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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer Randscheibenhülse mit einem strangförmigen Wickelgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Zur Speicherung eines strangförmigen Wickelgutes wie beispielsweise eines Fadens, Bändchen oder Draht ist es allgemein bekannt, dass das strangförmige Wickelgut auf einen Spulenkörper zu einem Wickelpaket gewickelt wird. Als Spulenkörper können hierbei einfache zylindrische Spulhülsen oder sogenannte Randscheibenhülsen verwendet werden. Die zylindrischen Spulhülsen werden vorzugsweise zur Aufnahme von Wickelpaketen mit einer Kreuzwicklung verwendet, die einen selbsttragenden Spulkantenaufbau aufweisen. Die Randscheibenhülsen werden demgegenüber zur Aufnahme von Wickelpaketen in Parallelwicklungen genutzt, bei welcher das Wickelpaket zwischen den Randscheiben der Randscheibenhülse gehalten ist. Bei derartigen Spulenträgern ist es erforderlich, dass beim Verlegen des strangförmigen Wickelgutes ein Changierhub eines Changierführers auf die Breite der Randscheibenhülse angepasst ist. Hierbei wird die Breite im wesentlichen durch den Abstand zwischen den beiden Randscheiben der Randscheibenhülse bestimmt. Da derartige Randscheibenhülsen mit größeren Längentoleranzen behaftet sind, ist eine Anpassung des Changierhubes des Changierführers unumgänglich, um eine volle Ausnutzung der Spulenbreite der Randscheibenhülse zu erhalten.
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Aus der
EP 1 048 601 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Bewickeln einer Randscheibenhülse mit einem strangförmigen Wickelgut bekannt. Hierbei ist ein Changierführer, welcher einen Faden zum Bewickeln der Randscheibenhülse innerhalb eines Changierhubes hin- und herführt, mit einem Sensormittel gekoppelt, das eine Länge und eine Position der Randscheibenhülse erfasst. Die Erfassung der Randscheiben der Randscheibenhülse erfolgt vor dem eigentlichen Spulvorgang, so dass zunächst der Changierführer mit dem Sensormittel zum Einmessen der Randscheibenhülse hin- und hergeführt wird. Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung besitzen somit den Nachteil, dass nach jedem Spulenwechsel zunächst die neu eingewechselte Randscheibenhülse zu vermessen ist, bevor ein neuer Spulvorgang gestartet werden kann. Zudem werden zusätzliche Sensormittel zur Erfassung der Lage der Randscheibenhülse und insbesondere der Lage der Randscheiben, die die Spulenbreite des Wickelpaketes bestimmen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewickeln einer Randscheibenhülse der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die Spulenwechsel mit möglichst kurzen Wechselzeiten erfolgen können und dass stets die Breite der Randscheibenhülse vollständig zur Ablage des Wickelgutes nutzbar ist.
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Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass zu Beginn des Bewickeln eine Aufwickelspannung an dem strangförmigen Wickelgut überwacht wird und dass eine an einem Changierhubende auftretende Änderung der Aufwickelspannung zu einer Längen- und/oder Lagekorrektur des Changierhubes des Changierführers relativ zur Randscheibenhülse genutzt wird.
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Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich die Lösung der Aufgabe dadurch, dass ein Überwachungsmittel zur Erfassung einer Aufwickelspannung des Wickelgutes an den Changierhubenden des Changierführers vorgesehen ist und dass das Überwachungsmittel mit einem Steuergerät des Changierantriebes verbunden ist, durch welches Steuergerät eine Länge und/oder eine Lage des Changierhubes des Changierführers relativ zu der Randscheibenhülse veränderbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Verteilung des Wickelgutes an den Changierhubenden bei unzureichender Übereinstimmung zwischen dem Changierhub und der durch die Randscheiben der Randscheibenhülse bestimmten Spulbreite zu zwei Erscheinungen führen kann. Für einen ersten Fall, bei welchem das Changierhubende nicht bis zum Rand der Randscheibenhülse ragt, tritt im Randbereich der Wicklungen eine zu geringe Masseverteilung auf, die eine Verkleinerung des gewickelten Spulendurchmessers zur Folge hat. Aufgrund einer konstanten Umfangsgeschwindigkeit des Wickelpaketes tritt ein Abfall der Aufwickelspannung an dem zugeführten Wickelgut auf.
