EP0043368B1

EP0043368B1 - Winding apparatus for winding filamentary material on a spool

Info

Publication number: EP0043368B1
Application number: EP81890107A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Seibert
Original assignee: Rosendahl Maschinen GmbH
Current assignee: Rosendahl Maschinen GmbH
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1987-03-11
Also published as: ES8204389A1; FI811962L; BR8104079A; JPH038674Y2; FI66327B; DE3024095A1; FI66327C; EP0043368A3; JPS5777168A; US4456199A; ATE25837T1; ES503447A0; JPH0235727Y2; EP0043368A2; JPH0246774U; JPH0243872U; DE3024095C2

Abstract

A control device for obtaining a uniform or even winding is provided for a winding machine for winding strand-shaped winding material, and includes a first measurement device which detects the position of the last winding to have been wound in each instance, a second measuring device for detecting the relative position of a spool with respect to a strand guide, and a computer for controlling the feed drive for the relative reciprocating traversing movement between the spool and the strand guide.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine Spule, welcher das Wickelgut über einen Strangführer zugeführt wird, mit einem Vorschubantrieb für eine längs einander hin- und hergehende Changierbewegung von Spule und Strangführer und mit einer Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Auflaufwinkels zur exakten Verlegung der Windungen innerhalb jeder Wickellage.The invention relates to a winding machine for winding strand-shaped winding material onto a spool, to which the winding material is fed via a strand guide, with a feed drive for a longitudinally reciprocating traversing movement of the spool and strand guide and with a control device for maintaining a constant run-up angle for exact Laying the turns within each winding layer.

Es ist bekannt, bei solchen Wickelmaschinen den Strangführer als eine um eine vertikale Achse schwenkbare Verlegegabel auszuführen (DE-PS 15 74 425), welche durch die Wanderung der Wickelgutauflaufstelle auf der Spule zur Seite hin ausgeschwenkt wird und dabei Endschalter betätigt, welche einen Vorschubantrieb für eine axiale Verstellung des Wicklers so lange einschalten, bis eine dem Sollauflaufwinkel, das ist im allgemeinen ein «Rückhaltewinkel», entsprechende Relativstellung von Spule und Verlegegabel wieder erreicht ist. Bei einer solchen Arbeitsweise muss allerdings eine für die Auslösung der Endschalter ausreichende Abweichung des Auflaufwinkels vom Sollwert zugelassen werden, wobei unterstellt wird, dass auch bei stärker abweichendem Auflaufwinkel sich immer noch Windung neben Windung legt und keine Windung ungewollt in eine nächste Wickellage aufsteigt. Diese Voraussetzung ist aber nicht immer zuverlässig erfüllt. Denn der Verlegevorschub ist nicht konstant, weil bei einer exakten Verlegung die erste Windung am Flansch immer parallel zum Flansch verläuft. Dadurch werden auch die weiteren Windungen nicht nach Art einer kontinuierlichen Wendel auf die Spule gewickelt, sondern orthozyklisch, d. h., nach jeweils 360° liegt ein seitlicher Versprung in der Windung vor, die im übrigen parallel zu den Hauptflanschen verläuft. Die Verlegebewegung muss also diesem Versprung jeder Windung angepasst werden. An einer solchen Versprungstelle kann aber, - insbesondere wenn der Sollauflaufwinkel bzw. der Rückhaltewinkel etwas zu gross geworden ist oder wenn das Wickelgut zum Kleben neigt oder eine nichtrutschende, gummiartige Oberfläche hat-, eine Windung in eine nächst höhere Wickellage aufsteigen. Ein solches Fehlverhalten kann aber mit den bekannten, mit einer schwenkbaren Verlegegabel arbeitenden Wickelmaschinen nicht automatisch, sondern nur durch Eingreifen einer Bedienungsperson korrigiert werden.It is known in such winding machines to carry out the strand guide as a laying fork which can be pivoted about a vertical axis (DE-PS 15 74 425), which is pivoted out to the side by the migration of the winding material take-up point on the spool and thereby actuates limit switches which provide a feed drive for Switch on an axial adjustment of the winder until a relative position of the spool and installation fork that corresponds to the target run-up angle, which is generally a “retention angle”, is reached again. In such a mode of operation, however, a deviation of the run-up angle from the setpoint that is sufficient for the triggering of the limit switches must be permitted, whereby it is assumed that, even if the run-up angle deviates more sharply, there is still winding next to winding and no winding unintentionally rises to the next winding position. However, this requirement is not always reliably met. Because the laying feed is not constant, because with an exact laying, the first turn on the flange always runs parallel to the flange. As a result, the other turns are not wound onto the coil in the manner of a continuous spiral, but rather orthocyclically, i. that is, after every 360 ° there is a lateral jump in the turn, which otherwise runs parallel to the main flanges. The laying movement must therefore be adapted to this jump of each turn. At such a jump point, however - especially if the target run-up angle or the retention angle has become somewhat too large or if the material to be wound tends to stick or has a non-slipping, rubber-like surface - a turn can rise to a next higher winding position. Such a misconduct cannot be corrected automatically with the known winding machines working with a swiveling laying fork, but only by the intervention of an operator.

