EP0955261A1 - Überwachung der Anpresskraft zwischen Spule und Tachowalze - Google Patents

Überwachung der Anpresskraft zwischen Spule und Tachowalze Download PDF

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EP0955261A1
EP0955261A1 EP99810165A EP99810165A EP0955261A1 EP 0955261 A1 EP0955261 A1 EP 0955261A1 EP 99810165 A EP99810165 A EP 99810165A EP 99810165 A EP99810165 A EP 99810165A EP 0955261 A1 EP0955261 A1 EP 0955261A1
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EP
European Patent Office
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contact pressure
pin
axis
roller
piezoelectric element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99810165A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eugen Weder
Armin Wirz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52—Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2515/00—Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/30—Forces; Stresses
    • B65H2515/34—Pressure, e.g. fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/20—Sensing or detecting means using electric elements
    • B65H2553/21—Variable resistances, e.g. rheostats, potentiometers or strain gauges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2553/20—Sensing or detecting means using electric elements
    • B65H2553/26—Piezoelectric sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the object of the present invention is a device for monitoring and controlling the contact pressure of a tachometer or drive roller which can be pressed radially against at least one coil during the coil build-up and which is pivotably mounted about an axis, which axis in a bisecting the length of the coil for Coil axis is perpendicular to the plane.
  • a device for monitoring the contact pressure is shown and described in EP-0 371 912 A1, also by the same applicant, in which the contact pressure in the bearing elements of the tachometer or drive roller is measured and the signals of a control device for regulating the contact pressure are forwarded.
  • the advantage of the invention is that the contact pressure only has to be measured at a single point on the entire mount of the tachometer or drive roller and this also with commercially available and relatively inexpensive elements.
  • Fig. 1 is an automatic winder 1 with two spools 5 mounted on a turret, a thread laying device 6 of known construction and the machine housing which contains the drive motors for the bobbin domes 5, the laying device 6 and the other units and parts of the control.
  • the turret carrying the two spindles 5, but not essential to the invention, is not shown and can have a known construction.
  • the two bobbin mandrels 5 are overhung, which means that empty bobbins can be loaded or the full bobbins 3 can be removed by hand or by an automatic doffer.
  • the winding mandrel 5 is mounted in the housing of the winding machine 1 and connected to a drive. The end of the winding mandrel 5 facing away from the winding machine 1 is not supported. It is therefore a "flying" storage.
  • the two coils 3 are placed and held by the mandrel 5 in a rotationally fixed manner.
  • the tachometer or drive roller 7 is pivotally mounted at both ends in a carrying device, called yoke 11 for short.
  • a drive 13 is also attached to the yoke 11 and is connected to the speedometer roller 7 by means of a transmission belt 15.
  • the yoke 11 is connected to the winding machine 1 by means of a preferably cylindrical pin 17 via a carrier 19.
  • the carrier 19 also has a preferably cylindrical bore 21, the diameter of which is larger than the diameter of the pin 17.
  • connection between the pin 17 and the carrier 19 takes place, as can be seen and described later, by different elements, here in FIG. 2, however, by two O-rings 23 which are placed on the pin 17 at an axial distance and in contact with the Hole 21 are standing.
  • O-rings with a round cross-section rubber-elastic rings with a different, for example oval or rectangular cross-section, can of course also be used, or an insert made of rubber-elastic material can fill the entire space between the surface of the pin 17 and the bore 21 (the latter variant not shown).
  • the carrier 19 is vertically displaceable on the housing 9 of the winding machine, for example in a dovetail groove 20 or equivalent, for example pivotable (not shown).
  • the pin 17 is provided with a strain gauge 24, of a type known per se, the signals of which are conducted via the lines 25 to a display device 26 and into a control system described later.
  • the strain gauge is intended to measure, albeit very small, bends in the journal due to the contact pressure between the speedometer or drive roller and the spool.
