DE4127319A1 - Verfahren und vorrichtung zur wegregelung bei einem aufwickler fuer langgestrecktes gut - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur wegregelung bei einem aufwickler fuer langgestrecktes gutInfo
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- B65H54/2803—Traversing devices; Package-shaping arrangements with a traversely moving package
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- Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
- Winding Filamentary Materials (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Regelung der von einem Aufwickler
für langgestrecktes Gut während einer gegenüber einer
ortsfesten Strangführung und quer zu dieser erfolgten
Hin- und Herbewegung zurückzulegenden Wegstrecke zur
exakten Verlegung der Windungen des Gutes in der
jeweiligen Wickellage einer Spule.
Aufwickler oder Wickelmaschinen der gattungsgemäßen Art
sind seit langem bekannt (DE-PS 30 24 095), sie bestehen
beispielsweise aus einem portalartigen Gerüst, innerhalb
dem eine Spule drehantreibbar gelagert ist, die mit dem
Wickelgut gefüllt wird. Das Gerüst einschließlich der in
ihm angeordneten Spule ist vor einer Strangführung, die
ortsfest angebracht ist, hin- und her bewegbar, z. B. auf
einer Schiene geführt. Die Hin- und Herbewegung des
Gerüstes dient dazu, gleichmäßige Lagen des Wickelgutes
auf dem Spulenkern unterzubringen. Dabei wird
beispielsweise die Umdrehung der Spule gemessen und die
Wegstrecke, die das Gerüst quer zur Strangführung für
jede neue Umschlingung durch das Wickelgut benötigt,
gemessen und entsprechend wird der Antrieb für das auf
Schienen über Antriebsrollen geführte Gestell
eingestellt. Aber allein der Schlupf zwischen Schienen
und Antriebsrollen verhindert schon eine exakte
Wegeinstellung, d. h., die Verlegung muß beobachtet und
manuell nachgestellt werden. Dies erfordert zusätzliches
Bedienungspersonal, das man im Zuge der immer stärker
werdenden Rationalisierung von Arbeitsvorgängen gerade an
dieser Stelle einzusparen versucht.
Eine Möglichkeit bietet hier auch die bekannte
Wickelmaschine, bei der zur Verlegung der Windungen
innerhalb jeder Wickellage eine Steuerung aus einer
ersten Meßeinrichtung vorgesehen ist, die die Lage der
jeweils letztgewickelten Windung an einer um einen
bestimmten Spulendrehwinkel vor der
Wickelgutauflaufstelle liegenden Meßstelle erfaßt. Eine
zweite Meßeinrichtung dient zur Erfassung der jeweiligen
Changierposition von Spule und Strangführer, wobei ein
Rechner aus den angelieferten Meßdaten beider
Meßeinrichtungen diejenige Relativposition berechnet und
dem Vorschubantrieb befiehlt, die die Spule und der
Strangführer nach Drehen der Spule um den vorerwähnten
Spulendrehwinkel zur Aufrechterhaltung des Auflaufwinkels
erreicht haben müssen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Regelvorgang mit
einfachen Mitteln kostengünstig ohne Vernachlässigung der
Meß- bzw. Regelgenauigkeit durchzuführen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch,
daß die bei der Hin- und Herbewegung vom Aufwickler
zurückgelegte Wegstrecke richtungsneutral mechanisch
abgetastet und die hierbei ermittelten Längenwerte in
Form elektrischer Impulse als Istwerte mit den Sollwerten
verglichen werden, und daß bei Abweichungen von Ist- und
Sollwert die Längsverschiebung des Aufwicklers in der
einen oder anderen Richtung korrigiert wird. Die
mechanische Abtastung ist mit einfachen Mitteln
durchzuführen, das Meßergebnis ist frei von elektrischen
Störgrößen, die unter Betriebsbedingungen das
Reglerergebnis oft negativ beeinflussen können.
Als Bezugspunkt für die mechanische Abtastung dient
vorteilhaft ein raumfester Fixpunkt, dessen räumliche
Entfernung zur Strangführung definiert ist. Der Sollwert
der Längsverschiebung ist zweckmäßig durch den
Durchmesser des Gutes und den Drehwinkel der Spule
bestimmt. Dies bedeutet bei Durchführung der Erfindung,
daß zur gleichbleibenden System-Regelgenauigkeit die
Drehwinkel-Impulse des Spulen-Antriebes, die als
jeweilige Summe eine Angabe für die Winkelstellung der
Spule darstellen, Bestandteil der Weg-Vorgabe für die
Verlegung sind. Von der ersten Wickellage (Kernlage) bis
zur letzten Lage der Spule wird ein gleichbleibendes
Verhältnis von 360° (Drehwinkel) = 1000 Impulse/Umdrehung
eingehalten, im Gegensatz zur üblichen analogen
Sollwertvorgabe, die sich von Wickellage zu Wickellage
jeweils ändert.
