CN101384499B - 用来引导长丝的装置和卷绕机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于引导送进的长丝的装置以及用于将连续送进的长丝卷绕成卷筒的卷绕机，其中卷绕机包含一用于引导送进的长丝的、受驱动的加压辊形式的装置，按照本发明辊子以其用圆周引导长丝的导引外壳同时作为驱动辊子的电机的转子。一与转子共同作用的位于外部的定子在导引外壳外面产生移动的磁场，转子跟随此磁场。

Description

用来引导长丝的装置和卷绕机

技术领域

本发明涉及一种用来引导送进的长丝的装置以及一种卷绕机。 

背景技术

用于引导送进的长丝的装置用来在长丝处理设备中以可旋转地支承的辊子引导和输送长丝，特别是这些装置满足功能特征，如长丝路线的转向，以具有输送或制动作用的长丝张力对长丝加载，或者将长丝铺放在旋转着的卷筒上。为此长丝部分或多圈缠绕辊子，从而由于Eytel-weinschen关系可以向长丝上传递力。同样已知，通过使长丝被夹紧在辊子和对应辊之间而向长丝上传递力。 

特别是在主要应该实现转向功能特征的辊子中为了稳定地运行不需要辊子的驱动装置，灵活地支承的辊子由行进中的长丝驱动。但是对于不稳定过程，例如对于在运行中断后加速或在行进中的长丝短时间缺失的情况下应设置一附加的驱动装置，以便在所述不稳定过程结束后保持长丝和辊子外壳面表面之间的速度差较小，并由此保护长丝。这对于部分或多次缠绕的长丝和夹紧在所述辊和对应辊之间的长丝都适用。 

用来引导行进中的长丝的一个举例装置是一用来将连续输入的长丝卷绕成卷筒的卷绕机的加压辊。为此首先使长丝由横动装置横向于长丝行进方向往复运动并通过一旋转的加压辊引导。加压辊使长丝转向，并将其分别铺放在待卷绕的同样旋转的卷筒上。这里在多数情况下，在一共同的筒管锭子上对齐地前后顺序设置多个卷筒。由此可以同时卷绕多根长丝。 

在例如由专利申请EP 0861800A2已知的卷绕机中，通过一直接受驱动的筒管锭子使卷筒产生对于卷绕必要的转动。此外用小扭矩用电机驱动加压辊。这有这样的优点，即加压辊不必仅仅借助于在卷筒上的长丝的圆周摩擦力驱动，由此避免由于滑差使最上层的长丝损坏。此外对加压辊的电机驱动使得加压辊的转速在卷筒更换期间不会下降。 

但这种方案有这样的缺点，即加压辊必须与额外的电机连接。除 该电机占用结构空间外还需要复杂的措施，以便使这个电机以适应于高转速的方式与加压辊连接。 

虽然由专利文件EP 0362836B1已知，用一种紧凑的压缩空气涡轮机驱动加压辊。但这要求额外的压缩空气源，以及通过空气压力复杂地调节加压辊转速。 

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用来驱动引导行进中的长丝的装置的简单的、节省空间和经济的结构。本发明的目的特别是，提供一种具有用来驱动加压辊的简单、节省空间和经济的元件的卷绕机。 

按本发明的用于引导送进的长丝的装置，具有一可旋转地支承的辊子，该辊子利用在导引外壳的导向区内的接触引导长丝，其中导引外壳能够借助于由一转子和一定子组成的电机驱动，其特征为：导引外壳同时构成电机的转子，其中电机的定子保持在辊子外部并离辊子一定距离处。 

按照本发明所述目的这样来实现，即带一导引外壳面的可旋转的辊子同时也是驱动辊子的电机的转子。辊子在其外圆周上具有导引外壳面，该导引外壳面在导向区域内引导长丝。电机的定子在转子外面包围转子。这有这样的优点，即不需要设置外部的电机。同时还取消了适合于高转速的、辊子及设置在外部的电机之间的复杂的联轴器。这种方案既适用于举例提到的加压辊，也适用于用来引导行进中的长丝的带有小驱动功率的受驱动的辊子的其它装置。这里应该代表性地提及过绕辊，所述过绕辊例如和导丝辊相结合使用。 