  • the axes of the bobbin mandrel 5 and the tachometer roller 7 are horizontal and exactly parallel to one another due to the contact pressure between the tachometer roller and the sleeves.
  • the coil mandrel 5 tilts downward at the free end and the tachometer roller 7 is also opposed to the contact pressure P directed against the surface of the coil 3 due to the transmission of it via the carrier 19, the pin 17 and the yoke 11 Horizontal inclined so that the aforementioned parallelism remains. The inclination causes a rotational movement in the axis B of the pin 17.
  • the rotation of the pin 17 is in the range of angular minutes.
  • the tangential displacement of the surface of the pin 17 with respect to the surface of the bore 21 is absorbed by the elasticity of the O-rings 23 forming the connection between the two surfaces.
  • These O-rings 23 are advantageously used to absorb and dampen any radial movements that run radially to the tachometer roller, but are not necessary for measuring the contact pressure between the tachometer roller and the coils by means of the strain gauge, but they do not interfere with the force measurement.
  • FIG. 3 shows a variant compared to FIG. 2 in that no damping elements are provided between the pin 17 and the carrier 19, but roller bearings 27 and 28.
  • a piezoelectric element 29 is provided in the carrier 19, which is placed in such a way that the roller bearing 27 transmits the contact pressure proportionally, in accordance with the lever law, to the piezoelectric element 29, the signals of which are transmitted via line 30 on the one hand to a display device 26 and on the other hand to a control device 31 as contact pressure.
  • control device 31 controls a hydraulic cylinder 35 via the hydraulic lines 34, which hydraulic cylinder 35 is able to move the carrier 19 up or down, i.e. by means of its piston 36. to generate the contact pressure.
  • a setpoint generator 32 outputs corresponding setpoint signals to the control device 31 for the desired contact pressure.
  • FIG. 4 shows a variant compared to FIGS. 2 and 3 in that rolling bearings 37 and 38 are provided on the one hand, but additionally vibration-damping elements 39 and 40 are provided between the rolling bearings 37 and 38 and the carrier 19.
  • a strain gauge is provided with the same function and the same reference symbols instead of the piezoelectric element 29 of FIG. 3.
  • FIG. 5 shows in comparison to FIG. 3 that not a piezoelectric element 29 is provided for force measurement, but a strain gauge 24 which is provided on the pin 17 or on the housing receiving the bearings 27 and 28 (this variant is not shown) .
  • the other functions of the force measurement correspond to those described so far and accordingly have the same reference numerals.

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Zur Überwachung der Anpresskraft der Tachowalze (11) an die Spulen (3) sind Kraftmesselemente im Bereich eines die Tachowalze (7) aufnehmenden Zapfens (17) vorgesehen. Dabei handelt es sich bei einem solchen Kraftmesselement um einen Dehnmessstreifen (24), welcher an der Oberfläche des Zapfens (17) befestigt ist und der über Leitungen (25) die Kraft einerseits einem Anzeigegerät (26) und andererseits einem Regelgerät (31) (Fig. 3) zuführt. Anstelle eines Dehnmessstreifens an der Oberfläche des Zapfens (17) kann im Träger (19) ein piezoelektrisches Element (29) vorgesehen werden, deren Signale der Regeleinrichtung (31) zugeführt werden, um auch hier einen Hydraulikzylinder (35) zu steuem, welcher den Träger (19) auf- und abbewegen kann, um die Anpresskraft zwischen Tachowalze (7) und Spule (3) zu erzeugen. <IMAGE> <IMAGE>

Description

  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung und Regelung der Anpresskraft einer gegen mindestens einer Spule, während des Spulenaufbaus, radial anpressbaren Tacho- oder Antriebswalze, welche um eine Achse schwenkbar gelagert ist, welche Achse in einer die Länge der Spule halbierenden, zur Spulenachse lotrecht verlaufende Ebene liegt.