Aus der FR-A2263970 ist eine Schaltungsanordnung zum Steuern des Aufspulens von Kabeln bekannt, die unter Berücksichtigung des Querschnitts des Kabels und der Drehzahl des Speichers bei der Bildung einer jeden neuen Wikkellage die relative Verschiebung zwischen dem Führungsorgan und dem Speicher in Richtung der Drehachse des Speichers steuert. Die Steuerung erfolgt derart, dass das dem Speicher zustrebende Kabel mit einem bestimmten Auflaufwinkel a an die letzte auf dem Speicher gewickelte Windung des Kabels angedrückt ist. Die Geschwindigkeit der relativen Axialverschiebung ändert sich vor und nach dem Bilden der nächsten Wickellage derart, dass vor dem Bilden der neuen Wickellage der Auflaufwinkel a gegen den Wert Null zustrebt und dass nach dem Bilden der neuen Wickellage der Auflaufwinkel a auf seinen gewünschten Wert ansteigt. In einem Komparator werden ständig die händisch eingegebenen Sollwerte des Auflaufwinkels a mit dem durch die Abtasteinrichtung erfassten Istwert des Auflaufwinkels verglichen. Diese Istwertregelung hat den Nachteil, dass insbesondere bei schweren Speichern bzw. hohen Wickelgeschwindigkeiten die Zeitkonstante der Regelung nicht klein genug gemacht werden kann, um ein rechtzeitiges vollständiges Ausregeln zu gewährleisten. Schon allein aus diesem Grund ist diese bekannte Art der Regelung nicht auf die Steuerung zur Konstanthaltung des Auflaufwinkels zum Zwecke der exakten Verlegung der Windungen innerhalb jeder einzelnen Wickellage anwendbar.From FR-A2263970 a circuit arrangement for controlling the winding of cables is known which, taking into account the cross-section of the cable and the speed of the memory when forming each new winding position, the relative displacement between the guide member and the memory in the direction of the axis of rotation of the memory controls. The control is carried out in such a way that the cable aimed at the memory is pressed onto the last turn of the cable wound on the memory with a certain run-up angle α. The speed of the relative axial displacement changes before and after the formation of the next winding layer in such a way that the run-up angle a tends towards the value zero before the formation of the new winding position and that after the formation of the new winding position the run-up angle a increases to its desired value. In a comparator, the manually entered setpoints of the run-up angle a are compared with the actual value of the run-up angle detected by the scanning device. This actual value control has the disadvantage that the time constant of the control cannot be made small enough, in particular in the case of heavy stores or high winding speeds, in order to ensure timely complete adjustment. For this reason alone, this known type of regulation cannot be applied to the control for keeping the run-up angle constant for the purpose of exact laying of the turns within each individual winding position.