在本发明一种改进结构中，导引外壳面在导向区域内和/或外由导电材料组成。由此由包围转子的定子产生的旋转电磁场使得在转子内产生涡电流，所述涡电流又产生磁场，该磁场与定子的旋转磁场以这样的方式发生相互作用，即，驱动转子旋转。这有这样的优点，即对于转子正好可以采用本来就用于制造加压辊的材料。因此这种结构非常经济。 

在一种有利的方案中，转子具有多个由导电材料组成的环或环段。由此可实现比上述方案高的转矩。 

在本发明另一种有利的方案中，转子由复合材料组成，其中复合材料的至少一种组分由导电性良好的材料组成。 

在一种特别有利的方案中，转子内装入多个印制导线，所述印制 导线相互连接成线圈。因此这种转子结构相当于三相异步电机的转子。 

在本发明一种有利的改进结构中，带内置线圈的电机定子在转子圆周的一个或多个分区上切向延伸。特别是当转子在导向区上轴向延伸时，便要求这样。在这种情况下定子不是在转子整个圆周上，而仅在一环段上切向延伸。 

在一种改进结构中，定子的线圈这样设置在环段内，使得至少部分抵消在转子和定子之间径向作用的磁力。如果线圈例如至少部分地彼此相对置，便是这种情况。 

在一种实施形式中，辊子是卷绕机的加压辊。特别是对于加压辊本发明特别有利，因为对于卷筒由筒管锭子驱动，只有在起动和卷筒更换期间才需要驱动加压辊。因此这里不需要以好的效率优化的驱动装置。 

按本发明的用于将连续送进的长丝卷绕成长丝卷筒的卷绕机，具有一可旋转地支承的、受驱动的用于接纳卷筒的筒管锭子、用于使待卷绕长丝沿卷筒轴线方向往复运动的横动装置和一借助于两个轴承可旋转地支承的用来将往复运动的长丝铺放到卷筒上的加压辊，其中能够借助于一由一转子和一定子组成的电机驱动加压辊，其特征为：加压辊在轴承之间同时构成电机的转子，其中定子保持在加压辊外部并离加压辊一定距离处。 

按照本发明，提供一种带有用来驱动加压辊的简单、节省空间和经济的元件的卷绕机的目的这样来实现，即在其轴承之间的区域内延伸的可旋转的加压辊同时也构成驱动辊子的电机的转子。电机的定子在转子外面包围转子。这里也有这样的优点，即不必设置装在外部的电机。同时还取消了适用于高转速的、位于辊子和设置在外部的电机之间的昂贵的联轴器。 

在一种特别优选的实施形式中，加压辊的外壳面同时也构成电机的转子。因为加压辊的外壳面实现压紧功能，所以这是特别有利的。因此不需要具有电机转子功能的额外元件。而是利用了外壳面现有的电磁特性，或者给外壳面配备附加的电磁特性。 

在本发明一种有利的改进结构中，实现电机转子功能的区域至少部分在加压辊纵轴的加压辊与卷筒接触的区域内延伸。由于这种双重的利用，加压辊的长度不大于压紧功能所需要的长度。 

在本发明的一种方案中，转子由导电材料组成。由此使得由包围转子的定子产生的旋转电磁场在转子内产生涡电流，该涡电流又产生磁场，所述磁场与定子的旋转磁场以这样的方式相互作用，即，驱动转子旋转。这种方案有这样的优点，即转子正好可以采用本来就用于制造加压辊的材料。因此这种结构非常经济。 

在本发明另一种方案中，转子由复合材料组成，其中复合材料的至少一种组分由一种导电性良好的材料组成。例如由公开文件DE4416 184 A1已知，加压辊由一纤维强化塑料管和一作为外壳面的薄金属套制成。在本发明的卷绕机中也可以采用类似结构，在这种结构中采用具有高导电能力的第一组分。第二组分的任务是，保证在高转速时所需要的断裂强度，例如纤维强化塑料便是这种情况。 

在一种有利的方案中，转子具有多个由导电材料组成的环段(Segment)。由此可以达到比上述方案高的转矩。 

在一种特别有利的方案中，在转子内装入多个做成线圈形式的印制导线。因此转子结构相当于三相交流异步电机的转子。 

在本发明有利的改进结构中，带内置线圈的电机定子在转子圆周的一个或多个分环段上切向延伸。特别是当转子在加压辊的与卷筒接触的区域上轴向延伸时，则需要这样。在这种情况下定子不是在整个转子圆周上，而仅在一个环段上切向延伸。 