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Im zweiten Fall, bei welchem der Changierhub den Rand der Randscheibenspule überdeckt, wird am Changierhubende eine zu große Fadenmasse an dem Ende der Randscheibenspule abgelegt. Dies führt zu einem ungewünschten Durchmesserzuwachs, der bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit des Wickelpaketes eine Anhebung der Aufwickelspannung verursacht. Insoweit lasst sich aus der Aufwickelspannung heraus erkennen, ob ein optimaler Spulenaufbau mit einer Übereinstimmung in dem Changierhub und der Spulenbreite der Randscheibenhülse vorliegt. Insoweit wird die Längen- und/oder Lagekorrektur des Changierhubes selbsttätig während des Bewickeln der Randscheibenhülse ausgeführt.
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Für den Fall, dass beide Erscheinungen an den sich gegenüberliegenden Randscheiben gleichzeitig auftreten, wird zunächst die Lage des Changierhubes relativ zur Randscheibenhülse korrigiert. Die Längenveränderung des Changierhubes wird dagegen immer bei einem einseitigen Erscheinungsbild angewendet.
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Um eine volle Ausnutzung der Spulenbreite der Randscheibenhülse zu erhalten, ist der Changierhub des Changierfadenführers auf einen Abstand zwischen den Randscheiben der Randscheibenhülse eingestellt. Somit wird vorzugsweise die Länge und/oder die Lage des Changierhubes relativ zur Randscheibenhülse verändert, um eine optimale Befüllung der Randscheibenhülse mit dem Wickelgut zu erhalten. Das Wickelgut wird hierzu üblicherweise in einer Parallelwicklung mit einer relativ langsamen Changiergeschwindigkeit abgelegt.
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Die Korrektur des Changierhubes erfolgt dabei vorzugsweise nach den Verfahrensvarianten gemäß den Ansprüche 2 und 3. So wird bei einem Anstieg der Aufwickelspannung des Wickelgutes an einem der Changierhubenden die Lage des betreffenden Changierhubendes in Richtung einer Verkürzung des Changierhubes verschoben. Bei einem Abfall der Aufwickelspannung des Wickelgutes an einem der Changierhubenden wird demgegenüber die Lage des betreffenden Changierhubendes in Richtung einer Verlängerung des Changierhubes verschoben. Somit wird eine Anpassung des Changierhubes an die jeweils gewickelte Randscheibe erreicht. Die Anpassung an eine momentan aufgespannte Randscheibenhülse ist vorteilhaft während des Bewickeln möglich, so dass keine Verlustzeiten durch Einmessen der Randscheibenhülse entstehen.
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Die Verfahrensvariante, bei welcher das Wickelgut über eine frei drehbare Spannungsrolle geführt wird, die an einem einseitig gelagerten Tänzerarm gehalten ist und bei welcher die Änderung der Aufwickelspannung des Wickelgutes durch eine Positionsüberwachung der Spannungsrolle erfasst wird, ist besonders vorteilhaft. Hierbei können die Positionsänderungen der Spannungsrolle im mittleren Bereich der Randscheibenhülse vorzugsweise dazu genutzt werden, um eine konstante Aufwickelgeschwindigkeit zu erhalten. So lässt sich über eine Tänzerarmregelung die Drehzahl der Randscheibenhülse entsprechend dem Wickelzuwachs reduzieren. Die an den Changierhubenden festgestellten Positionsänderungen der Spannungsrolle können dabei direkt zur Überwachung der Aufwickelspannung genutzt werden. So lässt sich eine an dem Changierhubende erfasste Positionsänderung der Spannungsrolle mit einer Sollposition der Spannungsrolle vergleichen, so dass in Abhängigkeit von einem Ist-Soll-Vergleich der Positionen die Lagekorrektur des Changierhubes durchführbar ist.
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Zur Positionierung des Changierführers relativ zur Randscheibenhülse hat sich die Verfahrensvariante bewährt, bei welcher der Changierführer durch eine angetriebene Spindel geführt wird. So lasst sich durch eine Teilumdrehung der Spindel die Lage des Changierführers relativ zur Randscheibenhülse ändern. Die Länge des Changierhubes wird dabei durch eine Anzahl von Umdrehungen der Spindel bestimmt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Überwachungsmittel bevorzugt durch eine frei drehbare Spannungsrolle und einen einseitig bewegten Tänzerarm gebildet, wobei dem Tänzerarm ein Resolver zur Bestimmung einer Position der Spannungsrolle zugeordnet ist. So lässt sich das Überwachungsmittel sowohl zur Längen- und/oder Lagekorrektur des Changierhubes als auch zur Drehzahlregelung der Randscheibenhülse nutzen.