  • Die Lagerung einer Tacho- oder Antriebswalze gemäss vorgenannter Art, jedoch ohne Überwachung der Anpresskraft ist in der EP-0 367 726 B1 desselben Anmelders gezeigt und beschrieben und dient für diese Anmeldung als Basis der Beschreibung und der Figuren.
  • Eine Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft ist in der EP-0 371 912 A1, ebenfalls desselben Anmelders, gezeigt und beschrieben, in welcher die Anpresskraft in den Lagerelementen der Tacho- oder Antriebswalze gemessen und die Signale einer Regelvorrichtung zur Regelung der Anpresskraft weitergeleitet werden.
  • Ebenso ist aus einer japanischen Veröffentlichung 62-240268 bekannt, die Anpresskraft in den Lagerenden einer Tacho- oder Antriebswalze zu messen, um damit die Anpresskraft zu steuern.
  • Der Nachteil der beiden letztgenannten Vorrichtungen besteht in der eher komplizierten und kostspieligen Art, die Kraft zu messen, weshalb es Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Anpresskraft auf einfache und kostengünstige Art misst.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anpresskraft lediglich an einer einzigen Stelle der ganzen Aufnahme der Tacho- oder Antriebswalze gemessen werden muss und dies ausserdem mit im Handel erhältlichen und relativ billigen Elementen.
  • Anhand der illustrierten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    Eine perspektivische Darstellung einer Spulmaschine.
    Fig. 2
    Eine Draufsicht auf einen Spulendorn mit zwei Spulen und einer Tachowalze, mit einer erfindungsgemässen Messvorrichtung zur Messung der Anpresskraft.
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der Vorrichtung in Pfeilrichtung A aus Fig. 2, mit einer weiteren erfindungsgemässen Messung der Anpresskraft,
    Fig. 4 und 5
    je eine Variante der Fig. 2.
  • In Fig. 1 ist ein Spulautomat 1 mit zwei auf einem Revolver gelagerten Spulendornen 5, einer Fadenverlegevorrichtung 6 bekannter Bauweise sowie das Maschinengehäuse, welches die Antriebsmotoren für die Spulendome 5, die Verlegevorrichtung 6 und die übrigen Aggregate sowie Teile der Steuerung enthält. Der die beiden Spulendorne 5 tragende, jedoch nicht erfindungswesentliche Revolver ist nicht dargestellt und kann eine bekannte Bauweise aufweisen. Die beiden Spulendorne 5 sind fliegend gelagert, wodurch eine Beschickung mit leeren Hülsen bzw. Entnahme der vollen Garnspulen 3 von Hand oder durch einen automatischen Doffer erfolgen kann.
  • In der Fig. 2 sind von der Spulmaschine 1, der besseren Übersichtlichkeit halber, nur gerade der Spulendorn 5 mit zwei Spulen 3, die Tacho- oder Antriebswalze 7 sowie die der Spulstelle zugewandte Gehäusewand 9 dargestellt.
  • Der Spulendorn 5 ist im Gehäuse der Spulmaschine 1 gelagert und mit einem Antrieb verbunden. Das von der Spulmaschine 1 abgewandte Ende des Spulendornes 5 ist nicht abgestützt. Es handelt sich folglich um eine "fliegende" Lagerung. Auf dem Spulendorn 5 sind die zwei Spulen 3 aufgesetzt und drehfest vom Dorn 5 gehalten. Über den Spulen 3, im wesentlichen senkrecht oberhalb der Spulendornachse und parallel zur letzteren, ist die Tacho- oder Antriebswalze 7 an beiden Enden in einer Tragvorrichtung, kurz Joch 11 genannt, schwenkbar gelagert. Ein Antrieb 13 ist ebenfalls am Joch 11 befestigt und mittels eines Transmissionsriemens 15 mit der Tachowalze 7 antriebsmässig verbunden.
  • Das Joch 11 ist mittels eines vorzugsweise zylindrischen Zapfens 17 über einen Träger 19 mit der Spulmaschine 1 verbunden. Der Träger 19 weist ebenfalls eine vorzugsweise zylindrische Bohrung 21 auf, deren Durchmesser grösser ist als der Durchmesser des Zapfens 17.