在一种特别有利的改进结构中，定子线圈这样设置在各环段内，使得至少部分抵消在转子和定子之间径向作用的磁力。当例如所述线圈至少部分彼此相对时，便是这种情况。 

附图说明

下面参照附图详细说明一个实施例。 

附图表示： 

图1：本发明的带一按本发明的用于引导行进中的长丝的装置的卷绕机的示意性侧剖视图。 

图2：本发明卷绕机的正剖视图。 

图3：图2中所示卷绕机的另一种实施形式。 

图4：用于引导行进中的长丝的装置的一种实施方案的剖视图。 

图5：用于引导行进中的长丝的装置的另一种实施方案的剖视图。 

图6：用于引导行进中的长丝的装置的又一种实施方案的剖视图。 

图7：用于引导行进中的长丝的、带一可旋转地支承的辊子的装置的剖视图。 

图8：用于引导行进中的长丝的、带一可旋转地支承的辊子的装置的一个变型方案的剖视图。 

具体实施方式

图1中以示意剖视图示出本发明的带一按本发明的用来引导行进中的长丝的装置的卷绕机。图2以正视图示出该卷绕机。这是一用于同时卷绕两个卷筒的卷绕机。这个视图对于带一个或带更多数量卷筒的卷绕机是有代表性的。以下说明涉及一长丝流程(Fadenlauf)，其它长丝流程的卷绕同步进行。 

长丝1从一未示出的用来制造和处理长丝的设备连续输送给顶端导丝器2。横动装置3使长丝1在一平行于长丝卷筒8的转动轴线的平面内往复运动。接着长丝1通过用来引导行进中的长丝的、包含一在导向区4.5内通过导引外壳4.4引导长丝1的加压辊4.3的装置4绕上旋转的长丝卷筒8。长丝卷筒8在一筒管7上形成，该筒管夹紧在筒管锭子6.1上。筒管锭子6.1由锭子驱动装置12这样驱动，使得长丝1的拉力主要由锭子驱动装置12的作用施加。 

为了补偿逐渐增大的卷筒直径，在该卷绕机中借助于转盘11使筒管锭子6.1远离加压辊4.3的轴线。还知道用来补偿直径加大的其它措施。本发明不局限于这里所示的措施。 

一旦卷筒8到达其最终直径，就使转盘11继续旋转，直至同样装有筒管的筒管锭子6.2位于加压辊4.3的区域内为止。 

加压辊4.3支承在两个轴承4.1和4.2之间并至少在轴承4.1和4.2之间的部分区域上延伸，在该区域内加压辊具有一导引外壳4.4。加压辊4.3受电机驱动。为了克服轴承摩擦，而不必传递卷筒表面和加压辊4.3之间的摩擦力，这是必需的。此外在通过移动转盘11更换筒管 锭子6.1和6.2期间必须保持加压辊4.3的转速不变。为此加压辊4.3同时也是由转子和定子5.2构成的电机5的转子5.1。由于位置的原因，定子5.2仅在圆周的一个环段上围绕转子5.1延伸并具有多个电磁线圈5.5。一转速传感器5.3测量转子5.1的转速，并将该转速传输给一控制器5.4，该控制器用这样的方式处理传感器的信号，使转子5.1的转速对应于额定值。 

定子5.2的线圈5.5产生电磁场，所述电磁场在转子5.1内产生涡流电流。这时控制器5.4以这样的方法控制电磁线圈5.5，使得形成一沿圆周方向移动的电磁场，由于感应产生的涡流电流，转子5.1通过旋转跟随移动的电磁场。电磁线圈5.5沿切向看可以均匀分布在定子5.2内，或者如图1所示这样分布，使得至少部分补偿在转子5.1和定子5.2之间作用的电磁引力。 

转子5.1限制在加压辊4.3的导引外壳的长度区域内。在这个长度区域内转子5.1具有导电材料，所述材料结合在加压辊4.3的导引外壳内。后面再详细说明转子5.1在加压辊4.3导引外壳上的结构。 