Ferner ist aus der DE-A 2 556 484 eine Kabelwickelmaschine mit einer auf Spindeln drehbar gelagerten Trommel zum Aufwickeln eines elektrischen Kabels bekannt geworden, das Kabel wird von einem Drahtführer geführt. Ein mit dem Drahtführer hin- und hergehender Lagenwächter überwacht sowohl den Beginn einer neuen Wickelungslage an den Trommelflanschen als auch das Aufbringen der Wicklung selbst innerhalb einer Lage, um so eine Verzögerung oder Beschleunigung des Drahtführers zu steuern. Ein Stellungsfühler dient zur Messung des Abstandes des Lagenwächters von einem Seitenträger. Die Anzahl der vom Stellungsfühler bei der Verschiebung des Lagenwächters erzeugten Impulse wird mit den von einem Impulsgenerator erzeugten Bezugsimpulsen verglichen, die bei einer Verschiebung des Drahtführers mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt werden. Damit kann die Verzögerung oder Beschleunigung des Drahtführers gesteuert werden, um gegebenenfalls auf der Strecke der letzten Windungen die Drahtführergeschwindigkeit zu verringern. Auch in diesem Fall handelt es sich um eine Art Nachlaufsteuerung der Istlage des Drahtführers bzw. des Auflaufspunktes mit denselben Nachteilen wie sie der Anordnung nach der FR-A 2 263 970 anhaften.Furthermore, from DE-A 2 556 484 a cable winding machine with a drum rotatably mounted on spindles for winding an electrical cable has become known, the cable is guided by a wire guide. A layer monitor who reciprocates with the wire guide monitors both the start of a new winding layer on the drum flanges and the application of the winding itself within one layer in order to control deceleration or acceleration of the wire guide. A position sensor is used to measure the distance of the position monitor from a side beam. The number of pulses generated by the position sensor when the position monitor is shifted is compared with the reference pulses generated by a pulse generator which are generated when the wire guide is shifted at a constant speed. The deceleration or acceleration of the wire guide can thus be controlled in order to reduce the wire guide speed on the route of the last turns, if necessary. In this case too, it is a kind of follow-up control of the actual position of the wire guide or the run-on point with the same disadvantages as the arrangement according to FR-A 2 263 970.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wickelmaschine der gattungsgemässen Art, bei welcher der Abstand oder Anlagedruck zwischen benachbarten Windungen einer Wickellage ausschliesslich durch die Relativbewegung zwischen Spule und Strangführer bestimmt wird, Schwankungen im Auflaufwinkel während der Ausbildung der jeweiligen Wickellage auszuschalten.The invention has for its object to eliminate fluctuations in the run-up angle during the formation of the respective winding position in a winding machine of the generic type in which the distance or contact pressure between adjacent turns of a winding layer is determined exclusively by the relative movement between the coil and the strand guide.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Steuereinrichtung aus einer ersten Messeinrichtung, die die Lage der jeweils letztgewickelten Windung an einer um einen bestimmten Spulendrehwinkel vor der Wickelgutauflaufstelle liegende Messstelle erfasst, aus einer zweiten Messeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Changierposition von Spule und Strangführer und aus einem Rechner besteht, welcher aus den 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. Bei der Erfindung wird also ständig zeitlich vorab die Lage der späteren Auflaufstelle ermittelt und die Relativbewegung zwischen Spule und Strangführer in der Zwischenzeit so gesteuert, dass bei Ankunft der vorab ermittelten Auflaufstelle an dem tatsächlichen Wickelgutauflaufpunkt der gewünschte Auflaufwinkel immer aufrecht erhalten bleibt. Wird also beispielsweise ein Versprung in der letztgelegten Windung beispielsweise 60° vor der lstauflaufstelle erfasst, wird der Changierantrieb entsprechend eingeschaltet, dass nach Ausführung der 60° Spulendrehung die Relativstellung von Spule und Strangführer wieder dieselbe ist wie zu dem früheren Messzeitpunkt. Da bei dieser Arbeitsweise immer die Auflaufstelle in Abhängigkeit von der letztgewickelten Windung erfasst wird, fallen beim Errechnen der Changierbewegungen keine Summenfehler an. Wie praktische Erprobungen gezeigt haben, erbringt diese Art der frühzeitigen Steuerung des Changierantriebes eine hohe Zuverlässigkeit und Verlegegenauigkeit und stellt sie einen wesentlichen Schritt bei dem allgemeinen Bemühen dar, vollautomatische Wickelmaschinen zu schaffen, die keine Überwachung und Korrektureingriffe durch eine Bedienungsperson mehr erfordern.To achieve this object, it is provided according to the invention that the control device from a first measuring device, which detects the position of the last wound winding at a measuring point lying at a certain coil rotation angle in front of the winding material take-up point, from a second measuring device for detecting the the respective traversing position of the spool and strand guide and consists of a computer which calculates the relative position from the measurement data of both measuring devices and commands the feed drive which the spool and the strand guide must have reached after maintaining the spool rotation angle to maintain the run-up angle. In the case of the invention, the position of the later run-up point is thus always determined in advance and the relative movement between the spool and strand guide is controlled in the meantime in such a way that the desired run-up angle is always maintained when the previously determined run-up point arrives at the actual point of winding up. If, for example, a jump in the last winding is detected, for example 60 ° before the actual run-up point, the traversing drive is switched on accordingly, so that after the 60 ° spool has been rotated, the relative position of the spool and strand guide is again the same as at the earlier measurement time. Since this approach always detects the run-up point as a function of the last wound winding, there are no total errors when calculating the traversing movements. As practical tests have shown, this type of early control of the traversing drive provides high reliability and laying accuracy and is an essential step in the general effort to create fully automatic winding machines that no longer require monitoring and corrective actions by an operator.

Der Erfindung zufolge kann vorgesehen werden, dass die erste Messeinrichtung aus einem seitwärts bewegbaren, die letztgewickelte Windung seitlich abtastenden Tastorgan besteht, das in Abhängigkeit von seiner Auslenkung einen Messwert für die Bestimmung der Lage der Windung relativ zum Strangführer in einer um den bestimmten Spulendrehwinkel nach dieser Abtaststelle liegenden Position (Auflaufstelle) liefert.According to the invention it can be provided that the first measuring device consists of a laterally movable sensing element which laterally scans the last wound turn, which, depending on its deflection, has a measured value for determining the position of the turn relative to the strand guide at a certain angle of rotation of the spool after it Sampling position (point of contact) delivers.

