EP1089933B1 - Fadenchangierung - Google Patents

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Publication number
EP1089933B1
EP1089933B1 EP99923364A EP99923364A EP1089933B1 EP 1089933 B1 EP1089933 B1 EP 1089933B1 EP 99923364 A EP99923364 A EP 99923364A EP 99923364 A EP99923364 A EP 99923364A EP 1089933 B1 EP1089933 B1 EP 1089933B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arm
thread
stroke
aggregate according
pointer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99923364A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1089933A1 (de
Inventor
Heike Kuprat
Marc Schaad
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP1089933A1 publication Critical patent/EP1089933A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1089933B1 publication Critical patent/EP1089933B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2827—Traversing devices with a pivotally mounted guide arm
    • 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
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2884—Microprocessor-controlled traversing devices in so far the control is not special to one of the traversing devices of groups B65H54/2803 - B65H54/325 or group B65H54/38
    • 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
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/34—Traversing devices; Package-shaping arrangements for laying subsidiary winding, e.g. transfer tails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H57/00—Guides for filamentary materials; Supports therefor
    • B65H57/003—Arrangements for threading or unthreading the guide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H57/00—Guides for filamentary materials; Supports therefor
    • B65H57/006—Traversing guides
    • 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 present invention relates to a traversing with a thread guide which a specifiable stroke must be moved, especially if the Thread guide on a swivel arm or in the form of a swivel stored arm is provided.
  • the arm which can be called a "pointer” was also used on one End part rotatably or pivotably and driven arranged and so at the other end trained to control the thread in a controlled manner.
  • Such an arm is out of the Swiss Patent No. 153 167 and known from DE-C-11 31 575.
  • CH 153 167 is the arm for guiding a thread at the free end with one thread-guiding fork slot and pivoted at the other end. It is driven by a mechanical overdrive from the drive of the coil out. The thread is guided over a guide rod, the geometry of the Arrangement of this fixed guide rod, against which during the winding trip increasing diameter of the pack, should lead to a shorter stroke.
  • the Device is unsuitable for use in a modern winder.
  • the fork slot has a predetermined length such that a thread inside the predetermined length of the fork slot, due to the location of a guide and the growing coil, is always deeper in the fork slot, creating a
  • the shortening of the changing thread is shortened due to the shortening the distance between the pivot axis of the lever and the point at which the Thread is guided in the fork slot to thereby obtain conical ends of the bobbin.
  • EP-B-453 622 proposes a device with a thread guide and one Thread guide carrier in front, the carrier being guided in a groove.
  • the device also includes a drive motor and a programmable controller, the Motor while the thread guide is near a turning point with higher than the nominal current and while the thread guide is in the rest of the range is operated with a current below the nominal current.
  • Basic programs for different winding sections are in the control saved. The paths and speeds are calculated in the control and accelerations for motor movement due to the application upcoming winding laws. Parameters that can be saved include the Basic stroke and the basic stroke variations, for the production of soft coil edges.
  • a stepper motor works as Drive motor, between the center of the stroke and a reversal point, against one Torsion spring.
  • the spring constant is increased
  • Power supply to the stepper motor increases and the frequency of its drive pulses reduced. It should therefore come to a standstill at the reversal point.
  • a corresponding Monitoring is not provided.
  • a sensor is provided in the middle of the stroke enables the detection of any errors at this point in the traverse stroke. On The traversing stroke is always controlled from this point using a pulse sequence. The exact determination of the reversal points cannot be found in the scriptures is also not possible at all, because they arise from the opposing forces of the Motor and the spring will result.
  • EP-B-556 212 (WO 92 086 64) shows a traversing with a thread guide in FIG. 4 at the free end of a swivel arm.
  • EP-0 838 422A1 describes a thread guide shaped like a finger or pointer known, which is arranged drivable at one end on a motor and on the other end is equipped with a slot for guiding a thread.
  • the motor is based on a preprogrammed control for pivoting the pointer and thus controlled for the traversing of the thread and the pivoting movement of the
  • the pointer is continuously monitored using a photoelectric sensor, whereby in the event of deviations from a specified movement program Swivel movement is corrected.