  • Die Verbindung zwischen dem Zapfen 17 und dem Träger 19 erfolgt, wie später ersichtlich und beschrieben, durch unterschiedliche Elemente, hier in Fig. 2 jedoch durch zwei O-Ringe 23, die in axialem Abstand auf dem Zapfen 17 aufgesetzt sind und in Anlage mit der Bohrung 21 stehen. Anstelle von O-Ringen mit rundem Querschnitt können selbstverständlich auch gummielastische Ringe mit anderem, z.B. ovalem oder rechteckigem Querschnitt eingesetzt sein, oder es kann eine Einlage aus gummielastischen Material den gesamten Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Zapfens 17 und der Bohrung 21 ausfüllen (letztere Variante nicht dargestellt). Der Träger 19 ist am Gehäuse 9 der Spulmaschine vertikal verschiebbar, z.B. in einer Schwalbenschwanznut 20 oder gleichwertiges, beispielsweise schwenkbar (nicht gezeigt) angeordnet.
  • Im weiteren ist der Zapfen 17 mit einem Dehnmessstreifen 24 versehen, an sich bekannter Bauart, dessen Signale über die Leitungen 25 einerseits auf ein Anzeigegerät 26 und in eine später beschriebene Regelung geführt werden. Mit dem Dehnmessstreifen sollen, wenn auch sehr kleine, Verbiegungen des Zapfens aufgrund der Anpresskraft zwischen der Tacho- oder Antriebswalze und der Spule gemessen werden.
  • Zu Beginn des Spulvorganges, wenn der Spulendom 5 nur durch sein Eigengewicht und das Gewicht der die Spulen aufnehmenden Hülsen beladen ist, liegen die Achsen des Spulendornes 5 und der Tachowalze 7 horizontal und aufgrund der Anpresskraft zwischen Tachowalze und Hülsen exakt parallel zueinander. Mit zunehmendem Pakkungsaufbau der Spulen neigt sich der Spulendorn 5 am freien Ende nach unten und die Tachowalze 7 wird infolge der über den Träger 19, den Zapfen 17 und das Joch 11 auf sie übertragenden, gegen die Oberfläche der Spule 3 gerichteten Anpresskraft P ebenfalls gegenüber der Horizontalen geneigt, so dass die vorgenannte Parallelität bestehen bleibt. Die Neigung bewirkt eine Drehbewegung in der Achse B des Zapfens 17. Die Drehung des Zapfens 17 liegt im Bereich von Winkelminuten. Die tangentiale Verschiebung der Oberfläche des Zapfens 17 bezüglich der Oberfläche der Bohrung 21 wird durch die Elastizität der die Verbindung zwischen den beiden Oberflächen bildenden O-Ringe 23 aufgenommen. Diese O-Ringe 23 werden vorteilhaft angewendet, um allfällige radial zur Tachowalze verlaufende Ausschläge aufzunehmen und zu dämpfen, sind jedoch für das Messen der Anpresskraft zwischen der Tachowalze und den Spulen mittels des Dehnmessstreifens einerseits nicht notwendig, stören aber andererseits die Kraftmessung nicht.
  • Die Fig. 3 zeigt insofern eine Variante gegenüber der Fig. 2 als hier keine Dämpfungselemente zwischen dem Zapfen 17 und dem Träger 19 vorgesehen sind, sondern Wälzlager 27 und 28.
  • Zum Messen der Anpresskraft zwischen der Tachowalze 7 und den Spulen 3 ist im Träger 19 ein piezoelektrisches Element 29 vorgesehen, welches so plaziert ist, dass das Wälzlager 27 die Anpresskraft anteilmässig, entsprechend dem Hebelgesetz, auf das piezoelektrische Element 29 überträgt, dessen Signale über die Leitung 30 einerseits in ein Anzeigegerät 26 und andererseits in ein Regelgerät 31 als Anpresskraft übertragen werden.