Statt einer solchen mechanischen Abtastung wird nach der Erfindung jedoch eine berührungslose, nicht mechanische Erfassung der letztgewikkelten Windung bevorzugt. Hierbei kann beispielsweise die erste Messeinrichtung aus einer ausserhalb des Wickelraumes der Spule angeordneten, tangential zur obersten Wicklung gerichteten Fernsehkamera bestehen, die die Wanderung des Stirnendes der gerade gewickelten Lage überwacht. Das Ausgangssignal dieser Fernsehkamera wird derart ausgewertet, dass die Position der Stirnseite der Wickellage in Bezug auf eine ortsfeste Koordinate parallel zur Spulenachse angegeben wird. Zum gleichen Zeitpunkt wird auch die momentane Position der Spule auf dieser ortsfesten Koordinate festgehalten, falls die Spule die Changierbewegung ausübt, oder sonst die momentane Position des Strangführers, falls dieser die Changierbewegung ausführt. Aus den beiden Messdaten kann dann zusammen mit dem bekannten Durchmesser des Wickelgutes jene Relativstellung errechnet werden, die Spule und Strangführer haben müssen, wenn die vermessene Stelle der letzten Windung die Wickelgutauflaufstelle erreicht hat. Die Ausmessung der letzten Windung einer Lage kann beispielsweise 10 mal pro Spulenumdrehung durchgeführt werden; dementsprechend gibt es pro Spulenumdrehung 10 Sollstellungen des Wicklers (bzw. Strangführers), die nach dem entsprechenden Teil einer Spulenumdrehung, d.h. je nachdem, wie weit die Messstelle von der Auflaufstelle entfernt ist, vom Changierantrieb erreicht werden sollen.Instead of such a mechanical scanning, however, a contactless, non-mechanical detection of the last wound turn is preferred according to the invention. Here, for example, the first measuring device can consist of a television camera arranged outside the winding space of the coil and directed tangentially to the uppermost winding, which monitors the migration of the front end of the layer that has just been wound. The output signal of this television camera is evaluated in such a way that the position of the end face of the winding layer with respect to a fixed coordinate parallel to the coil axis is specified. At the same time, the current position of the spool is also recorded on this fixed coordinate if the spool carries out the traversing movement, or else the current position of the strand guide if it carries out the traversing movement. From the two measurement data, the relative position that the coil and strand guide must have when the measured point of the last turn has reached the winding material take-up point can then be calculated together with the known diameter of the winding material. The measurement of the last turn of a layer can be carried out, for example, 10 times per coil revolution; Accordingly, there are 10 set positions of the winder (or strand leader) per coil revolution, which after the corresponding part of a coil revolution, i.e. depending on how far the measuring point is from the run-up point, should be reached by the traversing drive.

Bei der Errechnung der jeweiligen Soll-Position kann natürlich ein jeweils einzustellender Rückhaltewinkel mitberücksichtigt werden. Der optimale Rückhaltewinkel, der vom Wickelgut abhängig ist, ist durch Programmieren des Rechners einstellbar.When calculating the respective target position, a retention angle to be set can of course also be taken into account. The optimal retention angle, which depends on the material to be wound, can be set by programming the computer.

Bei der Arbeitsweise nach der Erfindung wird also jeweils die letzte Windung als Schablone für die nächste Windung verwendet. Die zeitliche Trennung der Messstelle von der Auflaufstelle gibt dabei noch den grossen Vorteil, dass die Verfahrbewegungen, die mit Trägheit behaftet sind, rechtzeitig und über den Rechner sogar geschwindigkeitsabhängig eingeleitet werden können, so dass ein ungewolltes Aufklettern des Wikkelgutes mit Sicherheit vermieden werden kann.When working according to the invention, the last turn is used as a template for the next turn. The temporal separation of the measuring point from the run-up point also has the great advantage that the traversing movements, which are associated with inertia, can be initiated in good time and even speed-dependent via the computer, so that undesired climbing of the winding material can be avoided with certainty.

Gemäss einer alternativen Ausführungsform kann die erste Messeinrichtung aus radial zur Spule gerichteten ausserhalb des Wickelraumes der Spule angeordneten Entfernungssensoren, z. B. Ultraschallsensoren, bestehen. Gemäss einer weiteren Alternative kann auch noch vorgesehen werden, dass die erste Messeinrichtung aus einer radial auf die Spule gerichteten Fensehkamera und einem demgegenüber geneigten, die Spule mit einem über den Wickelgutauflaufbereich sich erstreckenden Lichtband anstrahlenden Scheinwerfer besteht, wobei Fernsehkamera und Scheinwerfer ausserhalb des Wickelraumes der Spule angeordnet sind.According to an alternative embodiment, the first measuring device can be composed of distance sensors, for example those arranged radially to the coil and arranged outside the winding space of the coil. B. ultrasonic sensors exist. According to a further alternative, it can also be provided that the first measuring device consists of a television camera directed radially onto the spool and a headlamp which is inclined in relation thereto and which illuminates the spool with a band of light extending over the winding material run-up area, the television camera and headlamp outside the winding space of the spool are arranged.

