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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Wickeln von
fadenförmigem
Wickelgut.
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Wickelmaschinen
zum Wickeln von fadenförmigem
Wickelgut sind allgemein bekannt. Sie weisen einen Wickelmotor auf,
der ein Motorgehäuse
und eine Motorwelle aufweist, wobei die Motorwelle um eine Wellenachse
drehbar ist. Die Motorwelle ist mit einem Spulenhalter drehfest
verbunden, auf dem mindestens ein Wickel angeordnet ist. Pro Wickel weist
die Wickelmaschine mindestens eine Fadenzuführung auf, mittels derer dem
jeweiligen Wickel das fadenförmige
Wickelgut zuführbar
ist.
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Im
Stand der Technik weist die Wickelmaschine weiterhin eine sogenannte
Changiereinrichtung auf. Mittels der Changiereinrichtung sind Axialpositionen
einstellbar, mit denen dem jeweiligen Wickel das fadenförmige Wickelgut
zugeführt
wird. Derartige Wickelmaschinen sind beispielsweise aus der
DE 100 21 963 A1 und
aus dem
DE 299 08 962 U
bekannt.
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Auch
aus der
DE 1 263 441
A und der
DE 197
23 630 A1 sind derartige Wickelmaschinen bekannt. Bei den
aus diesen Schriften bekannten Wickelmaschinen weist die Wickelmaschine
einen Positionierantrieb auf, mittels dessen der Spulenhalter während des
Drehens der Motorwelle um ihre Wellenachse relativ zum Motorgehäuse entlang
der Wellenachse axial positionierbar ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wickelmaschine
der zuletzt genannten Art in konstruktiv vorteilhafter Weise auszugestalten.
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Die
Aufgabe wird durch eine Wickelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist der
Spulenhalter mit der Motorwelle axial unverschieblich verbunden,
ist die Motorwelle im Motorgehäuse
axial verschieblich gelagert und wirkt der Positionierantrieb über die
Motorwelle auf den Spulenhalter.
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Der
Begriff „positionieren" soll hierbei nicht
in dem Sinne zu verstehen sein, dass nur zwei axiale Endlagen des
Spulenhalters relativ zum Motorgehäuse einstellbar sind. Mit dem
Begriff „positionieren" ist vielmehr gemeint,
dass – im
Rahmen der Positioniergenauigkeit – auch beliebige Zwischenlagen
zwischen den beiden Endlagen einstellbar sein sollen.
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In
aller Regel ist der Positionierantrieb ein lagegeregelter Antrieb.
Der Wickelmotor kann je nach Ausgestaltung der Wickelmaschine lagegeregelt oder
drehzahlgeregelt sein.
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Vorzugsweise
ist die Motorwelle mit dem Positionierantrieb drehbeweglich verbunden.
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Der
Positionierantrieb kann im Motorgehäuse angeordnet sein. In diesem
Fall ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau.
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Die
Fadenzuführungen
sind vorzugsweise als Spinndüsen
ausgebildet.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen.
Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 schematisch
eine Wickelmaschine zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut,
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2 eine
Ansicht aus der Richtung II von 1,
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3 ein
Detail gemäß einem
Kreis III von 1 und
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4 eine
mögliche
alternative Ausgestaltung einer Wickelmaschine.
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Gemäß 1 weist
eine Wickelmaschine zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut (z. B. Garne
oder Lichtwellenleiter aus Glasfaser oder Kunststoff) 1 einen
Wickelmotor 2 auf. Der Wickelmotor 2 weist ein
Motorgehäuse 3 auf.
Im Motorgehäuse 3 ist – relativ
zum Motorgehäuse 3 unbeweglich – ein Stator
angeordnet. Im Motorgehäuse 3 ist
ferner drehbeweglich ein Rotor gelagert. Der Rotor wirkt auf eine
Motorwelle 4. Er ist also in der Lage, die Motorwelle 4 um
eine Wellenachse 5 zu drehen. Der Stator und der Rotor
des Wickelmotors 2 sind in 1 nicht mit
dargestellt.
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Der
Rotor des Wickelmotors 2 ist gemäß 1 im Motorgehäuse 3 axial
unverschieblich gelagert. Er kann sich also zwar um die Wellenachse 5 drehen.
Entlang der Wellenachse 5 kann er hingegen nicht verschoben
werden.
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Die
Motorwelle 4 ist bei dem Ausführungsbeispiel von 1 ebenfalls
axial unverschieblich gelagert. Sie könnte aber – siehe die späteren Ausführungen
zum zweiten Ausführungsbeispiel – auch axial
verschieblich im Motorgehäuse 3 gelagert
sein.
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Die
Motorwelle 4 ist mit einem Spulenhalter 6 drehfest
verbunden. Auf dem Spulenhalter 6 ist mindestens ein Wickel 7 angeordnet.
Gemäß 1 sind auf
dem Spulenhalter 6 sogar mehrere Wickel 7 angeordnet.
Dargestellt sind in 1 drei solcher Wickel 7.