  • the sensor speaks optically scannable Markings.
  • energy storage devices on a pivotable and drivable carrier For example, springs are provided, which when decelerating the pointer with energy charged and discharged when the pointer accelerates.
  • the carrier is provided pivotably by means of a drive and the drive is by means of the Control controlled in such a way that the position of the energy store can be changed that on the one hand the energy storage device adapts to the hub to be used, for example for the construction of the coil.
  • the traverse according to EP-A-838 422 is designed for laying a thread that is withdrawn from a supply spool. A precision winding is to be formed from this become.
  • the photoelectric sensor monitors the position of the pointer its monitoring always for a starting position of the thread guide, preferably to the zero point of its pivoting movement. This takes place in that the Thread guide first brought to one and then to the other reversal point the sensor counts the number of markings corresponding to this stroke and calculated the zero point from it.
  • EP-A-838 422 does not explain how the Reversal points are set.
  • the stroke of the thread guide should be by the stroke of the Pivotal movement of the above-mentioned carrier can be defined and the latter stroke to be monitored by a second sensor.
  • the description of the adjustability of the energy storage serves to provide a To allow "simple change" of the stroke of the thread guide. To do this Arrangement of the energy storage on the oscillating drivable carrier Changing the stroke of the thread guide simply by changing the stroke of the Carrier and without mechanical adjustment of the position of the energy storage enable.
  • the positions of the reversal points coincide with the positions of the Energy storage related.
  • the positions of the energy storage can be over the control can be influenced.
  • DE-A-196 23 771 shows a traversing with at least one guide rail (Fig. 1/2) and possibly two guide rails (Fig. 3/4) for the thread guide.
  • a Variant Fig. 1/2
  • the guide rail as the stator of a linear servo motor are formed, for which purpose it can be provided with magnets.
  • a swivel arm is provided to the traversing movement on the variant Thread guide, which is why an "articulated connection" between the Swivel arm and the thread guide is required.
  • JP 7-165368 shows an oscillation with a "linear motor”. Building this Motors or the way he works with the thread guide is from the Description or representation not visible.
  • JP 7-137935 describes a linear motor, of which a slide (with a Thread guide) moves back and forth along a rod, the magnetic field is passed through the pole. Springs are provided at the reversal points.
  • JP 7-137934 describes a similar arrangement, the spring being used by sensors be replaced, which work with a timing control to reverse trigger.
  • the object of the invention is to overcome disadvantages of the prior art remove.
  • the solution is that the drive for the arm (pointer) or its holder with is provided with a programmable controller and the reversal points for the Stroke movement can be set in this control.
  • the setting could by entering the reversal points directly.
  • winding parameters are entered, from which the control system can change the reversal points can determine based on their programming.
  • the positions of the reversal points can be changed during an updraft cycle.
  • the arrangement is made that the controlled drive reverses at a chosen reversal point can guarantee. Compliance with the required reversal accuracy can be achieved by suitable sensors are monitored and reported to the control system.
  • the Reversal points of the arm correspond to the reversal points of the bracket.
  • the Control can therefore be designed such that the oscillating movement of the Bracket is controlled directly. This gives the stroke movement one on the Arm provided thread guide.
  • the arm is preferably designed in terms of shape and weight such that the Arm driving motor according to one for a given coil structure predetermined control program can be accelerated and delayed.
  • the arm is at least according to a polynomial first degree and preferably second degree, so that one is linear increasing moment of inertia from the axis of rotation to the tip of the pointer receives.
  • the cross section of the arm in Direction of movement, a larger dimension than perpendicular to it, as well the cross section is preferred over at least a predetermined length range of the Poor hollow and also preferred, this hollow area is filled with a filler, the specific gravity of which is smaller than that of the walls of the hollow area.
  • the arm consists of more than one part by advantageously an inserted or attached at the thread-guiding end of the arm Thread guide element is provided.
  • the arm is preferably in a supporting part and divided a thread-guiding part provided thereon.
  • the load-bearing part can be in Sandwich construction or as a hollow profile are manufactured, with an (outer) Shell of the supporting part composed of separately formed elements can be.
