-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
-
Bekannte
Wickelmaschinen weisen in der Regel Revolver mit zwei um 180° auf ihm
versetzten Spulenträgern
auf, auf denen Hülsen
aufsetzbar sind, die mit Fäden
zu Spulen bewickelt werden, damit keine Unterbrechung des Wickelvorganges
eintritt, wenn voll zu Spulen bewickelte Hülsen entfernt und gegen leere
Hülsen
ausgetauscht werden. Es werden zunächst die auf einem Spulenträger befindlichen
Hülsen
mit den Fäden bewickelt,
diese nach voller Bewicklung zu Spulen aus der Wickel- oder Betriebsposition
heraus in eine Ruhe- und
Entnahmeposition geschwenkt, während
gleichzeitig leere Hülsen
in die Wickelposition geschwenkt werden. Bei diesem Verschwenken
der Hülsen
ist ein Umlegen der Fäden
von der vollen Spule auf die leere Hülse erforderlich, wobei dieses
automatisch erfolgen soll. Hierzu weisen bekannte Wickelmaschine
mechanische Vorrichtungen auf, die nach dem Ver schwenken der Hülsen am
Faden angreifen und diesen um die leere Hülse mit einem großen Umschlingungswinkel
herumlegen, wobei und gleichzeitig ein Abreißen des Fadens zwischen der
leeren und der vollgewickelten Spule erfolgt. Hierbei handelt es
sich um eine durch zwei bogenförmige
Halter gehaltene, sich entlang der Hülse erstreckende und gegen
diese verschwenkbare Stange. Derartige mechanische Umlegevorrichtungen
sind aufwendig, störanfällig und
aufgrund ihrer Masse relativ träge.
-
Eine
Aufspulvorrichtung ist aus der
DE 81 10 321 U1 bekannt, wobei hier der Faden
nach seitlichem axialen Verschieben der vollen Spule aus der Changiereinrichtung
herausgenommen und durch einen Hilfsfadenführer zum Endbereich einer Fangeinrichtung
der Leerhülse
gebracht und zu einer seitlich neben der aufzuwickelnden Spule gelegenen
Fadenreserve verlegt wird. Nach Umlegen der Spulen wird der Hilfsfadenführer in
den Fadenlauf geklappt und hierdurch der Faden aus dem Changierfadenführer herausgehoben
und durch Bewegung des Hilfsfadenführers aus dem Bereich des Changierhubs über den
auf jeder Hülse
angebrachten Fangschlitz hinausgebracht, wodurch der Faden in die
Normalebene des Fangschlitzes gebracht wird und von diesem gefangen
werden kann. Dabei führt
der Hilfsfadenführer
eine sehr langsame Axialbewegung aus, damit der Faden sicher im
Fangschlitz gefangen wird; anschließend fährt er mit hoher Geschwindigkeit zurück in den
normalen Bereich des Changierhubs, so dass zwischen dem Fangschlitz
und der rechten Endseite des normalen Verlegungshubs – also nicht
im Bereich der aufzuwickelnden Spule – einige Windungen einer Fadenreserve
aufgebracht werden. Sobald der Hilfsfadenführer den Changierbereich wieder
erreicht hat, wird er wieder in seine Ausgangsposition zurückgebracht,
so dass der Faden wieder von den Changiereinrichtungen gefangen
und zu einer Kreuzspule verlegt werden kann. Erst anschließend wird
die Spulspindel und die darauf aufgespannte Leerhülse wieder
in Kontakt mit der Treibwalze gebracht. Der Wechselvorgang der Spulen
soll so schnell geschehen, dass die Vollspule in Folge ihrer eigenen
Massenkräfte
keinen weiteren Antrieb braucht, also auch nach Abheben der Treibwalze
sich nahezu mit der Aufwickelgeschwindigkeit weiterdreht, damit
bis zum durch den Hilfsfadenführer
erfolgten Umlegen des Fadens ein weiteres Aufwickeln des Fadens
auf der Spule auch noch nach Vergrößerung des Abstandes zur Changiereinrichtung
erfolgen kann. Die Spule dreht sich weiter, wobei sich die Umdrehungsgeschwindigkeit
durch Trägheit
und Reibung verlangsamt. Zusätzlich
kann ein Hilfsantrieb vorgesehen sein, damit die Umdrehungsgeschwindigkeit
zum weiteren Aufwickeln des Fadens auf der vollen Spule auch nach
Entfernung von der Changiereinrichtung bis zum endgültigen Umlegen
des Fadens durch den Hilfsfadenführer
auf die leere Spule aufrechterhalten wird, wodurch sogar die Oberflächengeschwindigkeit
etwas erhöht
werden soll.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der genannten Nachteile
ein störunanfälliges sicheres
und schnelles Umlegen und Fangen von Fäden auf leeren Spulen ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird die
genannte Aufgabe bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der
eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 bzw. des Anspruchs 7 gelöst.