Es könnte
aber auch eine andere Anzahl von Wickeln 7 vorhanden sein,
beispielsweise zwei, vier, fünf
oder mehr Wickel 7.
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Die
Wickelmaschine weist pro Wickel 7 mindestens eine – gemäß 1 genau
eine – Fadenzuführung 8 auf.
Mittels der Fadenzuführungen 8 ist dem
jeweiligen Wickel 7 das fadenförmige Wickelgut 1 zuführbar. Das
Zuführen
des fadenförmigen
Wickelguts 1 zum jeweiligen Wickel 7 erfolgt vorzugsweise
in einer Radial-Tangential-Ebene, also in einer Ebene, die senkrecht
zur Wellenachse 5 verläuft. Das
fadenförmige
Wickelgut 1 kann durch entsprechendes Drehen des Spulenhalters 6 aufgewickelt werden.
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Zum
ordnungsgemäßen Wickeln
des fadenförmigen
Wickelguts 1 ist es erforderlich, dass eine Axialposition
p, mit der das dem jeweiligen Wickel 7 zugeführte fadenförmige Wickelgut 1 auf
den jeweiligen Wickel 7 gewickelt wird, gemäß einem
vorbestimmten Wickelmuster variiert wird. Das Wickelmuster kann
beispielsweise vom Material und/oder der Dicke des fadenförmigen Wickelguts 1 sowie
von einer etwaigen beabsichtigten Weiterverwendung des gewickelten
fadenförmigen
Wickelguts 1 abhängen. Im
Stand der Technik sind zum Variieren der Axialposition p die Fadenzuführungen 8 auf
einer sogenannten Changiereinrichtung angeordnet. Beispiele derartiger
Changiereinrichtungen des Standes der Technik sind angetriebene
Birotoren oder angetriebene Kehrgewindewellen. Die Changiereinrichtung
ist im Stand der Technik zwischen Spinndüsen und den Wickeln 7 angeordnet.
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Bei
der vorliegenden Erfindung hingegen ist keine derartige Changiereinrichtung
vorhanden. Um dennoch die Axialpositionen p definiert und ordnungsgemäß einstellen
zu können,
weist die erfindungsgemäße Wickelmaschine
einen Positionierantrieb 9 auf. Der Positionierantrieb 9 ist
direkt oder indirekt mit dem Spulenhalter 6 verbunden.
Mittels des Positionierantriebs 9 ist der Spulenhalter 6 relativ zum
Motorgehäuse 3 entlang
der Wellenachse 5 axial positionierbar. Das Einstellen
der Position des Spulenhalters 6 ist während des Drehens der Motorwelle 4 um
ihre Wellenachse 5 möglich,
also während des
Wickelvorgangs.
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Die
Wickelmaschine weist ferner eine Steuereinrichtung 10 auf.
Mittels der Steuereinrichtung 10 sind der Wickelmotor 2 und
der Positionierantrieb 9 koordiniert ansteuerbar, so dass
insbesondere die Axialposition p im laufenden Wickelvorgang entsprechend
dem vorbestimmten Wickelmuster korrekt variiert werden kann.
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Wie
obenstehend erwähnt,
ist bei der erfindungsgemäßen Wickelmaschine
eine Changiereinrichtung nicht erforderlich. Es ist daher möglich, dass die
Fadenzuführungen 8 als
Spinndüsen 8 ausgebildet
sind.
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In
Verbindung mit den 2 und 3 wird nachfolgend
eine Ausgestaltung der Wickelmaschine von 1 beschrieben,
die als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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Bei
der Ausgestaltung der 2 und 3 ist der
Spulenhalter 6 mit der Motorwelle 4 zwar drehfest,
aber axial verschieblich verbunden. Beispielsweise können die
Motorwelle 4 und der Spulenhalter 6 gemäß 2 Verzahnungen 11, 12 aufweisen,
die in Axialrichtung verlaufen.
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Bei
dieser Ausgestaltung ist ferner der Spulenhalter 6 mit
dem Positionierantrieb 9 drehbeweglich und axial unverschieblich
verbunden. Beispielsweise kann der Positionierantrieb 9 entsprechend 3 Ausleger 13 aufweisen,
die relativ zum Positionierantrieb 9 (und damit auch relativ
zum Motorgehäuse 3)
axial verschiebbar sind und im Spulenhalter 6 drehbeweglich,
aber axial unverschieblich gelagert sind.
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In
Verbindung mit 4 wird nachfolgend eine mögliche Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Wickelmaschine
beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Spulenhalter 6 mit der Motorwelle 4 nicht
nur drehfest, sondern auch axial unverschieblich verbunden. Die
Motorwelle 4 ist jedoch im Motorgehäuse 3 axial verschieblich
gelagert. Der Positionieran trieb 9 wirkt bei dieser Ausgestaltung über die
Motorwelle 4 auf den Spulenhalter 6.
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Gemäß 4 weist
der Wickelmotor 2 einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf.
Der Stator 14 ist im Motorgehäuse 3 fest angeordnet.