Eine Variante des Erfindungsgegenstandes geht gleichermassen aus von einer Wickelmaschine zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine Spule, welcher das Wickelgut über einen Strangführer zugeführt wird, mit einem Vorschubantrieb für eine längs einander hin- und hergehende Changierbewegung von Spule und Strangführer und mit einer Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Auflaufwinkels zur exakten Verlegung der Windungen innerhalb jeder Wickellage, welche Steuereinrichtung darüber hinaus eine den Auflaufwinkel des Wickelgutes erfassende erste Messeinrichtung aufweist, und sieht vor, dass die Steuereinrichtung weiterhin eine zweite Messeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Changierposition von Spule und Strangführer und einen Rechner aufweist, welcher aus den 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.A variant of the subject of the invention is equally based on a winding machine for winding strand-shaped winding material onto a spool, to which the winding material is fed via a strand guide, with a feed drive for a longitudinally reciprocating traversing movement of the spool and strand guide and with a control device for maintenance a constant run-up angle for exact laying of the turns within each winding position, which control device also has a first measuring device that measures the run-up angle of the winding material, and provides that the control device also has a second measuring device for detecting the respective traversing position of the coil and strand guide and a computer , which calculates the relative position from the measurement data of both measuring devices and commands the feed drive to move the bobbin and the strand guide to the Au after rotating the bobbin by the aforementioned bobbin rotation angle maintenance of the run-up angle must have been reached.

Auch bei dieser Ausführungsvariante wird an einer vorausliegenden - hier um 360° Spulendrehung vorausliegenden - Stelle gemessen und daraus die Changierposition errechnet und befohlen, die die Spule und der Strangführer nach einer weiteren vollen Spulenumdrehung erreicht haben müssen.With this embodiment variant, too, measurements are taken at a point ahead - here 360 ° spool rotation ahead - and the traversing position is calculated and commanded therefrom, which the spool and the strand guide must have reached after a further full spool rotation.

Die zweite Messeinrichtung kann im Rahmen der Erfindung aus einem Impulstachometer bestehen, der mit dem Verlegeantrieb mitläuft und quasi den Weg des Verlegeantriebes skaliert.Within the scope of the invention, the second measuring device can consist of a pulse tachometer which runs with the laying drive and quasi scales the path of the laying drive.

Bei flexiblem Wickelgut, welches beim Aufspulen seitlich um Führungsrollen abgelenkt werden darf, kann die Changierbewegung in bekannter Weise durch ein axiales Verfahren des Strangführers längs der feststehenden Spule erfolgen. Bei anderem Wickelgut, z.B. dickeren elektrischen Kabeln, ist dagegen erforderlich, dass der Strangführer ortsfest verbleibt und dass die Spule die Changierbewegung ausführt. Bei beiden Arten ist die Erfindung in gleicher Weise anwendbar. Darüber hinaus kann der Erfindung zufolge noch vorgesehen werden, dass die Spule die Changierbewegung mit einer fest vorgegebenen Geschwindigkeit ausführt und dass der Strangführer ebenfalls in Changierrichtung verstellbar ist, aber nur die von der Umsteuereinrichtung nach der Erfindung bestimmten Korrekturbewegungen ausführt. Eine solche Ausführungsform erweist sich insbesondere dann als sehr vorteilhaft, wenn mit sehr grossen Geschwindigkeiten aufgespult werden soll.In the case of flexible material to be wound, which may be deflected laterally around guide rollers during winding, the traversing movement can take place in a known manner by an axial movement of the strand guide along the fixed bobbin. For other winding material, e.g. thicker electrical cables, on the other hand, it is necessary for the strand guide to remain stationary and for the spool to perform the traversing movement. The invention can be used in the same way for both types. In addition, according to the invention it can also be provided that the spool executes the traversing movement at a fixed predetermined speed and that the strand guide is also adjustable in the traversing direction, but only executes the correcting movements determined by the reversing device according to the invention. Such an embodiment proves to be very advantageous in particular when winding at very high speeds.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Wickelmaschine näher erläutert, bei welcher die Trommel nach der Methode der Eigenverlegung längs des Strangführers hin- und herbewegt wird. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Wickelmaschine nach der Erfindung in Vorderansicht,
Figur 2 die Wickelmaschine, in Figur 1 in Richtung des Pfeiles 11 gesehen,
Figur 3 eine auszugsweise Draufsicht auf die Wickelmaschine nach Figur 2,
Figur 4 und 5 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Messeinrichtung zur Erfassung der Lage der jeweils letztgewickelten Windung,
Figur 6 und 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erfassung der jeweils letztgewickelten Windung,
Figur 8 und 9 ein drittes Ausführungsbeispiel für die Erfassung der letztgewickelten Windung,
Figur 10 und 11 ein viertes Ausführungsbeispiel für die Erfassung der letztgewickelten Windung und
Figur 12 und 13 ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel, bei denen die Lage der letztgewikkelten Windung indirekt erfasst wird.

