 and 7, 8, comparator 24 is switched off via line 33 and speed stage 30 is switched off controlled. Since the signal on line 26 is blocked at this moment, the control amplifier 27 controls the actuator 35 and thus the axial displacement of the shaft 4 and the bobbin 3 only with the aid of the signal on the line 32 from the speed stage 30.
This is the case when the winding process moves in one of the two areas 6 and 8. In the manner described, one winding layer is placed on top of the other until the bobbin 3 with the wire 1 is fully wound. The entire control system is then switched off by a corresponding monitoring device. With the winding control described above, the winding angle? in area 7 and a regulation of the speed of the longitudinal displacement in the two areas 6, 8, whereby in the latter areas, depending on the laying direction, the value of the approach angle? is reduced from its setpoint to zero or increases from zero to the adjusted setpoint.
Fig. 2 shows a structural embodiment of the winding device. The coil 3 with the flanges 5 is slipped onto the shaft 4 and fastened by means of a clamping cover 50 and a fastening screw 51. The wire 1 is applied to a flange 5 of the spool 3 via the guide roller 2 and the measuring arm 20, which has two guide pins 52. The shaft 4 is arranged to be axially movable in the hollow shaft 53. The hollow shaft 53 is set in rotary motion via the V-belt pulley 54 by a motor (not shown). The rotary movement of the hollow shaft 53 is transferred to the shaft 4 via the driver 55, which is designed as a ball bearing can move axially.
The shaft 4 is mounted in the two bearing brackets 56, which are connected to one another via the guides 57. The bearing bracket 56 shown on the left in FIG. 2 has a housing 58 in which the tachometer generator 28 is attached via a coupling 59. The housing 58 is firmly connected to the bearing bracket 56. To detect the position during the axial displacement of the device, the potentiometer 36 is provided, the tap 37 of which is attached to the left bearing bracket 56.
The hollow shaft 53 is rotatably supported in the bearing bracket 60 by means of the two bearings 61. The displacement arrangement consisting of the two bearing brackets 56 and the two guides 57 is mounted so as to be axially displaceable in the bearing bracket 60 via ball guides 62. The wire 1 is wound up by turning the spool 3 in the direction of the arrow. The axial displacement of the displacement arrangement 56, 57 takes place via the actuator 35 (FIG. 1), which in FIG. 2 consists of a hydraulic cylinder 63 and a piston. The piston is movably arranged in the hydraulic cylinder 63 and its visible end is fixedly connected to one end of the housing 58 via a coupling. As a result of the movement of the piston in the hydraulic cylinder 63, the entire displacement arrangement 56, 57 and thus the shaft 4 and the coil 3 are displaced axially in the direction of the double arrow B (FIG. 1).
A servo valve 64 controls the movement of the piston and thus the entire assembly. The servo valve 64 is controlled by means of the control amplifier 27 of FIG. 1 (line 34). The supply and discharge of the pressure medium for the axial displacement of the device in FIG. 2 takes place via the lines 65.
The same arrangement is shown in FIG. 3. The individual components therefore have the same reference numbers as in FIG. The difference between the embodiment of FIG. 3 and FIG. 2 lies in the fact that a flange tube 67 acts on the housing 58, which is fastened to the one bearing bracket 56 of the displacement arrangement 56, 57. A ball spindle 66 is located in this flange tube 67. An electric motor 69 or a hydraulic motor 70 is flanged onto the bearing bracket 68, which serves to support the ball spindle 66. The motor 69 or
70 sets the ball screw 66 in rotation, so that the flange tube 67 moves in one or the other axial direction of the displacement arrangement 56, 57 via the cams which engage in the thread of the ball screw. The flange tube 67 is attached to the housing 58 via a coupling. The electric motor 69 is designed, for example, as a so-called pancake. The control amplifier 27 of FIG. 1 controls the motor 69 or 70 of FIG. 3 via the line 34 such that the displacement arrangement 56, 57 and thus the shaft 4 and the coil 3 are axially displaced in one direction or the other of the double arrow B . In FIG. 3, the supply lines for the electric motor or for the hydraulic motor are not particularly shown.
Finally, it should be pointed out that in the exemplary embodiments in FIGS. 2 and 3, the spool 3 is moved relatively in the axial direction with respect to the guide roller 2. Of course, the relative movement can also be carried out by moving the guide roller 2 relative to the spool 3. In this case, the actuator 35, 63, 69, 70 would have to be attached to the guide roller.
Appropriately, the measuring sensor 20 would then also execute this movement parallel to the axis of the coil 3 together with the guide roller 2.