  • Um die Anpresskraft zwischen der Tachowalze 7 und den Spulen 3 zu steuern, steuert das Regelgerät 31 über die Hydraulikleitungen 34 einen Hydraulikzylinder 35, der mittels seines Kolbens 36 in der Lage ist, den Träger 19 auf- bzw. abzubewegen, d.h. die Anpresskraft zu erzeugen.
  • Anstelle eines Hydraulikzylinders ist auch eine andere steuerbare Aktorik möglich.
  • Dabei ist es fakultativ, ob ein Anzeigegerät 26 vorgesehen werden soll. Ein Sollwertgeber 32 gibt dem Regelgerät 31 entsprechende Soll-Signale für die gewünschte Anpresskraft ab.
  • Die Fig. 4 zeigt gegenüber Fig. 2 und 3 insofern eine Variante, als einerseits Wälzlager 37 und 38 vorgesehen sind, jedoch zwischen den Wälzlagern 37 und 38 und dem Träger 19 zusätzlich schwingungsdämpfende Elemente 39 und 40 vorgesehen sind. Ebenso ist in Fig. 4 wie in Fig. 2 mit derselben Funktion und denselben Bezugszeichen ein Dehnmessstreifen vorgesehen anstelle des piezoelektrischen Elementes 29 der Fig. 3.
  • Die Fig. 5 zeigt im Vergleich zur Fig. 3, dass nicht ein piezoelektrisches Element 29 zur Kraftmessung vorgesehen ist, sondern ein Dehnmessstreifen 24 welcher auf dem Zapfen 17 oder dem die Lager 27 und 28 aufnehmenden Gehäuse (diese Variante ist nicht dargestellt) vorgesehen ist. Die weiteren Funktionen der Kraftmessung entsprechen den bisher beschriebenen und weisen dementsprechend dieselben Bezugszeichen auf.
  • Letztlich sei erwähnt, dass die Erfindung nicht auf die Anzahl Spulendorne eingeschränkt ist.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft einer gegen mindestens eine Spule während des Spulenaufbaus anpressbaren Tacho- oder Antriebswalze, welche um eine Achse schwenkbar gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Kraftmessmittel vorgesehen ist, welches die an der genannten Achse wirkenden Anpresskraft zwischen Tacho- oder Antriebswalze und der mindestens einen Spule misst und vorzugsweise auch anzeigt und einer Steuerung überträgt, welche die Anpresskraft regelt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmessmittel ein auf der Achse oder an einem die Lager der Achse aufnehmenden Gehäuse angebrachter Dehnmessstreifen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmessmittel ein piezoelektrisches Element ist, welches derart im Lagergehäuse oder zwischen Achse und einem die Achse aufnehmenden Drehlager vorgesehen ist, dass die auf die genannte Achse wirkende Anpresskraft durch das piezoelektrische Element gemessen wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem genannten Zapfen und einem den Zapfen umgebenden Träger eine radial und tangential federelastische Einlage vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage aus mindestens zwei in axialem Abstand angeordneten O-Ringen oder Ringen mit ovalem oder rechteckigem Querschnitt besteht.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage den gesamten Ringraum zwischen der Bohrung und dem Zapfen ausfüllt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen in zwei Wälzlager gelagert ist, wovon eines die Anpresskraft auf das piezoelektrische Element überträgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen in zwei Wälzlager gelagert ist und zwischen den Wälzlagern und dem Träger je eine radial und tangential federelastische Einlage eingesetzt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnmessstreifen bzw. die piezoelektrischen Elemente handelsübliche Elemente sind.
EP99810165A 1998-04-07 1999-02-26 Überwachung der Anpresskraft zwischen Spule und Tachowalze Withdrawn EP0955261A1 (de)

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CH83298 1998-04-07

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JP (1) JP2000001263A (de)

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