DE10019951A1 - Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Spulenkörper - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (1) dient zum Aufwickeln eines Fadens (2) auf einen Spulenkörper mittels eines Fadenführers (4), der etwa parallel zum Spulenkörper (3) geführt und zum Positionieren über ein Changierintervall proportional zur Fadengeschwindigkeit mit einem Positionierantrieb (5) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist als Positionierantrieb ein Linearmotor (6) vorgesehen, dessen Läufer (7) im wesentlichen direkt mit dem Fadenführer (4) verbunden ist. Die Bewegung des Fadenführers und die Bewegung des Läufers des Linearmotors sind beides Linearbewegungen, so daß keinerlei trägheitsbehaftete Übertragungsmechanismen erforderlich sind. Damit ergibt sich eine wesentlich einfachere Konstruktion einerseits und andererseits auch die Möglichkeit, mit höheren Positioniergeschwindigkeiten und Beschleunigungen arbeiten zu können, da wesentlich reduzierte, bewegte Massen vorhanden sind, so daß auch in den kritischen Bewegungsumkehrbereichen des Fadenführers keine Probleme mehr auftreten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Spulenkörper mittels eines Fadenführers, der etwa parallel zum Spulenkörper geführt und zum Positionieren über ein Changierintervall proportional zur Fadengeschwindigkeit mit einem Positionierantrieb verbunden ist.

Beim Aufwickeln eines Fadens auf einen Spulenkörper wird der Fadenführers auch in Abhängigkeit von dem verwendeten Fadenmaterial üblicherweise mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei bis vier Metern pro Sekunde am Spulenkörper entlanggeführt. Problematisch sind dabei die jeweiligen Bewegungsumkehrpunkte an den äußeren Enden der Spulen, wo der Fadenführer mit maximaler Verzögerung zunächst abgebremst und dann mit maximaler Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung beschleunigt werden muß. Wird diese schnelle Bewegungsumkehr nicht sichergestellt, ist ein präziser Spulenaufbau nicht möglich. Es können dabei Fehler auftreten, indem Lagen an dieser Stelle übereinandergewickelt werden.

Aus der EP 0 311 784 A1 ist es bereits bekannt, die Bewegungsumkehr des Fadenführers durch drehbare Schwungmassen zu bewirken, was aber einen erheblichen Aufwand bedeutet. Außerdem ist die jeweilige Einstellung des mechanischen Umkehrsystems jeweils nur einer bestimmten Positioniergeschwindigkeit zugeordnet und es ist bei Änderungen der Positioniergeschwindigkeit auch eine Umstellung dieses Systems erforderlich. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung wegen des mechanischen Verschleißes auch eine entsprechend hohe Wartungsintensität.

Aus der EP 0 453 622 A1 ist eine Fadenwickelvorrichtung bekannt, bei der als Positionierantrieb ein Schrittmotor vorgesehen ist, der den Fadenführer mit Hilfe einer über Umlenkungen und ein Treibrad geführten Saite positioniert. Um im Bereich der Bewegungsumkehrpunkte des Fadenführers bei hohen Changiergeschwindigkeiten eine große Verzögerung und Beschleunigung zur Verfügung zu haben und um die Massenträgheit der bewegten Teile, nämlich des Fadenführers, des Fadenführerträgers, der Saite als Zugelement, der Umlenkrollen, des Treibrades und des Rotors des Schrittmotors zu überwinden, sind auch hier mechanische Hilfsmittel in Form von zwei Torsionsfedern vorgesehen, die über Magnetkupplungen in ihrer wirksamen Länge verkürzbar sind. Außerdem weist die Vorrichtung ein Getriebe auf, über das die beiden stabförmigen Torsionsfedern mit dem Treibrad des Antriebsmotors verbunden sind.

Insgesamt erfordert auch diese Vorrichtung einen erheblichen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit hohen Prozeß­ geschwindigkeiten arbeiten zu können und trotzdem den Aufwand zum Positionieren des Fadenführers klein zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß als Positionier­ antrieb ein Linearmotor vorgesehen ist, dessen Läufer im wesentlichen direkt mit dem Fadenführer verbunden ist.