  • the arm has the thread within the stroke a variable stroke length and a predetermined stroke outside the stroke Function or can perform several predefined functions, e.g. the function of Retraction and reel change by positioning the arm outside the stroke can be such that the arm is in one place for catching the thread in a catch slot or a catch knife on the sleeve or spool, and for Formation of a thread reserve on a sleeve end is stopped. Furthermore, can the arm to form an end bead on the finished spool also within the stroke to be stopped.
  • the oscillating rotary movement of the holder preferably comprises one predetermined angle of rotation e.g. between 45 ° and 90 °, for example 60 °.
  • the length of the arm can be selected depending on the desired stroke width.
  • Fig. 1 shows schematically a cross section through a winding machine 1, in which a thread F is built into a bobbin 3 by means of a traversing device 2.
  • the Coil 3 builds up on a sleeve 4 which is supported by a coil mandrel 14 is included.
  • the coil 3 is driven either by driving the coil mandrel 14 (not shown) or by means of a friction roller or contact roller 5.
  • the friction or Contact roller (with driven mandrel) also has the function of Thread from an iridescent thread guide 7, here called pointer 7 or arm 7 take.
  • the pointer 7 is between or in front of a guide ruler 6 and the distribution roller or tachometer roller 5, the guide ruler 6, for example in the manner of following figures 2 or 3 and 4 can be designed.
  • the coil 3 with the sleeve 4 is shown in the working position, with an additional one Start of a coil build-up in the working position empty sleeve 4.1 on the friction or speedometer roller 5 is shown attached, while with 4.2 empty sleeves in the waiting position are shown.
  • These two waiting positions are the starting positions for one with a dash-dotted line shown rotary movement of a so-called Revolver drive, by means of which the empty sleeves on the distributor roller or the full one Coil 3.1 are moved away from the friction roller into a removal position.
  • the pointer 7 is with the larger and heavier end in terms of shape on a motor shaft 9 of a motor 8, for example according to FIGS. 12A-12D, in a rotationally fixed manner attached, the motor 8 by a controller 12 corresponding to one Lifting program for building a coil is controlled. Entering one Programs in the controller are done via an input device 13.
  • a movement monitoring device 16 is provided to control the movement of the pointer 7 provided, consisting of a signal generator permanently connected to the motor shaft 9 10 and a signal receiver 11 arranged separately therefrom, which its signals received from the controller 12.
  • the thread F depending on the angle of attack ⁇ or ⁇ 1 are provided, these angles of attack must be provided in such a way that the thread F is never lifted from the guideline 6, unless the guideline have, as shown in Figures 2 to 4, rulers 6.1 and 6.2, which the Guide the thread in such a way that the thread never comes out of a guide slot 15 or 15.1 of the Pointer 7 is raised.
  • the design of the ruler 6, including the design of the counter rulers 6.1 and 6.2, is different after arranging the guideline, opposite the pointer 7 and the friction roller or Speedometer roller 5 feasible, i.e. the design of the guideline 6 is not on the Representations in Figures 2-4 restricted.
  • the thread run corresponding to the angle of attack ⁇ .1 is with F.1 and the thread run F is marked in accordance with the angle of attack ⁇ .
  • the choice or the Necessity of the appropriate location depends on the aforementioned design of the Guidelines together, or vice versa.
  • Fig. 2 shows the winding machine 1 in viewing direction I, for the sake of simplicity Input device 13 and the controller 12 are not shown. 2 is intended firstly are shown that the pointer 7 not only back and forth within the stroke H. can be moved, but that the thread F on the one hand for changing the bobbin can be stopped by means of the pointer 7 in the position C in order to complete on the Coil to form a so-called end bead.
  • the pointer 7 can be used for thread retraction at the start of a winding process or stopped when changing bobbins in positions A and B outside of stroke H. on the one hand in position A to hold the thread in a position, in which this of a catch knife or sleeve notch of a next one Sleeve can be caught while position B serves to thread the thread on the hold the new core in a position in which the thread has a reserve winding can form on the sleeve end.