-
Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen
wird erreicht, dass die Fadenspannung zwischen der aus der Wickelposition
in die Ruheposition geschwenkten Spule vollbewickelten ersten Hülse und
der in die Wickelposition geschwenkten zweiten Hülse schlagartig reduziert wird.
Dies bewirkt, dass der Faden in einer Schlaufe der Drehbewegung
der leeren Hülse
folgt und durch nachfolgende Fadenbereiche überwickelt werden kann, wodurch
er auf der zunächst
leeren Hülse
gefangen wird. Dies geschieht gegebenenfalls aufgrund elektrostatischer
Anziehungskräfte
zwischen Faden und leerer Hülse,
insbesondere wenn es sich hierbei, wie in vorteilhafter Ausgestaltung,
um eine Kunststoffhülse
handelt. Sobald der Faden gefangen ist, entsteht eine die Reißfestigkeit
des Fadens übertreffende
Spannung im Fadenstück
zwischen den beiden Hülsen,
die zu einem Reißen
des Fadens führt,
so dass dieser nun vollständig
von der vollbewickelten Spule getrennt ist und auf der zunächst leeren
Spule an sich bekannterweise aufgewickelt werden kann.
-
In äußerst bevorzugter
Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass zumindest
die Anfangsverzögerung
aufgrund des Abbremsens bezogen auf den Umfang der durch Aufwickeln
auf die erste Hülse
gebildeten Spule mehr als 2 m/sec2, vorzugsweise
mehr als 2,5 m/sec2 beträgt, wobei insbesondere die
Verzögerungszeit
bis zum vollständigen
Stillstand der Drehbewegung der ersten Hülse weniger als 10 Sec., vorzugsweise
weniger als 5 Sec. beträgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist hierzu derart ausgebildet, dass die Einrichtung zum Bremsen
eine Verzögerung
von mindestens 2 m/sec2, vorzugsweise mehr
als 2,5 m/sec2 bezogen auf den Umfang der
auf der Hülse
aufgewickelten Faden gebildeten Spule aufweist wobei insbesondere
die Einrichtung zum Abbremsen der Drehbewegung der bewickelten Hülse derart
eingerichtet ist, dass ein Abbremsen bis zum vollständigen Stillstand
der Hülse
von weniger als 10 Sec., vorzugsweise weniger als 5 Sec. bewirkbar
ist.
-
In
bevorzugter Weise sind daher bei üblichen Wickelmaschinen spezifische
lineare Verzögerungen
b
s vorgesehen von b
s =
0,002 bis 0,004 sec
–1, äußerst vorzugsweise von 0,003
bis 0,0035 sec
–1, wobei die spezifische
lineare Verzögerung
b
s definiert ist durch den Quotienten von
absoluter linearer Verzögerung – der äußersten
Lage der vollgewickelten Spule und in gleicher Weise ist zwischen
dieser und der neu eingeschwenkten Spule gespannten Fadens – in m/sec
2 beim Abbremsen und der Umfangsgeschwindigkeit
v in m/sec, also
wobei Umfangsgeschwindigkeit
v die unmittelbar vor dem Abbremsen erreichte Norm- bzw. End-, Betriebs-Umfangsgeschwindigkeit
der vollgewickelten Spule ist.