在图3中示出本发明卷绕机的另一种实施形式。加压辊4.3在一侧加长，从而定子5.1位于导向区域4.5之外，在这个区域内加压辊4与卷筒8接触。因此定子5.2在侧向可以这样设置并在转子的整个圆周上包围转子5.1，另一方面由此加长了结构长度，因此优选采用图2中所示的实施形式。 

在图4至6中以剖视图示出转子5.1的不同实施方案，所述转子例如可在加压辊4.3的导引外壳4.4内形成。 

图4示出由复合材料组成的转子5.1。这里，转子5.1由在高速时承受离心力的基体组分14例如纤维强化塑料，以及带导电材料5.6例如铝的导电体15构成。铝在小的质量的情况下有良好的导电能力，但是对于所要求的转速没有足够的强度。 

在图5中导电体15分成多个圆周环段。由此转子5.1可以更好跟随定子5.2的移动场。 

在图6中导电体15通过连接件16这样相互连接，使所述导电体 形成短接的电磁线圈。这种结构相当于三相交流异步电机。这里通过定子5.1的移动场感应产生的电流可以构成更好地定向的磁场，从而提高转矩。 

图7和8示出用来引导行进中的长丝的本发明装置4的两种方案。该装置具有一可旋转地支承的、导丝辊外壳17形式的辊子，它以在导引外壳4.4的导向区4.5内相接触地引导长丝。在本实施例中导丝辊外壳17借助于一通过这里未示出的螺钉固定的锥体配合与轴20连接，该轴通过轴承19可旋转地支承在支承管18内。这里仅举例选择了这种形式的支承，同样，辊子在一固定轴上的支承或任何其它形式的支承，也在本发明的范围内。 

导引外壳4.4在导向区4.5之外，如图7中所示，或在导向区4.5之内，如图8中所示，具有一转子5.1，该转子与一离导引外壳4.4一定距离设置在外部的定子5.2作为电机5共同作用。因此导引外壳4.4，特别是在做成杯状的导丝辊外壳17的自由端区域内构成转子5.1。这里在后面对于这个区域采用术语转子5.1，这里术语转子同时也指导引外壳4.4。确切地说，导引外壳的区域5.1使导引外壳具有转子的特性。 

转子5.1可以由导电材料5.6，在理想情况下由和导引外壳4.4其余部分相同的材料组成。二者择一，转子5.1也可以包含环形或环段形分布的导电材料或由带导电组分的复合材料组成。这种导电组分也可以由连接成线圈的印制导线组成。 

离开一定距离设置在外面的定子5.2包含(多个)电磁线圈5.5，所述电磁线圈产生旋转电磁场，该电磁场驱动转子。这里定子5.2可以完全包围转子5.1，如图7中所示，或者以环段的形式仅仅部分包围转子，如图8中所示。后面一个方案有这样的优点，即通过导向区4.5行进的长丝可以绕到导引外壳4.4上和从导引外壳4.4上退绕，而不在定子5.2上滑动。 

此外还可以将定子设计成可以翻转的，以便使长丝在起绕时可以铺放在导引外壳4.4上。 

本发明不局限于在图1至8中所示的实施例。原则上用来引导和 处理单根或多根长丝的辊子都适合于在导引外壳上形成一转子，该转子与一被保持在离辊子一定距离的定子作为电机共同作用。因此本发明使得可以实现这种辊子的全新的结构，这种结构特别是使得可以实现非常紧凑的机械构造。这里可以连续地或按规定的时间段驱动辊子。特别是电机的转子和定子之间结构上的分隔使得可以提高辊子驱动的灵活性。因此定子可以设计成可运动的，以便一方面可以调整转子和定子之间的距离，另一方面可以实现完全中断驱动，以便可以进行长丝生头(Anlege)过程或辊子的维护工作。 

图形标记表 

1      长丝 

2      顶端导丝器 

3      横动装置 

4      用来引导行进中的长丝的装置 

4.1    轴承 

4.2    轴承 

4.3    加压辊 

4.4    导引外壳 

4.5    导向区 

5      电机 

5.1    转子 

5.2    定子 

5.3    转速传感器 

5.4    控制器 

5.5    电磁线圈 

5.6    导电材料 

6.1    筒管锭子 

6.2    筒管锭子 

7      筒管 

8     长丝卷筒 

9     支架 

10    轴承 

11    转盘 

12    锭子驱动装置 

13    壳体 

14    基体组分 

15    导电体 

16    连接件 

17    导丝辊外壳 

18    支承管 

19    轴承 

20    轴 

Claims (17)