  • the thread F is then moved by the pointer 7 led into the stroke H and further switched back and forth within the stroke.
  • the pointer of this variant is not only at the ends of the Hubes can be delayed or accelerated without external aids, but that the pointer can be brought very quickly into positions in which it is for stands still for a short moment and then back in at high speed another functional area to be shifted or accelerated.
  • FIG. 4 shows a variant of the guide ruler 6, on the one hand by the guide ruler 6.3 2 and 3, an elongated guideway 17.1 has and on the other hand the thread F in an extended guide slot 15.1 of Thread guide 7 is guided.
  • Thread guide 7 There is a possibility, depending on Coil structure and traversing speed curve and arrangement of the distribution roller or speedometer roller 5 relative to the pointer 7 and relative to the ruler 6 others To provide guideline forms.
  • Fig. 5 shows diagrammatically the axis of rotation D of the pointer 7 and the reversal points U1, U2 a certain traversing movement of the thread guide 15 with a stroke length B.
  • Die The longitudinal axis ZL of the pointer 7 must be pivoted about the axis D by an angle ⁇ to generate the traversing motion.
  • This movement can occur in the Control 12 can be programmed, the reversal point e.g. towards one Reference line R can be defined.
  • the sensor 10 (Fig.1) or the evaluation in the Controller 12 can be designed such that the motor 8 is turned on by the controller a given reversal point (U1 or U2) reverses its rotation.
  • the actual position the pointer 7 is always known via the movement monitoring device 16 and can be compared by the controller 12 with the predetermined reversal points to enable reversal at the desired location.
  • the specified reversal points U1, U2 can (within specified limits) can be changed via the input device 13, as will be explained in more detail below. This is indicated schematically with the dashed lines in Fig. 5. At most it has to be Arm rotation speed, e.g. if the linear velocity of the thread guide must remain constant.
  • Arm rotation speed e.g. if the linear velocity of the thread guide must remain constant.
  • a coil build cycle can be entered, whereby the stroke can be changed during the build-up of the spool can.
  • the build cycle includes e.g. also the definition of an associated Thread catching position, as already described.
  • the entry can e.g. based on predetermined winding parameters take place. The operator is, for example, from the controller 12 prompted to enter the required parameters before a winding cycle can be started.
  • Figures 1 to 5 therefore represent a first variant, according to which the reversal predetermined reversal points U1, U2 (but possibly also at other points) is accomplished by the engine without additional aids.
  • Fig. 6 shows one Variant according to which aids are provided, but the reversal points nevertheless be determined by the programmed control. 5 forms the arrangement therefore a starting point for the variant of FIG. 6, with certain Differences will become apparent as the description proceeds.
  • the pointer 100 comprises an attachment section 102, a middle part 104 and a thread guide 106 at the free end.
  • the axis of rotation D has a length L up to the free end of the thread guide 106 out. From Fig. 5 it can be seen that at a predetermined angle of rotation ⁇ this Length is decisive for the stroke width B. If e.g. the length of the pointer in FIG. 5 would be shortened, the reversal points would e.g. are at U3 or U4 and one result in a correspondingly shorter stroke width (not specifically indicated).
  • Pointers are replaced to adjust the stroke width to the requirements.
  • it will be preferred to set the pointer length to a specific one To maintain the traversing unit unchanged and the flexibility of programming for Take advantage of stroke changes.
  • Different traversing units e.g. for Spoolers with different numbers of threads
  • a predetermined programming is preferred (Geometry) - or at least only a few variants - provided.
  • the length L is preferably between 10 to 50 cm and the angle of rotation y between 40 ° and 100 °, preferably 45 ° -90 °.
  • Fig. 7 shows a possible cross section of the pointer 100 at any point in the Middle part 104.
  • the pointer is a hollow body with a width W (at the mentioned place) and a "depth" t.
  • the depth t is preferably above that Length of the pointer 100 constant. It is clear from FIG. 10 that the width W is considerable is greater than the depth t and this also applies over the entire length of the pointer 100
  • Hollow body should be made of a stiff but light material preferably made of fiber-reinforced plastic.
  • the fibers preferably have one high modulus of elasticity (e.g. carbon fibers, boron fibers or aramid fibers).