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Der Resolver ist hierzu mit einer Wickelsteuereinheit verbunden, die mit dem Steuergerät des Changierantriebes und mit einem Antrieb des Spulenhalters gekoppelt ist. Somit lassen sich die Lageänderungen der Spannungsrolle zur Steuerung der Drehzahl der Randscheibenhülse und zur Längen- und/oder Lagekorrektur des Changierhubes relativ zur Randscheibenhülse nutzen.
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Der Changierantrieb wird vorteilhaft durch eine Spindel und einen Spindelantrieb gebildet, wobei der Changierführer am Umfang der Spindel geführt ist. Damit ist eine genaue Positionierung des Changierführers parallel zur Achse der Randscheibenhülse möglich. Die Position des Changierführers lässt sich allein aus den Umdrehungen der Spindel ermitteln.
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Zu einer Nullpunktbestimmung ist der Spindel vorzugsweise ein Lagesensor zugeordnet, der mit dem Steuergerät verbunden ist. So lässt sich über den Lagesensor eine Referenzposition des Changierfadenführers am Umfang der Spindel festlegen, so dass ausgehend von der Referenzposition jede beliebige Stellung des Changierführers an der Spindel damit bekannt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bewickeln einer Randscheibenhülse ist somit besonders geeignet, um eine strangförmiges Wickelgut in einer Parallelwicklung zwischen Rändern einer Randscheibenhülse abzulegen. Durch die selbsttätige Längen- und Lagekorrektur des Changierhubes wird eine gleichmäßige Befüllung der Randscheibenhülse mit dem Wickelgut erreicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 1
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3 schematisch eine Bewicklung einer Randscheibenhülse mit zu langem Changierhub
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4 schematisch eine Bewicklung einer Randscheibenhülse mit zu kurzem Changierhub
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewickeln einer Randscheibenhülse mit einem strangförmigen Wickelgut in verschiedenen Ansichten dargestellt. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und in 2 ist das Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht dargestellt. die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Figuren.
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Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Randscheibenhülse 3 am Umfang eines auskragenden Spulenhalters 1 gehalten. Der Spulenhalter 1 ist mit einem Spulenhalterantrieb 2 gekoppelt und treibt die Randscheibenhülse 3 zum Bewickeln mit einem Wickelgut 5 mit einer vorbestimmten Drehzahl an.
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Das Wickelgut 5 wird hierzu durch einen Changierführer 7 innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt. Der Changierführer 7 ist über einen Changierantrieb 6 achsparallel zur Randscheibenhülse 3 angetrieben. Der Changierantrieb 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Spindel 10 und einen Spindelantrieb 11 gebildet. Die Spindel 10 erstreckt sich achsparallel zur Randscheibenhülse 3 und trägt am Umfang den Changierführer 7.
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Im Bereich des Antriebsendes ist an der Spindel 10 ein Lagesensor 16 zugeordnet, welcher die Lage des Changierführers 7 in einer Referenzposition erfasst. Der Lagesensor 7 und der Spindelantrieb 11 sind mit einem Steuergerät 9 verbunden.
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Durch die Anzahl der Umdrehungen, die die Spindel 10 durch den Spindelantrieb 11 ausführt, ist eine Wegstrecke des Changierführers 7 bestimmt. Somit lässt sich ein Changierhub des Changierführers 7 durch eine Anzahl von Umdrehungen der Spindel 10 definieren. Die Lage des Changierführers 7 am Umfang der Spindel 10 ist durch den Lagesensor 16 als eine Referenzstellung erfassen, so dass ausgehend von der Referenzstellung des Changierführers 7 eine beliebige Positionierung des Changierführers 7 am Umfang der Spindel 10 möglich ist.
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Dem Changierführer 7 ist ein Überwachungsmittel 8 vorgeordnet, durch welches eine Aufwickelspannung in dem Wickelgut 5 erfasst wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Überwachungsmittel 8 durch eine beweglich gehaltene Spannungsrolle 12 gebildet, die an einem einseitig schwenkbar gelagerten Tänzerarm 13 gehalten ist. Die Spannungsrolle 12 ist frei drehbar am freien Ende des Tänzerarms 13 gehalten. Im Schwenklager 19 des Tänserarms 13 ist ein Resolver 14 zugeordnet, der die jeweilige Winkelposition des Tänzerarms 13 erfasst. Die Winkelposition des Tänzerarms 13 wird durch die jeweilige Position der Spannungsrolle 12 bestimmt, an deren Umfang das Wickelgut 5 geführt ist. Das Wickelgut 5 wird hierzu in einer Schlaufe an der Spannungsrolle 12 geführt, so dass zwischen der Spannungsrolle 12 und dem Changierführer 7 eine Führungsstange 20 angeordnet ist.