Diese überraschend einfache Lösung des Problems erfolgt durch Abkehr von der durch den Stand der Technik vorgegebenen Entwicklung mit aufwendigen Umkehrmechanismen und prinzipiell durch Reduzierung der Antriebsmechanik auf das für die Funktion wesentliche beziehungsweise das absolut Notwendige unter Einbeziehung von optimalen Komponenten.

Bei der Bewegung des Fadenführers handelt es sich um eine Linearbewegung und auch der Läufer des Linearmotors führt eine solche Linearbewegung durch, so daß keinerlei trägheitsbehaftete, aufwendige Übertragungsmechanismen mehr erforderlich sind. Im wesentlichen tritt jetzt nur noch die funktionsbedingt notwendige Masse des Läufers in Erscheinung, während der Fadenführer selbst eine praktisch nicht ins Gewicht fallende Masse hat. Damit ergibt sich eine wesentlich einfachere Konstruktion einerseits und andererseits die Möglichkeit, mit höheren Positioniergeschwindigkeiten und Beschleunigungen arbeiten zu können, so daß auch in den sonst kritischen Bewegungsumkehrbereichen des Fadenführers keine Probleme mehr auftreten.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß mit Positionier­ geschwindigkeiten des Fadenführers von mindestens sechs Metern pro Sekunde gearbeitet werden kann. Durch das Wegfallen von Übertragungs­ elementen und die jetzt mögliche, sehr einfache Konstruktion ist auch eine wesentlich höhere Betriebssicherheit des Systems vorhanden. Außerdem arbeitet diese Vorrichtung praktisch verschleißfrei, da die Masse sowohl des Fadenführers als auch des damit verbundenen Läufers vergleichsweise gering und dadurch auch die auftretenden Führungskräfte klein sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Linearmotor einen außen liegenden Läufer aufweist und daß der Fadenführer unmittelbar an dem Läufer angebracht ist.

Bei dieser Ausführungsform des Linearmotors mit außenliegendem Läufer sind keine zusätzlichen Montageverbindungselemente erforderlich, so daß die bewegte Masse extrem klein gehalten werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß bei einem Linearmotor mit innenliegendem Läufer ein Verlängerungsarm, beispielsweise in Form einer Schubstange vorgesehen ist. Wesentlich ist nur, daß kein Getriebeteil zwischen Läufer und Fadenführer geschaltet ist, sondern daß es sich auch hierbei um eine weitgehend direkte Verbindung zwischen Fadenführer und Läufer handelt.

Eine besnders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Linearmotor einen berührungslos gelagerten Läufer aufweist, vorzugsweise mit einer Magnetfeldlagerung und/oder einer Luftlage­ rung.

Der praktisch schwebende Läufer erfordert nur geringe Antriebskräfte und arbeitet praktisch verschleißfrei.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt die einzige Figur:
eine schematisierte Darstellung einer Faden-Aufwickelvor­ richtung.

Eine in der Figur gezeigte Fadenaufwickelvorrichtung 1 dient zum Aufwickeln eines Fadens 2 auf einen Spulenkörper 3. Als Rotations­ antrieb für den Spulenkörper 3 kann ein direkter Antrieb des Spulenkörpers oder eine Treibwalze vorgesehen sein, die die Spule 13 längs einer Mantellinie kontaktiert.

Dabei wird der Faden 2 von einem Fadenführer 4 geführt, wobei dieser etwa parallel zum Spulenkörper 3 über ein Changierintervall positionierbar ist.

In Abhängigkeit beziehungsweise proportional zur Fadengeschwindigkeit muß der Fadenführer 4 positioniert werden, wobei Positionier­ geschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde vorgesehen sind. Für diese Positionierbewegung ist der Fadenführer 4 mit einem Positionierantrieb 5 verbunden, der durch einen Linearmotor 6 gebildet ist. Dieser Linearmotor 6 weist einen auch als Sekundärteil oder Reaktionsteil bezeichneten Läufer 7 auf, mit dem der Fadenführer 4 direkt verbunden ist. Der Läufer 7 führt längs des Stators 8 innerhalb des Changierintervalls eine Hubbewegung durch.