  • the pointer has a reinforcement 108 (Fig. 6) e.g. out Metal on.
  • the reinforcement 108 has a U-shaped attachment (not specifically indicated), which extends as an insert into the hollow body 104 and therein is connected to the hollow body (e.g. using adhesive).
  • the metal part is with a Provide receptacle 110 for the shaft 44 (Fig. 6) of the drive motor.
  • the U-shape of the header is not essential, the connection between the lot 102 and the hollow body 104 should, however, for the safe transmission of the driving forces (Torques) on the hollow body and ensure reliable over the service life of the hollow body 104.
  • the thread guide 106 is preferably also formed as a separate part and with the Connected hollow body, with a slotted part of the thread guide remains free.
  • This part can e.g. be made of ceramics.
  • the hollow profile 104 in the form of a rectangular profile can e.g. as Winding bodies are formed.
  • a wrapping process for a larger body
  • the hollow profile 104 could, however, as an alternative from e.g. two shell parts are formed, which are connected to one another (e.g. by means of adhesive) to form a to form composite hollow body.
  • Each shell part could e.g. B. as a U-profile shallow depth are formed, the side walls of these shell parts be connected to each other to form the hollow body.
  • the pointer 100 comprises a first plate 112, a second plate 114 and an intervening filler layer 116, which with the Plates e.g. is connected by adhesive.
  • the end parts 102 and 106 can parts already described be the same.
  • the previous description relates to reversal points for the arm or the Pointer because these places are of great importance for the actual function.
  • the Control does not directly relate to the momentary position of the arm, however to that of the motor shaft, which is part of a bracket for the arm (pointer) serves.
  • the control is therefore based on reversal points for this bracket (for the shaft) programmed, which are then in the reversal points for express the arm.
  • the current angular position of the shaft (bracket) can be from a rotary encoder are displayed.
  • This encoder can be an incremental encoder or a Be an absolute encoder.
  • an incremental encoder the system Starting to be brought to a reference point, of which the incremental encoder Changes in position afterwards "counts". At best, occasionally needs to reference this be retracted to check the system status and if necessary to correct. With such a device, a thread removal accuracy of e.g. +/- 0.25 mm can be achieved.
  • this "calibration" to be dispensed with.
  • Different (e.g. non-contact) sensors for referencing the Encoder are used. Examples are optical, pneumatic, electrical and inductive (magnetic) sensors.
  • a signal delivered by the sensor, which the "Presence" of the arm in its vicinity shows, can be directed to the control and there be evaluated to give a reference for the positioning system.
  • This Step is to be carried out as a special referencing step, with the motor on lower torque creates a damage-free contact between the arm and the stop.
  • the reference sensor or the stop can be outside the maximum Stroke range because the motor is able to move the arm outside of this Moving area e.g. for the referencing step mentioned.
  • the Reference sensor or the stop could be within the stroke range are located. In the latter case, the stop must be out of the path of movement of the arm be removed before the actual traversing movement takes place.
  • the Stop e.g. at right angles or at least at an angle to the traversing plane between one Ready position outside the traversing level and a working position in the Traversing plane are moved, for example by means of a cylinder-piston unit.
  • the programming of the control consists of a "fixed" part, the cannot (or should) be influenced by the end user and one by the user requested part, which preferably consists of certain winding parameters.
  • a nominal stroke width preferably belongs to the fixed program part, whereby the effective stroke width (the laying length) for a certain thread stroke from the Control is calculated based on the winding parameters entered by the user.
  • the following winding parameters can be entered, for example:
  • FIG. 9 shows schematically the change in Crossing angle course during the winding travel, the illustration in FIG. 8 from EP-B-629174.
  • the bandwidth defines the deviation by which the given crossing angle may vary (Fig. 9) if a step precision winding is desired (see Fig. 8, EP-B-629 174).
  • the deviation from the average crossing angle of the band is e.g. 0 to 3 °.
  • the break table contains the broken parts of the reliable Turn ratios (see e.g. U.S.-B-5,605,295). Selected turn ratios can e.g. B. stored as recipes in a winder of the controller.