Der Rotor 15 ist im Motorgehäuse 3 drehbeweglich,
aber axial unverschieblich gelagert. Der Rotor 15 ist mit
der Motorwelle 4 über
Linearführungen 16 verbunden.
Die Linearführungen 16 können ähnlich ausgestaltet
sein wie die Verzahnungen 11, 12 der Motorwelle 4 und des
Spulenhalters 6 gemäß 2.
Die Motorwelle 4 ist mit dem Rotor 15 des Wickelmotors 2 daher
zwar drehfest, aber axial verschieblich verbunden.
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Gemäß 4 weist
der Positionierantrieb 9 ebenfalls einen Stator 17 und
einen Rotor 18 auf. Der Stator 17 des Positionierantriebs 9 ist
in einem Gehäuse 19 des
Positionierantriebs 9 fest angeordnet. Der Rotor 18 ist
im Gehäuse 19 des
Positionierantriebs 9 drehbeweglich aber axial unverschieblich
gelagert. Er weist eine Drehachse 20 auf, die mit der Wellenachse 5 fluchtet.
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Der
Rotor 18 des Positionierantriebs 9 wirkt über ein
Gewinde 21 – beispielsweise
ein Kugelgewinde 21 – auf
die Motorwelle 4. Die Motorwelle 4 ist somit mit
dem Positionierantrieb 9 drehbeweglich verbunden.
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Um
eine rein rotatorische Bewegung des Spulenhalters 6 um
die Wellenachse 5 zu bewirken, werden bei der Ausgestaltung
von 4 die Rotoren 15, 18 des Wickelmotors 2 und
des Positionierantriebs 9 mit der gleichen Drehzahl und
in der gleichen Drehrichtung angetrieben. Das auf den Spulenhalter 6 dadurch
ausgeübte
Drehmoment wird jedoch ausschließlich bzw. nahezu ausschließlich vom
Wickelmotor 2 aufgebracht. Der Positionierantrieb 9 dreht lediglich
im Leerlauf mit.
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Um
eine rein lineare Axialbewegung des Spulenhalters 6 entlang
der Wellenachse 5 zu bewirken, wird bei der Ausgestal tung
gemäß 4 ausschließlich der
Rotor 18 des Positionierantriebs 9 rotiert. Der
Drehwinkel des Rotors 18 des Positionierantriebs 9 lässt sich über die
Steigung des Gewindes 21 ohne weiteres in eine entsprechende
Axialbewegung des Spulenhalters 6 umrechnen.
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Wenn
eine Axialbewegung des Spulenhalters 6 mit einer gleichzeitig
erfolgenden rotatorischen Bewegung des Spulenhalters 6 koordiniert
werden soll, ist die rotatorische Bewegung des Spulenhalters 6 ausschließlich durch
das Rotieren des Rotors 14 des Wickelmotors 2 bestimmt.
Die lineare Axialbewegung des Spulenhalters 6 ergibt sich
durch die Differenz der Drehbewegungen der Rotoren 15, 18 in
Verbindung mit der Steigung des Gewindes 21.
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Der
Wickelmotor 2 und der Positionierantrieb 9 können voneinander
getrennt angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Positionierantrieb 9 jedoch
im Motorgehäuse 3 angeordnet.
Dies gilt sowohl für
die Ausgestaltung gemäß den 1 bis 3 als
auch für
die Ausgestaltung gemäß 4.
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Es
sind auch andere kombinierte Antriebseinrichtungen einsetzbar, sofern
diese in der Lage sind, sowohl die Axialverschiebung als auch die
Rotation der Motorwelle 4 zu bewirken. Beispielsweise kann
in einem einheitlichen Motorgehäuse 3 die
Motorwelle 4 derart gelagert sein, dass sie sowohl um ihre
Wellenachse 5 drehbar als auch entlang der Wellenachse 5 axial
verschiebbar ist. Auf der Motorwelle 4 kann in diesem Fall
ein Rotor angeordnet sein. Im Motorgehäuse 3 können in
diesem Fall zwei unabhängig
voneinander ansteuerbare Wicklungssysteme angeordnet sein, die auf
den Rotor einwirken. Mittels des einen der Wicklungssysteme kann
die Rotation, mittels des anderen der Wicklungssysteme die Axialverschiebung
der Motorwelle 4 bewirkt werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Wickelmaschine wird
somit die Changierung durch das axiale Verschieben des Spulenhalters 6 selbst
bewirkt. Es ist daher auf einfache Weise ein Changieren möglich, ohne
eine eigene Changiereinrichtung zu benötigen. Weiterhin ist insbesondere
für einen
Wechsel des Wickelmusters ein mechanisches Umrüsten der Wickelmaschine nicht
mehr erforderlich. Vielmehr muss lediglich ein Steuerprogramm 22 der
Steuereinrichtung 10, das der Steuereinrichtung 10 über einen
entsprechenden Datenträger 23 zugeführt wird,
entsprechend angepasst werden. Weiterhin können Druckstellen, die bei
mechanischen Changiereinrichtungen des Standes der Technik im fadenförmigen Wickelgut 1 auftreten
können,
vermieden werden.