Es können verschiedene Ausführungsformen von Linearmotoren 6 verwendet werden, wobei solche bevorzugt sind, bei denen der Läufer 7 zum Montieren des Fadenführers 4 gut zugänglich ist. Dadurch kann die bewegte Masse klein gehalten werden und sie wird nur noch durch das Gewicht des Läufers 7 und den Fadenführer 4 gebildet. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, den Läufer 7 berührungsfrei zu führen, indem dieser schwebend in einem Magnetfeld oder aber durch eine Luftlagerung geführt ist.

Unter anderem auch wegen der geringen bewegten Masse ist eine hohe Bewegungsdynamik mit hohen Beschleunigungs- und Verzögerungswerten realisierbar. Für diese hohen Beschleunigungen und Verzögerungen lassen sich mit Hilfe des Linearmotors auch entsprechend große Antriebs- und Bremskräfte übertragen. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies in den Bewegungsumkehrpunkten an den Enden des Changier­ intervalls aus, da hier in kürzester Zeit der Fadenführer zum Stillstand und in umgekehrter Positionierrichtung beschleunigt werden muß.

In Versuchen konnten damit bereits Positioniergeschwindigkeiten des Fadenführers 4 von etwa 6 m pro Sekunde bei präzisem Spulenaufbau erreicht werden.

Der Linearmotor ist im Ausführungsbeispiel mit einer Positionier­ steuerung 9 verbunden, die ihrerseits mit einer übergeordneten Maschinensteuerung 10 verbunden ist. Anstatt einer Positionier­ steuerung kann auch eine Positionierregelung vorgesehen sein, so daß der Aufwickelprozeß entweder gesteuert oder auch geregelt werden kann. Bei einer Regelung können die Positionierdaten direkt aus den elektrischen Ansteuerdaten des Linearmotors entnommen werden, so daß kein zusätzlicher Aufwand für einen Positionsgeber (Encoder) erforderlich sind.

Über den mit der Maschinensteuerung 10 verbundenen Steuereingang 11 der Positioniersteuerung 9 können diese Steuerdaten betreffend insbesondere die Liefergeschwindigkeit des Fadens zugeführt werden, um eine proportionale Anpassung zwischen Positioniergeschwindigkeit des Fadenführers 4 und der Liefergeschwindigkeit des Fadens vornehmen zu können. Durch die exakte Zuordnung dieser beiden Größen ist eine gleichbleibende Fadenspannung vorhanden und es wird dadurch das Risiko eines Fadenbruches reduziert.

In der Zeichnungsfigur ist der Linearmotor 6 schematisch dargestellt und die Funktionsteile besser erkennen zu können. In der Praxis wird jedoch ein Linearmotor 6 eingesetzt, bei der zwar der Läufer 7 für die Verbindung mit dem Fadenführer 4 gut zugänglich ist, ansonsten aber weitgehend gekapselt ist um ein Eindringen von Flusen, die bei dem Aufwickelprozeß anfallen, zu vermeiden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Spulenkörper mittels eines Fadenführers, der etwa parallel zum Spulenkörper geführt und zum Positionieren über ein Changierintervall proportional zur Fadengeschwindigkeit mit einem Positionier­ antrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionierantrieb (5) ein Linearmotor (6) vorgesehen ist, dessen Läufer (7) im wesentlichen direkt mit dem Fadenführer (4) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (6) einen außen liegenden Läufer (7) aufweist und daß der Fadenführer (4) unmittelbar an dem Läufer angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (6) einen berührungslos gelagerten Läufer (7) aufweist, vorzugsweise eine Magnetfeldlagerung und/oder eine Luftlagerung.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (6) mit einer Positionier­ steuerung (9) oder einer Positionierregelung verbunden ist und daß bei einer Positionierregelung Positionierdaten den elektrischen Ansteuerdaten des Linearmotors entnommen werden.