  • the course of the stroke defines the laying length over the winding travel. For example, four installation points are assigned one installation length each. Unit:% (the normal stroke width), range: 80-120%.
  • the stroke width can then be selected constantly via the spool travel, or a (e.g. diameter-dependent) curve can be entered (similar to the crossing angle curve). Superimposed on this, the stroke width can change via stroke breathing (similar to step-precision winding or wobble over the crossing angle curve).
  • the course of an operating parameter could as a function of time or another correlating with the coil structure Parameters can be defined.
  • the horizontal axis in Fig. 9 would have to be corresponding be adjusted.
  • a variable course could in particular be a function of the Number of strokes of the traversing device can be defined, the number of strokes from Start of the winding trip or from a previous base could be defined.
  • Various "traversing recipes” can be permanently programmed in the control (fixed does not necessarily mean unchangeable, but only by the user at Entering winding parameters cannot be influenced). The user can then do one of these recipes and use the entered winding parameters to form "link" certain coils.
  • the "core" K in this figure represents a cylindrical packing that on the sleeve H with the previous changes can be built. The axial length of this Core pack K is considerably shorter than the length of the sleeve H because the expected one Bulging causes an expansion of the core to the permissible limits becomes.
  • At least one pack can with biconical ends E are formed because of the stroke length during the winding travel can be changed.
  • This allows more thread material to be wound per tube without the bobbin build-up using a special storage algorithm to have to influence.
  • a cylindrical packing Z With the to form the maximum permissible axial length.
  • a traversing unit (with one Pointer) can be provided according to the invention.
  • a suitable transmission e.g. by means of a belt
  • the transmission is preferably carried out so reliably that it is monitored per unit can be dispensed with i.e. it is also just a servo controller for the central drive provided. If the transmission path becomes too long, the Drive "in groups", i.e. it can be for a group (two or more) neighboring units, a common drive can be provided.
  • the preferred Construction includes a positive connection between the thread guide and the arm (pointer).
  • Two possible variants are shown in FIGS. 11A and 11B.
  • the first variant (FIG. 11A) comprises an elongated body 130A with it in the Longitudinally tapering side surfaces 131, 132, which have a relatively wide foot area 133 and a narrow head 134 result.
  • the foot section 133 is from the arm (not shown), so that the head part 134 is free.
  • the head section 134 has a longitudinal slot 135, which opens at the free end of the thread guide.
  • the variant 11B also has a foot section 133 and a head 134 with a longitudinal slot 135.
  • the body 130B has parallel side surfaces 136, which in the Area from the inner end of the slot 135 each have a projection 137.
  • the Head width is therefore equal to foot width in this case, body 130B as well could be provided with tapered side surfaces.
  • the foot section 133 of the Body 130A or 130B is installed or embedded in the arm such that the Projections 137 and / or the tapered side surfaces 131, 132 with the arm form the desired positive connection.
  • FIG. 11C also shows a thread guide in the form of an elongated body 130C with a foot part 133 (similar to the foot part of the variant according to FIG. 11B), a head 134 and a longitudinal slit 135.
  • the legs 138, 139 formed by the slit 135 are in this case not of the same length, which favors the threading of the thread guide when the arm is moved in one of its directions of rotation.
  • the thread guide can be formed from a suitable material, for example Al 2 O 3 or SSiC.
  • the coating material has to meet two requirements, namely (1) form a surface that causes only little friction between the thread and the thread guide, and (2) have a high wear resistance because the thread during high-speed winding (e.g.> 4000 m / min., preferably> 6000 m / min, for example up to approx. 10,000 m / min.) produces a highly abrasive effect.
  • the coating material, or the material of the body, if a coating is not used, must therefore be hard and tough. Suitable coating processes are, for example, galvanic coating or plasma coating.
  • the thread guide should be formed with as little mass as possible. Its length is therefore kept as short as possible, with a shortening below a certain limit is prevented by the required function.
  • the body 130 therefore faces preferably a small thickness (cf. dimension "t" in FIGS. 6 and 7), i.e. perpendicular to the plane of the illustration in FIGS. 11A to 11C.