The invention is explained in more detail below using the example of a winding machine in which the drum is moved back and forth along the strand guide according to the self-laying method. The drawing shows:

1 shows a winding machine according to the invention in front view,
FIG. 2 the winding machine, seen in the direction of arrow 11 in FIG. 1,
FIG. 3 shows a partial top view of the winding machine according to FIG. 2,
FIGS. 4 and 5 show a first exemplary embodiment of a measuring device for detecting the position of the last winding wound,
FIGS. 6 and 7 show a second exemplary embodiment of a device for detecting the last winding wound,
FIGS. 8 and 9 show a third exemplary embodiment for the detection of the last wound turn,
Figures 10 and 11, a fourth embodiment for the detection of the last wound turn and
Figures 12 and 13 a fifth and sixth embodiment, in which the position of the last wound turn is detected indirectly.

Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen eine Wikkelmaschine mit einem vierbeinigen, auf Rollen 1 verfahrbaren Gerüst 2, an dessen oberen Teil zwei Pinolenarme 3, 4 aufgehängt sind, auf deren unteren Pinolen 5, 6 eine Spule 7 mit Flanschen 8 aufgenommen ist. Der Spule 7 wird über einen ortsfest angeordneten Strangführer 9 ein strangförmiges Wickelgut 10 zugeführt, das mit eng aneinander anliegenden Windungen und mit exakt übereinander liegenden Wickellagen aufgewickelt werden soll. Während des Wickelvorganges wandert die Wickelgutauflaufstelle 11 zwischen den Spulenflanschen 8 hin und her, wobei zur Erzielung einer engen Anlage benachbarter Windungen das Wickelgut mit einem konstanten Auflaufwinkel a auf die Spule auflaufen soll. Zur Aufrechterhaltung des Winkels a wird der Wickler beim Ausführungsbeispiel auf bodenseitigen Schienen vor dem Strangführer 9 mittels eines Vorschubantriebes 12 hin und her verfahren, wobei eine als Impulstachometer ausgebildete Messeinrichtung 13 die Stellung der Wickelmaschine bzw. der Spule 7 relativ zu einer ortsfesten Koordinate parallel zur Spulenachse 14 ermittelt und an einen beim Ausführungsbeispiel am Strangführer 9 angeordneten Rechner 15 liefert.FIGS. 1 to 3 illustrate a winding machine with a four-legged frame 2 that can be moved on rollers 1, on the upper part of which two quill arms 3, 4 are suspended, on the lower quills 5, 6 of which a coil 7 with flanges 8 is received. A coil-shaped winding material 10 is fed to the coil 7 via a stationary strand guide 9, which is to be wound up with closely adjacent turns and with winding layers lying exactly one above the other. During the winding process, the winding material take-up point 11 travels back and forth between the coil flanges 8, the material to be wound running to achieve a close contact of adjacent windings with a constant run-up angle a on the coil. In order to maintain the angle a, the winder in the exemplary embodiment is moved back and forth in front of the strand guide 9 by means of a feed drive 12, a measuring device 13 designed as a pulse tachometer determining the position of the winding machine or the coil 7 relative to a stationary coordinate parallel to the coil axis 14 determined and delivered to a computer 15 arranged on the strand guide 9 in the exemplary embodiment.

Der Rechner 15 enthält ferner von einer weiteren Messeinrichtung 16 Werte für die jeweilige Lage der letztgewickelten Windung 17, wobei diese Messung an einer der Ist-Wickelgutauflaufstelle 11 um einen bestimmten Drehwinkel, hier 180°, vorausgehenden Stelle erfolgt.The computer 15 also contains values from a further measuring device 16 for the respective position of the last wound winding 17, this measurement taking place at a point preceding the actual winding material take-up point 11 by a certain angle of rotation, here 180 °.