-
Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sehen vor, dass eine Hülse
vor Einschränken
in ihre Wickelposition in Drehung mit einer der Sollwickel-Drehzahl
entsprechenden Drehzahl versetzt wird, wobei insbesondere die Drehzahl
der ersten bewegenden Hülse
zumindest vor dem Umlegen gemessen wird.
-
In
Weiterbildung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen,
dass die Einrichtung zum aktiven Abbremsen der Drehbewegung der
bewickelten Hülse
einen diesen antreibenden Motor beinhaltet sowie dass eine leere
Hülse vor
Einschränken
in ihre Wickelposition mittels eines Motors auf eine vorgegebene Soll-Umdrehungszahl
bringbar ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass ein Drezahlgeber
oder Sensoren zur Messung der Drehgeschwindigkeit der Hülse vorgesehen
sind.
-
Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei
zeigt:
-
1 eine
schematische Stirnansicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Wickelautomaten mit voller ersten Hülse vor dem Verschwenken des
Revolvers;
-
2 eine
entsprechende schematische Stirnansicht des Wickelautomatens nach
dem Verschwenken des Revolvers um 180° entsprechend der Sicht des
Pfeiles II der 3;
-
3 eine
Sicht entsprechend dem Pfeil III der 2 mit teilweise
geschnittenem Antriebsgehäuse;
-
4 ein
Diagramm mit der Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
5 eine Veranschaulichung des Verfahrensablaufs
des in 4 dargestellten Verfahrens am verschwenkbaren
Revolver mit von diesen getragenen Hülsen und geführten Faden;
und
-
6 eine
detailliertere Veranschaulichung der Verhältnisse beim Fangen des Fadens
auf einer leeren Kunststoffhülse.
-
Die 1 bis 3 zeigen
eine erfindungsgemäße Wickelmaschine.
Diese weist auf einem Sockel 11 einen zu einem Gehäuse geschlossenen
Rahmen 12 auf, in dem ein Revolver 5 um eine Schwenkachse
A verschwenkbar gelagert ist. Der Revolver 5 trägt um 180° versetzt
zwei Spulenhalter 4'', 4a'', die mittels Antriebsmotoren 4', 4a' (3)
direkt aktiv antreibbar und damit auch abbremsbar sind.
-
An
den Antriebsmotoren 4', 4a' sind Drehzahlgeber 6, 6a vorgesehen.
Statt dessen können
auch unmittelbar an den Spulenhaltern 4'', 4a'' Sensoren zur Feststellung der
Drehzahl vorgesehen sein. Vom Rahmen 12 erstreckt sich
weiterhin ein Spulschlitten 3a, der eine Friktionswalze 3 trägt, die über den
Spulschlitten 3a entsprechend dem Pfeil B auf die Hülse 4 bzw.
die Spule 4s (entsprechend mit einem Faden bewickelter Hülse 4)
absenkbar bzw. von dieser abhebbar ist. Es ist weiterhin ein Träger 2a für Fadenfänger 2 vorgesehen. Die
Fadenfänger 2 changieren
in üblicher
Weise, d.h. sie bewegen sich parallel zur Achse A über einen
der Länge
der entsprechenden Hülse 4, 4a entsprechenden
Weg hin und her. Weiterhin sind eine Bedienungseinheit 15 und – schematisch – eine Fadenanlagehilfe 14 dargestellt.
Der aufzuwickelnde Faden ist mit 1 bezeichnet.