Entsprechend der Aufgabenstellung soll die Regelung mit
einfachen Mitteln durchzuführen sein. Als besonders
vorteilhaft hat sich daher in Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung eine Vorrichtung erwiesen, die in
bekannter Form eine drehbar gelagerte Spule sowie einen
Antrieb für eine längs einer vorgegebenen Wegstrecke hin- und
hergehenden Bewegung und eine Regeleinrichtung zur
Aufrechterhaltung eines bestimmten Auflaufwinkels
aufweist. Wesentlich gegenüber bisher bekannten
Vorrichtungen ist, daß die Regeleinrichtung aus einer
gegenüber dem Aufwickler raumfest gelagerten Zahnstange
besteht, in die ein am Aufwickler befestigter Meßkopf mit
einem Zahnrad kraftschlüssig eingreift, wobei der Meßkopf
als mechanisch/elektrischer Wandler ausgebildet ist. Mit
dieser Vorrichtung ist eine Nachstellung der
Längsbewegung, die automatisch erfolgt, in der
Größenordnung von 1/10 mm möglich. Eine Korrektur der
Längsverschiebung oder Längsverstellung in dieser
Größenordnung erlaubt z. B. auch das Wickeln des Gutes
auf Lücke, um zu verhindern, daß sich Windungen in
Freiräume der Wickellage hineindrücken müssen, was zu
Oberflächenfehlern, mindestens aber zu einem unschönen
Aussehen führen kann. Das gilt insbesondere dann, wenn
das Wickelgut, etwa ein elektrisches Kabel, in noch
warmem Zustand auf die Spule aufgewickelt oder
aufgetrommelt wird.
In Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Zahnstange sowie das Zahnrad des Meßkopfes vorgespannt
sind. Dies hat den Vorteil, daß Bewegungen in vertikaler
Richtung nur gemeinsam erfolgen können, der Eingriff des
Zahnrades in die entsprechende Verzahnung der Zahnstange
bleibt stets gewahrt. Dies führt im Endeffekt zu einer
weiteren Verbesserung der Meßgenauigkeit des
erfindungsgemäßen Systems.
Aufwickler der gattungsgemäßen Art sind in der Regel auf
quer zur Strangführung angeordneten Schienen bewegbar
geführt. Um Unregelmäßigkeiten in der Schienenführung
auszugleichen, ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken
die Zahnstange quer zur Bewegungsrichtung des Aufwicklers
schwenkbar angeordnet. Sie kann damit den
Ungleichmäßigkeiten der Schienenführung folgen, ohne daß
der exakte Eingriff von Zahnstange und Zahnrad gefährdet
ist.
Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 und 2
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Der Aufwickler 1 gattungsgemäßer Art ist auf dem
Schienenpaar 2 in Pfeilrichtung hin- und herbewegbar
angeordnet. Für den Vorschub in die eine oder andere
Richtung dient der Antriebsmotor 3. Im Innern des
sogenannten Portalwicklers ist eine Aufhängevorrichtung 4
mit Pinolen 5 vorgesehen, mit deren Hilfe die Spule 6
drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Spule 6 für das
Aufwickeln des strangförmigen Gutes 7 dient der Antrieb
8.
Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich, wird das
strangförmige Gut 7 über eine gesonderte Strangführung 9
der Trommel 6 im Innern des Aufwicklers 1 zugeführt. Die
Strangführung ist raumfest gelagert, im Abstand zu dieser
Strangführung ist das Schienenpaar 2 vorgesehen, mit
deren Hilfe der Aufwickler 1 quer zur Strangführung 9
hin- und herbewegt wird. Die von dem Antrieb 3
angetriebenen Räder oder Rollen sind mit 10 bezeichnet.
Das Problem bei einer solchen Aufwickelvorrichtung ist,
daß es bisher nur unter großem Aufwand möglich war, ohne
manuelles Eingreifen des Bedienungspersonals das
strangförmige Gut 7 so auf die Trommel 6 auflaufen zu
lassen, daß jede Windung in die lagerichtige Position
gebracht wird, ohne daß es zu Verdrückungen des Gutes
kommt. Abhilfe schafft hier die Erfindung. Vorgesehen ist
zu diesem Zweck eine z. B. an der Wand 12 befestigte
Zahnstange 13, die dort mittels eines Spannseiles oder
einer Spannstange 14 und entsprechenden Wandhalterungen
15 und 16 gehalten ist. Mechanisch gekoppelt ist diese
Zahnstange 13 mit dem Zahnrad 17 eines Meßkopfes 18, der
auf dem Aufwickler 1 fest montiert ist. Mit der Bewegung
des Aufwicklers in Pfeilrichtung zur lagerichtigen
Aufnahme einer Windung des strangförmigen Gutes wird das
Zahnrad 17 durch die Zahnstange 13 in Drehung versetzt,
wobei z. B. jeder Umdrehung 1000 elektrische Impulse
entsprechen, die von dem Meßkopf 18 über die
Verbindungsleitung 19 dem Rechner 20 zugeleitet werden.