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Die Lage der Spannungsrolle 12 ist abhängig von der jeweiligen Aufwickelspannung des Wickelgutes 5. Bei Veränderung der Aufwickelspannung vom Wickelgut 5 erfolgt somit eine Positionsänderung der Spannungsrolle 12, die durch den Revolver 14 am Tänzerarm 13 registriert wird.
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Der Resolver 14 ist mit einer Wickelsteuereinheit 15 verbunden. Die Wickelsteuereinheit 15 ist mit dem Spulenhalterantrieb 2 und mit dem Steuergerät 9 des Changierantriebes 6 gekoppelt.
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Zum Bewickeln der Randscheibenhülse 3 ist es erforderlich, dass der Changierfadenführer 7 das Wickelgut 5 zwischen den Randscheiben 4.1 und 4.2 der Randscheibenhülse 3 ablegt. Hierzu wird der Changierhub des Changierführers 7 auf eine Länge eingestellt, die dem Abstand der beiden Randscheiben 4.1 und 4.2 in etwa entspricht, so dass die Randscheibenhülse 3 gleichmäßig zwischen den Randscheiben 4.1 und 4.2 bewickelt werden kann.
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In Praxis besteht jedoch das Problem, dass die Randscheibenhülsen 3 keine identische Spulenbreite aufweisen, so dass der Abstand zwischen den Randscheiben 4.1 und 4.2 in einem Toleranzbereich auftreten kann. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das in 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht eine selbsttätige Korrektur der Lage des Changierhubes relativ zur Randscheibenhülse 3.
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In 3 ist am Beispiel einer mit wenigen Lagen bewickelten Reibscheibenhülse 3 gezeigt, wie sich ein im Verhältnis zu dem Abstand der Randscheiben 4.1 und 4.2 zu großer Changierhub des Changierführers 7 auswirkt. In 3 ist schematisch eine Randscheibenhülse 3 mit den Randscheiben 4.1 und 4.2 dargestellt. An dem Umfang der Reibscheibenhülse 3 sind einige Wickellagen 18 des Wickelgutes 5 bereits gewickelt. Der Changierhub des Changierführers 7 ist durch die Changierhubenden 17.1 und 17.2 gekennzeichnet. Die Changierhubenden 17.1 und 17.2 bilden die Umkehrpunkte, an welchem der Changierfadenführer seine Bewegungsrichtung umkehrt. Wie aus der Darstellung in 3 zu erkennen ist, ragt das linke Changierhubende 17.1 über die Breite der Randscheibenhülse 3 hinaus, so dass an der Innenseite der Randscheibe 4.1 eine Materialanhäufung des Wickelgutes 5 entsteht. Bei einer vordefinierten Aufwickelgeschwindigkeit der Randscheibenhülse 3 entsteht durch die Vergrößerung des Wickeldurchmessers eine Geschwindigkeitsveränderung an dem Wickelgut 5, die zum Anstieg der Aufwickelspannung führt. In dieser Situation würde die in 1 dargestellte Spannungsrolle 12 nach oben ausgelenkt und eine veränderte Position einnehmen. Diese Positionsänderung der Spannungsrolle 12 tritt nur an dem Changierhubende 17.1 auf.
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Wie aus den Darstellungen in 1 und 2 hervorgeht, wird die Positionsänderung der Spannungsrolle durch den Resolver 14 erfasst und der Wickelsteuereinheit 15 aufgegeben. Innerhalb der Wickelsteuereinheit 15 wird die gemessene Ist-Position der Spannungsrolle 12 mit einer Soll-Position der Spannungsrolle 12 verglichen. Für den Fall, dass an dem Changierhubende 17.1 oder 17.2 eine unzulässige Abweichung zwischen den Positionen in der Spannungsrolle 12 festgestellt wird, wird über der Wickelsteuereinheit 15 dem Steuergerät 9 ein Steuersignal aufgegeben, so dass das Steuergerät 9 den Spindelantrieb 11 zur Lagekorrektur des Changierführers 7 ansteuert. Daraufhin wird das Changierhubende 17.1 in Richtung einer Verkürzung des Changierhubes verlagert, so dass ein Ausgleich der Masseverteilung des Wickelgutes 5 am Umfang der Reibscheibenhülse 3 stattfindet.