-
Es
sei ausdrücklich
festgestellt, dass, auch wenn der Einfachheit halber sich die Beschreibung
auf eine auf einem Spulenhalter 4'', 4a'' aufsitzende Hülse, insbesondere Kunststoffhülse, 4, 4a oder
auch eine Papierhülse
mit einer kunststoffbeschichteten Oberfläche ohne Fangschlitz bezieht,
auf jedem der Spulenhalter 4'', 4a'' hintereinander mehrere Hülsen 4, 4a angeordnet
sein können,
die gemeinsam durch Fäden
zu Spulen bewickelt werden, so dass auch eine der Zahl der Hülsen 4, 4a auf
jedem Spulenhalter 4'', 4a'' entsprechende Zahl von Fadenführern 2 vorgesehen
ist, wie dies auch in der 3 dargestellt
ist. Hier finden sich auf jedem Spulenträger 4'', 4a'' acht Kunststoffhülsen 4, 4', so dass acht
Spulen 4s wickelbar sind, wozu diesen parallel acht Fäden 1 zugeführt werden.
-
Die
Fäden werden
in an sich bekannter Weise auf der in ihrer oberen Betriebsposition
befindlichen ersten Hülse 4 zu
einer Endspule 4s bewickelt, während sich die zweite Hülse 4a in
ihrer unteren Ruhe- und Entnahmeposition befindet (1).
Nach vollständigem
Bewickeln der ersten Hülse 4 zur
vollen Spule 4s wird der Revolver 5 aus der vorstehend
beschriebenen, in 1 dargestellten Position um
180° in
die Position der 2 verschwenkt, in der sich die
erste untere erste volle Hülse 4,
also auch die Spule 4s, in ihrer unteren Ruhe- und Entnahmeposition
befindet, während
die zweite leere Hülse 4a in
die obere Betriebsposition verschwenkt wurde. Vor dem Verschwenken
des Revolvers 5 wird die Friktionswalze 3 angehoben
und nach dem Verschwenken wieder abgesenkt. Der Faden 1 wird
dabei, wenn in die zweite Hülse 4a in
seinen Lauf einschwenkt, auf diese umgelegt, wobei der Fadenverlauf
zwischen der zweiten Hülse 4a und
der Spule 4s der in 2 mit 1a bezeichnet
ist. Zum Fangen des Fadens 1 auf der zweiten Hülse 4a muss
dieser nun zu einem der 2 mit 1b, 1c bezeichneten
Verlauf gebracht werden. Dies geschieht beim Stand der Technik durch
die den Faden umgreifende mechanische Umlege- und Fangeinrichtungen.
-
Erfindungsgemäß geschieht
das Umlegen und Fangen des Fadens 1 gemäß dem in 4 dargestellten
Verfahrensablauf.
-
Nach
vollem Bewickeln der in ihrer oberen Betriebsposition befindlichen
ersten Hülse 4 zur
vollen Spule 4s unter Friktionsantrieb der Friktionswalze 3 wird
der untere Spulenhalter 4', 4a'' und damit die auf diesem aufsitzende
zweite Hülse 4a auf
ihre der Umfangsgeschwindigkeit der Friktionswalze entsprechende
Leerlaufdrehzahl (die bei gleichem Durchmesser von Hülse und
Friktionswalze der Drehzahl der Friktionswalze entspricht) beschleunigt,
was durch 4a' geschieht.
Weiterhin wird, zumindest schon in der Endphase des Bewickelns der
ersten Hülse 4 zur
vollen Spule 4s vor Erreichen des angestrebten Durchmessers
der Spule, gegebenenfalls aber auch über die gesamte Betriebszeit während des
Spulenwickelns die Drehzahl am oberen Spulenhalter 4 (1)
gemessen, was durch den erwähnten
Sensor oder aber den Drehzahlgeber 6 geschehen kann. Der
Motor 4' des
ersten oberen Spulenhalters 4'' wird
aufgrund dieser Drehzahlmessung automatisch auf die gemessene Drehzahl
eingestellt und eingeschaltet (Schritt a).
-
Anschließend wird
geprüft,
ob der untere Spulenhalter 4a die gewünschte Leerlaufdrehzahl erreicht hat
(Schritt b).