Die Zähne der Zahnstange und die Zähne des Zahnrades sind
dabei so aufeinander abgestimmt, daß ein elektrischer
Impuls einer Längsverschiebung des Wicklers 1 in der
Größenordnung von 1/10 mm entspricht. Mit einer solchen
Vorrichtung ist es daher möglich, äußerst geringe
Korrekturen während der Hin- und Herbewegung des
Aufwicklers vorzunehmen, d. h. es ist sogar möglich, die
einzelnen Windungen des strangförmigen Gutes nicht nur
exakt nebeneinander unterzubringen, um so Verdrückungen
zu vermeiden, man kann auch die Steuerung der Bewegung so
vornehmen, daß die Windungen des Gutes auf Lücke
gewickelt werden. Diese Maßnahme hat sich als zweckmäßig
dann erwiesen, wenn Verdrückungen, insbesondere bei noch
warmen Kabeloberflächen, verhindert werden sollen. Diese
Korrekturmöglichkeiten erlauben damit nicht nur ein
gleichmäßiges Bewickeln der Spule 6 mit einer Lage von
strangförmigem Gut, sondern die vollständige exakte
Bewicklung der Spule 6, ohne daß es eines manuellen
Eingriffes durch das Bedienungspersonal bedarf. Das
strangförmige Gut 7, beispielsweise ein elektrisches
Kabel, das aus einem Extruder kommend der
Aufwickelvorrichtung zugeführt wird, durchläuft zunächst
die raumfest gelagerte Strangführung 9, die
beispielsweise mit Rollenpaaren 21 und 22 ausgerüstet
ist. Aus dem Durchmesser des Kabels 7 und dem Drehwinkel
der Spule 6 zum Bewickeln mit dem strangförmigen Gut wird
der Sollwert der Längsverschiebung des Aufwicklers 1
während des Wickelvorgangs berechnet und als Sollwert
festgelegt. Dabei entsprechen einer Spulenumdrehung, also
einem Drehwinkel von 360°, 1000 Impulse. Mit diesem
Sollwert, der also für ein spezielles Produkt und einen
bestimmten Drehwinkel unterschiedlich sein muß, werden
die elektrischen Impulse im Rechner 20 verglichen, die
sich aus der Anzahl Umdrehungen des Zahnrades 17 des
Meßkopfes 8 während der Längsverschiebung durch den
Eingriff in die Zahnstange 13 ergeben. Bei fehlender
Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollwert erfolgt die
entsprechende Wegkorrektur. Die Abhängigkeit vom
Drehwinkel der Spule gibt die Möglichkeit, auch
Bruchteile einer Umschlingung des Spulenkerns in die
Regelung mit einzubeziehen, z. B. eine halbe
Umschlingung. Die Regelgenauigkeiten können so gegenüber
bekannten Vorrichtungen wesentlich gesteigert werden.
Die hohe Genauigkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahrens wird durch den kraftschlüssigen Eingriff des
Zahnrades 17 in die Zahnstange 13 erreicht, denn dabei
sind Zahnstange 13 und Zahnrad 17 vorgespannt, so daß
Bewegungen, die aufgrund irgendwelcher Unregelmäßigkeiten
in der Schienenführung oder dergleichen vorkommen,
gemeinsam ausgeführt werden. Die Befestigung der
Zahnstange erfolgt darüberhinaus an der Wand 12 über eine
gelenkartige Ausbildung der Halterungen 15 und 16, so daß
die Zahnstange auch quer zur Bewegungsrichtung des
Aufwicklers 1 verschwenkt werden kann.
Claims (6)
1. Verfahren zur Regelung der von einem Aufwickler für
langgestrecktes Gut während einer gegenüber einer
ortsfesten Strangführung und quer zu dieser
erfolgten Hin- und Herbewegung zurückzulegenden
Wegstrecke zur exakten Verlegung der Windungen des
Gutes in der jeweiligen Wickellage einer Spule,
dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Hin- und
Herbewegung vom Aufwickler zurückgelegte Wegstrecke
richtungsneutral mechanisch abgetastet und die
hierbei ermittelten Längenwerte in Form elektrischer
Impulse als Istwerte mit den Sollwerten verglichen
werden, und daß bei Abweichungen von Ist- und
Sollwert die Längsverschiebung des Aufwicklers in
der einen oder anderen Richtung korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß als Bezugspunkt für die mechanische Abtastung
ein raumfester Fixpunkt dient, dessen räumliche
Entfernung zur Strangführung definiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sollwert der
Längsverschiebung durch den Durchmesser des Gutes
und dem Drehwinkel der Spule bestimmt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2, mit einer im Aufwickler drehbar
gelagerten Spule sowie einem Antrieb für eine längs
einer vorgegebenen Wegstrecke hin- und hergehenden
Bewegung und einer Regeleinrichtung zur
Aufrechterhaltung eines bestimmten Auflaufwinkels,
dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung aus
einer gegenüber dem Aufwickler raumfest gelagerten
Zahnstange besteht, in die ein am Aufwickler
befestigter Meßkopf mit einem Zahnrad kraftschlüssig
eingreift, wobei der Meßkopf als mechanisch/elektrischer
Wandler ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnstange sowie das Zahnrad des Meßkopfes
vorgespannt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zahnstange quer zur
Bewegungsrichtung des Aufwicklers verschwenkbar ist.
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Publications (2)
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