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Für den Fall, dass der Abstand zwischen den Randscheiben 4.1 und 4.2 der Randscheibenhülse 3 größer ist als der Changierhub, tritt an einer oder beiden Enden der Randscheibenhülse 3 eine zu geringe Masseverteilung des Wickelgutes ein, wie beispielweise schematisch in 4 dargestellt ist. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Changierhub zwischen den Changierhubenden 17.1 und 17.2 kürzer als der Abstand zwischen den Randscheiben 4.1 und 4.2 der Randscheibenhülse 3. Bei dem schematischen Ausführungsbeispiel ist das Changierhubende 17.1 versetzt zu der linken Randscheibe 4.1, so dass an der Innenseite der Randscheibe 4.1 eine Abflachung der Wickellagen 18 entsteht. Diese Abflachung führt zu einem Durchmesserverlust der Wickellagen 18, so dass bei einer konstanten Umfangsgeschwindigkeit der Wickellagen 18 es am linken Ende der Randscheibenhülse 3 zu einem Abfall der Aufwickelspannung kommt. Dieser Abfall der Aufwickelspannung führt zu einer Positionsveränderung der Spannungsrolle 12. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel würde die Spannungsrolle 12 am Tänzerarm 13 den Durchhang des Wickelgutes 5 vergrößern und nach unten ausweichen. Auch diese Positionsveränderung der Spannungsrolle 12 wird durch den Resolver 14 erfasst und über die Wickelsteuereinheit 15 sowie des Steuergerätes 9 zu einer Korrektur des Changierhubes genutzt.
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Zur Regelung der Drehzahl der Randscheibenhülse 3 wird ebenfalls die Lage der Spannungsrolle 12 am freien Ende des Tänzerarms 13 durch den Resolver 14 überwacht. So wird bei gleichbleibender Umfangsgeschwindigkeit der Wickellagen 18 die Lage der Spannungsrolle 12 im wesentlichen unverändert bleiben, so dass jede insbesondere im mittleren Changierhubbereich auftretende Stellungsänderung der Spannungsrolle 12 zu einer Anpassung der Drehzahl der Randscheibenhülse 3 führt. Hierzu wird nach einem Ist-Soll-Vergleich der Positionen der Spannungsrolle 12 innerhalb der Wickelsteuereinheit 15 ein Steuersignal generiert und direkt dem Spulenhalterantrieb 2 aufgeben, so dass der Spulenhalter 1 mit korrigierter Drehzahl antreibbar ist.
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Das in 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nur beispielhaft. Grundsätzlich können auch andere Antriebsarten des Changierführers gewählt werden. So könnte der Changierführer durch eine Kehrgewindewelle oder durch einen Riemen innerhalb eines Changierhubes geführt werden. Darüberhinaus wäre es auch möglich, als Überwachungsmittel einen Spannungssensor einzusetzen, der dem Changierführer unmittelbar vorgeordnet ist und an dem das Wickelgut mit einer Teilumschlingung geführt ist. Derartige Spannungssensoren können so beispielsweise über Dehnungsmessstreifen die tatsächliche Aufwickelspannung erfassen. Wesentlich hierbei ist, dass die durch Materialanhäufung oder durch Materialmangel an den Randscheiben der Randscheibenhülse festgestellten Änderungen der Aufwickelspannung Steuersignale generiert werden, die zu einer Korrektur des Changierhubes relativ zu der Randscheibenhülse führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spulenhalter
- 2
- Spulenahlterantrieb
- 3
- Randscheibenhülse
- 4.1, 4.2
- Randscheibe
- 5
- Wickelgut
- 6
- Changierantrieb
- 7
- Changierführer
- 8
- Überwachungsmittel
- 9
- Steuergerät
- 10
- Spindel
- 11
- Spindelantrieb
- 12
- Spannungsrolle
- 13
- Tänzerarm
- 14
- Resolver
- 15
- Wickelsteuereinheit
- 16
- Lagesensor
- 17.1, 17.2
- Changierhubende
- 18
- Wickellagen
- 19
- Schwenklager
- 20
- Führungsstange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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