-
Wenn
dies der Fall ist, wird der Spulschlitten 3a und mit ihm
die Friktionswalze 3 angehoben und anschließend der
Revolver 5 verschwenkt (Schritt c). Im weiteren wird geprüft, ob das
Verschwenken des Revolvers 5 um 180° erfolgt ist (Schritt d). Wenn
dies der Fall ist, wird der Spulschlitten 3a und mit ihm
die Friktionswalze 3 auf die leere Hülse 4a abgesenkt (Schritt
e). Dies wird wiederum überprüft (Schritt
f).
-
Für das erfindungsgemäße Verfahren
wesentlich ist nun, dass der die volle erste Hülse 4 (Spule 4s) tragende
in seiner unteren Ruhe- und Entnahmeposition befindliche Spulenhalter
dann aktiv abgebremst wird. Gleichzeitig kann der direkte Antrieb
des oberen Spulenhalters 4a' abgeschaltet
werden, da die auf ihm sitzende zweite Hülse 4a nun durch die
Friktion der Friktionswalze 3 angetrieben wird.
-
Das
aktive Abbremsen der Drehbewegung des in der unteren Position befindlichen
Spulenhalters
4' und
damit der auf ihm gehaltenen Hülse
4 bzw.
der durch Bewickeln derselben mit dieser gebildeten vollen Spule
4s sollte
deutlich mit einer relativ großen
Verzögerung
erfolgen, wobei in bevorzugter Weise die Anfangsverzögerung größer als
2,5 m/sec.
2 ist. Die Bremszeit bis zum Stillstand
des Spulenhalters
4' liegt
dabei in der Regel bei weniger als 5 sec. Die durch diese erfindungsgemäße Vorgehen
erzielte Wirkung wird im folgenden anhand des in den
5a bis
5g sowie
anhand der
6 dargestellten Ablaufs verdeutlicht.
In konkreter Ausgestaltung ist dabei eine spezifische lineare Verzögerung b
s entsprechend der obigen Definition von
0,003 sec
–1 vorgesehen,
was je nach Norm- bzw. End-Betriebs-Umfangsgeschwindigkeit folgende Wert ergibt:
| Umfangsgeschwindigkeit
m/s | Lineare
Verzögerung
m/s2 |
| 600 | 2,00 |
| 800 | 2,67 |
| 1000 | 3,33 |
| 1200 | 4,00 |
-
Die 5a zeigt
noch einmal in schematischer Darstellung das Aufwickeln eines Fadens 1 auf
einer ersten Hülse 4 unter
Einwirkung der Friktionswalze 3 bei noch relativ leerer
Hülse 4.
Bei der Darstellung der 5b ist
eine Teilbewicklung der Hülse 4 erfolgt,
während
sie bei der Darstellung der 5c vollständig zur Spule 4s bewickelt
ist. Durch die Pfeile ist die Drehbewegungsrichtung angedeutet.
Die 5d zeigt wie der Revolver 5 und mit ihm
die (auf hier nicht dargestellten Spulenhaltern aufsitzenden) Hülsen 4, 4a aus
Betriebs in Entnahmesituation und vice versa bei angehobener Friktionswalze 3 verschwenkt
werden. Die 5e zeigt die Position der beiden
Hülsen 4, 4a unmittelbar
nach vollständigem
Verschwenken des Revolvers 5 um 180°, wobei beide Hülsen 4, 4a noch
mit voller Drehzahl ihre um jeweils eigene Achse umlaufen.
-
Bei
der 5f wurde nun die untere die Spule 4s tragende
Hülse 4 gebremst,
während
die Hülse 4a mit
ihrer Leerlaufdrehzahl weitergedreht wird und demgemäss der über sie
geführte
Faden zwischen ihr und der Friktionswalze 3 weitergefördert wird.