Bei der Messeinrichtung 16 nach den Figuren 1 bis 5 handelt es sich um eine tangential auf den Spulenwickel gerichtete Fernsehkamera, der auf der Gegenseite eine optische Kontrastfläche 18 gegenübersteht. Die Messeinrichtung 16 wird vorzugsweise taktweise betätigt und liefert beispielsweise zehn- oder zwanzigmal je Spulenumdrehung ein Signal für die Lage der Windungsflanke 17a der letztgewickelten Windung 17 an der um 180° gegenüber der Ist-Auflaufstelle 11 verschobenen Position. Der Rechner 15 berechnet aus den von den beiden Messeinrichtungen 13 und 16 gelieferten Messdaten jeweils die Relativstellung, die nach weiteren 180° Spulenumdrehung zwischen Spule 7 und Strangführer 9 bestehen muss, damit der gewünschte Auflaufwinkel a aufrechterhalten bleibt. Die Steuerung der Changierbewegung kann hierbei sehr genau erfolgen, so dass die Changierbewegung dem in Figur 10 in vergrösserter Darstellung gezeigten unregelmässigen Verlauf der einzelnen Windungen eng erfolgen kann. Die Gefahr, dass das Wickelgut an einem solchen Windungsversprung Z ungewollt in eine nächst höhere Wickellage aufklettert, ist bei der Steuerungsart nach der Erfindung ausgeschlossen. In Figur 5 ist wie in den später noch beschriebenen Figuren 7, 9 und 13 jeweils der linke Spulenflansch 8 weggelassen.The measuring device 16 according to FIGS. 1 to 5 is a television camera directed tangentially onto the coil winding, which is opposed by an optical contrast surface 18 on the opposite side. The measuring device 16 is preferably actuated in cycles and, for example, supplies a signal for the position of the winding flank 17a of the last wound winding 17 at the position shifted by 180 ° with respect to the actual run-up point 11, for example ten or twenty times per coil revolution. From the measurement data supplied by the two measuring devices 13 and 16, the computer 15 calculates the relative position which must exist between the coil 7 and the strand guide 9 after a further 180 ° coil rotation so that the desired run-up angle a is maintained. The control of the traversing movement can take place very precisely, so that the traversing movement can closely follow the irregular course of the individual turns shown in an enlarged representation in FIG. The risk that the material to be wound unintentionally climbs to a next higher winding position at such a winding jump Z is excluded in the type of control according to the invention. In FIG. 5, as in FIGS. 7, 9 and 13, which will be described later, the left-hand coil flange 8 is omitted.

Die Figuren 6 und 7 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Einrichtung zur Erfassung der Lage der letztgewickelten Windung aus radial zur Spule gerichteten Entfernungssensoren 19 besteht, bei denen es sich beispielsweise um Ultraschallsensoren handeln kann.FIGS. 6 and 7 illustrate an exemplary embodiment in which the device for detecting the position of the last wound winding consists of distance sensors 19 directed radially to the coil, which may be ultrasonic sensors, for example.

Als weitere Alternative zeigen die Figuren 8 und 9 eine Messeinrichtung, welche aus einer etwa radial auf die Spule grichteten Fernsehkamera 20 und aus einem demgegenüber geneigten Scheinwerfer 21 besteht, welcher die Spule 7 über ihre ganze Länge hinweg mit einem Lichtband 22a, 22b anstrahlt. Infolge der unterschiedlichen Ausrichtung von Scheinwerfer 21 und Kamera 20 verspringt für die Kamera das Lichtband an der Grenze zwischen zwei übereinander liegenden Wickellagen und kann folglich also der Aufbau und das Wandern der Stirnfläche der oberen Wickellage von der Kamera 20 exakt verfolgt werden.As a further alternative, FIGS. 8 and 9 show a measuring device which consists of a television camera 20 which is oriented approximately radially onto the coil and of a headlight 21 which is inclined in relation thereto and which illuminates the coil 7 over its entire length with a light band 22a, 22b. Due to the different alignment device of headlamp 21 and camera 20 jumps the light band for the camera at the boundary between two superimposed winding layers and can therefore consequently be followed by the camera 20 exactly the build-up and migration of the end face of the upper winding layer.