1.用于引导送进的长丝的装置，具有一可旋转地支承的辊子(4.3，17)，该辊子利用在导引外壳(4.4)的导向区(4.5)内的接触引导长丝，其中导引外壳(4.4)能够借助于由一转子(5.1)和一定子(5.2)组成的电机(5)驱动，其特征为：导引外壳(4.4)同时构成电机(5)的转子(5.1)，其中电机(5)的定子(5.2)在径向上保持在导引外壳(4.4)外部并离导引外壳(4.4)一定距离，其中定子(5.2)沿轴向延伸和/或仅仅在转子(5.1)圆周的一个分区上沿切向方向延伸。

2.按权利要求1所述的装置，其特征为：为了形成转子(5.1)，导引外壳(4.4)至少在一个位于导向区(4.5)外部或内部的长度段上具有导电材料(5.6)。

3.按权利要求2所述的装置，其特征为：所述导电材料(5.6)环形或环段形均匀分布地设置在导引外壳(4.4)的圆周上。

4.按权利要求2或3所述的装置，其特征为：导引外壳(4.4)由具有至少一种导电组分(15)的复合材料组成。

5.按权利要求2或3所述的装置，其特征为：导引外壳(4.4)具有线圈形的印制导线(15)，所述印制导线借助于连接件(16)连接成线圈。

6.按权利要求1至3之任一项所述的装置，其特征为：定子(5.2)以电线圈(5.5)与导引外壳(4.4)的转子段相对置地在外壳圆周的一个或多个分环段上延伸。

7.按权利要求6所述的装置，其特征为：电线圈(5.5)设计成这样并能够这样运行，使得至少部分抵消转子(5.1)和定子(5.2)之间沿径向作用的磁力。

8.按权利要求1至3之任一项的装置，其特征为：所述辊子设计成卷绕机中的加压辊(4.3)。

9.用于将连续送进的长丝(1)卷绕成长丝卷筒(8)的卷绕机，具有一可旋转地支承的、受驱动的用于接纳卷筒(8)的筒管锭子(6.1)、用于使待卷绕长丝(1)沿卷筒轴线方向往复运动的横动装置(3)和一借助于两个轴承(4.1，4.2)可旋转地支承的用来将往复运动的长丝(1)铺放到卷筒(8)上的加压辊(4.3)，其中该加压辊(4.3)利用在导引外壳(4.4)的导向区(4.5)内的接触引导长丝并且能够借助于一由一转子(5.1)和一定子(5.2)组成的电机(5)驱动，其特征为：具有导引外壳(4.4)的加压辊(4.3)在轴承(4.1，4.2)之间同时构成电机(5)的转子(5.1)，其中定子(5.2)在径向上保持在所述具有导引外壳(4.4)的加压辊(4.3)外部并离所述具有导引外壳(4.4)的加压辊(4.3)一定距离，其中定子(5.2)沿轴向延伸和/或仅仅在转子(5.1)圆周的一个分区上沿切向方向延伸。

10.按权利要求9所述的卷绕机，其特征为：加压辊(4.3)的导引外壳(4.4)同时构成电机(5)的转子(5.1)。

11.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：转子(5.1)至少部分地在加压辊(4.3)的一个长度段上延伸，在该长度段内加压辊(4.3)与长丝卷筒(8)接触。

12.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：转子(5.1)由导电材料(5.6)组成。

13.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：转子(5.1)由具有至少一种导电组分(15)的复合材料组成。

14.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：转子(5.1)具有由导电材料(5.6)组成的分布在圆周上的环段。

15.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：转子(5.1)具有线圈形的印制导线(15)，这些印制导线借助于连接件(16)连接成线圈。

16.按权利要求9或10所述的卷绕机，其特征为：定子(5.2)以电线圈(5.5)在转子圆周的一个或多个分环段上延伸。

17.按权利要求16所述的卷绕机，其特征为：电线圈(5.5)设计成这样并能够这样运行，使得至少部分地抵消转子(5.1)和定子(5.2)之间沿径向作用的磁力。

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