Beim Abbremsen der ersten Hülse 4 lässt die Spannung
des Fadens zwischen Spule 4s und Hülse 4a nach. Dieser
legt sich aufgrund elektrostatischer Kräfte auf der Hülse 4a auf und
kann aufgrund dessen um diese entsprechend der Darstellung der 5 gefördert
werden, bis die sich so bildende Fadenschlaufe 1b wieder
zwischen Friktionswalze 3 und zweiter Hülse 4a aufgenommen
wird. Es folgen derart sehr schnell einige Umwicklungen des Fadens 1 um
die Hülse 4a,
womit der Faden auf dieser durch Überwickeln mittels weiterer
Wicklungen gefangen wird, er so kraftschlüssig auf der Hülse 4a gehalten
wird und schließlich
eine Spannung zum auf der ersten Hülse befindlichen Fadenteil
entsteht, der zu einem Reißen des
Fadens (4g) führt,
so dass der auf der Hülse 4 zur
Spule 4s aufgewickelte Faden und der sich auf der Hülse 4a aufgewickelte
Faden nun getrennt sind (5g).
-
Die
untere Hülse 4a kann
nun zu einer vollen Spule bewickelt werden. Anschließend erfolgt
das Umlegen des Fadens zu auf dem ersten Spulenhalter 4' befindlichen
neuen ersten Hülsen 4 in
entsprechender Weise.
-
Die
Verhältnisse
im Moment des Umlegens und Fangen des Fadens auf der zweiten Hülse 4a sind
in der 6 zusammengefasst. Zunächst, vor Abbremsen der hier
nicht dargestellten ersten Hülse 4 erfolgt
der Fadenverlauf entsprechend 1a. Nach Abbremsen wird der
Faden entsprechend der Drehbewegung der zweiten Hülse 4a auf
deren Oberfläche
mitgeführt,
so dass der Fadenverlauf zur anderen Hülse entsprechend 1c ist,
wobei sich aufgrund der elektrostatischen Anziehungskräfte 1b' zwischen Hülse 4a und
Faden 1c dieser auf der Oberfläche der Hülse 4a eine Schlaufe 1b bildet,
die von ihrer links dargestellten zeitlich früheren Position von der Hülse 4a und
der Friktionswalze 3 zwischen beiden hindurch in die in
der 6 rechts dargestellte Position gefördert wird
und dabei nachfolgende Fadenberei che überwickelt wird, so dass der
Faden gefangen wird, die erwähnte
Spannung zwischen den auf der Hülse 4a und
den auf der Hülse 4 befindlichen
Bereichen des Fadens 1c entsteht, die zum Fadenriss und
damit Trennung des Fadens 1c führt.
-
Das
Fangen eines neuen Fadens auf einer Hülse zum Bewickeln derselben
zu einer Spule geschieht grundsätzlich
in gleicher Weise.
-
Hierzu
werden beim Erstanlegen in an sich bekannter Weise von einer oberen
Ablaufgalette angelieferte Fäden
mittels einer Fadensaugpistole aufgenommen und manuell zwischen
der Changierung und der Oberfläche
der Friktionswalze direkt auf eine um etwa 60° aus der senkrechten Betriebsposition
im Uhrzeigersinn sich drehende Anlegehülse (die bei den Darstellungen
der ersten Hülse 4 entspricht)
aufgelegt. Die Fäden werden
manuell oder mit einer über
der Changierung positionierten Fadenanlegevorrichtung in die jeweiligen Changierfadenführer eingelegt
und nach Changieren und Einlegen der Fäden in die Changier-Fadenführer wird
nun die Hülse 4a auf
die Leergeschwindigkeit beschleunigt und anschließend in
der beschriebenen Weise in die Betriebsposition verschwenkt. Die
Anlegehülse
wird in der für
die erste Hülse
vorstehend beschriebenen Weise in ihrer unteren Position abgebremst,
wodurch auch hier durch Erstanlegen das beschriebenen Umlegen und
Fangen des Fadens auf der zur Erstbewicklung vorgesehenen Hülse 4a in
der gleichen Weise erfolgt, wie dies vorstehend für das Umlegen
des Fadens von einer vollen Spule 4s auf die Hülse 4a beschrieben
wurde.