Die Figuren 10 und 11 zeigen ein mechanisches Tastorgan 23, das an einer um etwa 90° gegenüber der Wickelgutauflaufstelle 11 voraneilenden Stelle an der Seitenfläche der letztgewickelten Windung 17a anliegt. Das Tastorgan 23 ist auf einer zur Spulenachse parallelen Führung 24 verschiebbar. Beim Auflaufen beispielsweise auf die Schräge des Versprungs Z einer Windung wird das Tastorgan 23 vorübergehend in Richtung der Führung 24 verschoben, wobei diese Bewegung aber gemessen und zur Berechnung und Auslösung eines Antriebsbefehles an den Changierantrieb ausgenützt wird dahingehend, dass die Spule nach 90° Umdrehung wieder in der gleichen Relativstellung zum Strangführer steht und also das Tastorgan 23 in die gezeigte Grundstellung zurückkehren konnte.FIGS. 10 and 11 show a mechanical feeler 23, which bears against a point on the side surface of the last wound turn 17a, which is approximately 90 ° ahead of the winding material take-up point 11. The feeler 23 is displaceable on a guide 24 parallel to the coil axis. When approaching, for example, the slope of the jump Z of a turn, the feeler 23 is temporarily shifted in the direction of the guide 24, but this movement is measured and used to calculate and trigger a drive command to the traversing drive in such a way that the coil again after 90 ° rotation is in the same relative position to the strand guide and thus the sensing element 23 could return to the basic position shown.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 wird die Lage der letztgewickelten Windung indirekt aus der Schräglage bzw. dem Rückhaltewinkel des zulaufenden Wickelgutstranges 10 mittels einer Fernsehkamera 25 gemessen und an den Rechner 26 geliefert. Die Fernsehkamera ist schräg aufwärts gerichtet und ihr liegt ein kontrastierendes Feld 27 oder Leuchtband zur leichteren Erfassung des Wickelstranges gegenüber. Wenn der Versprung Z einer Windung an die Wickelgutauflaufstelle 11 gelangt, ändert sich der Auflaufwinkel um ein bestimmtes Mass. Der Rechner speichert diese Information und steuert den Changierantrieb derart, dass nach einer weiteren Spulenumdrehung die Changierstellung um einen Wickelgutdurchmesser verstellt ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 12, the position of the last wound turn is measured indirectly from the inclined position or the retention angle of the incoming winding material strand 10 by means of a television camera 25 and delivered to the computer 26. The television camera is directed obliquely upwards and is opposed by a contrasting field 27 or light strip for easier detection of the winding strand. When the jump Z of a turn reaches the winding feed point 11, the run-up angle changes by a certain amount. The computer stores this information and controls the traversing drive in such a way that after a further turn of the spool, the traversing position is adjusted by a winding material diameter.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 13 wird der Auflaufwinkel durch eine mechanische Abtasteinrichtung 28 mit Tastrolle 29 laufend erfasst. Die Auswertung geschieht hier in gleicher Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Figur 12.In the exemplary embodiment according to FIG. 13, the run-up angle is continuously detected by a mechanical scanning device 28 with a sensing roller 29. The evaluation takes place here in the same way as in the previous exemplary embodiment according to FIG. 12.

Claims

1. Winding machine for winding up rod-shaped material onto a spool to which the material (10) to be wound is fed via a rod guide (9), comprising a feed drive for a longitudinally reciprocating shunting movement of spool (7) and rod guide (9) and with a control device for maintaining a constant angle (a) of run-on for exact laying of the turns within each layer of turns, characterised in that the control device consists of a first measuring means (16) which detects the location of whichever is the last-wound turn (17) at a measuring point located at a definite angle of spool rotation upstream of the point (11) at which the material is running onto the spool, a second measuring device (13) for detecting the particular reciprocating position of spool (7) and rod guide (9) and a computer (15) which, from the data measured by both measuring devices computes the relative position which the spool (7) and the rod guide (9) should have attained after rotation of the spool through the aforementioned angle of rotation of the spool in order to maintain the run-on angel (a), commanding the feed drive (12) accordingly.

2. Winding machine according to Claim 1, characterised in that the first measuring device consists of a sideways moveable sensing member (23) which laterally scans the last-wound turn and which, as a function of its deflection, delivers a measured value for determining the location of the turn (17) in relation to the rod guide (9) in a position (run-on point) which is located after this sensing position by a specific angle of spool rotation.

3. Winding machine according to Claim 1, characterised in that the first measuring device (16) consists of a television camera directed tangentially of the topmost turn and disposed outside the winding space of the spool.

4. Winding machine according to Claim 1, characterised in that the first measuring device consists of distance sensors (19), e.g. ultrasonic sensors, directed radially at the spool and disposed outside the space available for the winding on the spool.

5. Winding machine according to Claim 1, characterised in that the first measuring device consists of a television camera (20) directed radially at the spool and, inclined at an angle thereto, a long beam lamp (21) which directs a light strip (22a, 22b) at the spool and extending over the region of run-on of the material being wound, television camera (20) and long beam lamp (21) being disposed outside the space available for winding on the spool.

6. A winding machine for winding rod-like material onto a spool, and to which a material (10) is guided via a rod guide (9), with a feed drive for a longitudinally reciprocating shunting movement of spool (7) and rod guide (9) and with a control device for maintaining a constant angle (a) of run-on for exact laying of the turns within each layer of turns, the said control device comprising a first measuring device (25, 28) for detecting the run-on angle (a) of the material being wound, characterised in that a second measuring device (13) is provided for detecting the relevant position of spool (7) and rod guide (9) and a computer (26) which, from the data measured by the two measuring devices, computes the relative position which the spool and the rod guide must have attained after rotation of the spool through one complete revolution in order to maintain the run-on angle (a), commanding the feed drive accordingly.

7. A winding machine according to Claim 6, characterised in that the first measuring device consists of a television camera (25) directed at the rod (10) of material running on to the spool and disposed at a distance from the run-on point (11), or consists of a mechanical sensing device (28).

8. Winding machine according to one of Claims 1 to 7, characterised in that the spool (7) is driven at a constant speed for the shunting movement and in that the rod guide (9) comprises an additional drive and performs correction movements as a function of output commands from the computer.