DE4127319A1 - Verfahren und vorrichtung zur wegregelung bei einem aufwickler fuer langgestrecktes gut - Google Patents

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.