  • the preferred The thickness of the body 130 is therefore in the range from 0.2 to 1.5 mm, preferably approximately 0.6 mm.
  • the body 130 may have roundings in the area of the slot 135 or only have broken edges.
  • an additional Lanyards are used, e.g. an adhesive or a screw.
  • the Connection can be made during arm establishment i.e. the Thread guide can be integrated into it when putting together or forming the arm or the thread guide can only be connected to the arm afterwards, i.e. after the arm itself is finished.
  • the thread guide can be embedded in the carrier arm in such a way that it is supported. This prevents the thin ceramic plate from breaking.
  • the larger adhesive or connecting surface also ensures a good distribution of forces. It is not essential to the invention to form the thread guide separately and attach it to the arm. A thread guide slot could be formed directly in the arm itself. The required Protection against wear could be guaranteed by a suitable coating become.
  • a connection to the Drive shaft of the motor can be created.
  • This connection is important because the Ability of the motor to precisely determine the position of the thread guide from the Accuracy of transmission of motor shaft movements on the arm depends.
  • Fig. 12A shows an end portion 102A (see Fig. 6) which is continuous Bore 140 has to receive the free end of the motor shaft 44.
  • the in this case, the end part of the shaft 44 is ground on one side in order to form a surface 142 form.
  • a side wall 143 of part 102A has a threaded bore (not special indicated) for receiving a fastening screw 144, the inner end the screw firmly against the surface 142 or in a hole (not shown) in the The shaft end protrudes.
  • Fig. 12B shows a similar variant, with the one-sided grinding from Shaft end is dispensed with.
  • the screw 144 works with a threaded hole (Blind hole) or tongue groove in the shaft end together.
  • 12C shows an end portion 102B in cross section. This part is provided with a tapered hole 145 to a To receive the truncated cone 146 at the free end of the shaft 44.
  • a clamping screw 147 clamps the end portion 142 on the shaft end.
  • 12D shows an end portion 102C with a slot 150 through to the bore 140 to form two elastic deformable leg 148 or 149.
  • a lag screw 151 can be provided to press the legs against each other while doing a non-positive To create connection with the shaft end received in the bore 140.
  • the adhesion may not be sufficient in the long run. So he can be supplemented by an additional form fit, e.g. by longitudinal ribs on Shaft end (not shown) which engage corresponding grooves in the
  • the end part 102 preferably has a low mass inertia. It can therefore e.g. be formed from a light metal alloy (Al alloy). As in the case of the Thread guide, it can be integrated or when creating the support arm can be subsequently integrated, e.g. using adhesive.
  • Al alloy light metal alloy
  • lifting breathing refers to an intermittent or periodic Displacement of one or both reversal points of a traverse stroke.
  • the principle is well known to those skilled in the art and has also often been realized, however usually by means of considerable mechanical complexities - see e.g. US 5,275,843; US 4,555,069, EP 27173 and EP 12 937.
  • the ability of now present change, the stroke characteristic for individual layers or at least Programming individual layers of the pack now enables implementation stroke breathing even in a high-speed winder without one mechanical intervention in the normal thread guide.

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Abstract

Um in einer Spulmaschine (1) das Changieren des Fadens (F) innerhalb eines Hubes (H), mit einem zeigerförmigen Fadenführer, im folgenden Zeiger genannt, mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, ist der Zeiger bezüglich Form und Gewicht gegen das freie Ende hin entsprechend verjüngt vorgesehen, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform ein Polynom mindestens ersten Grades genutzt wird. Der Faden wird zusätzlich auf einem Leitlineal (6) geführt, wobei die Steuerung (12) des Motors (8) so vorgesehen ist, dass der Zeiger (7) nicht nur für das Führen des Fadens (F) innerhalb des Hubes (H) vorgesehen werden kann, sondern dass einerseits der Zeiger in einer Stellung (C) innerhalb des Changierhubes (H) stillsteht, um auf einer fertigen Spule einen Endwulst zu bilden und in einer Stellung (A und B) ausserhalb des Changierhubes (H) ebenfalls stillsteht, um einerseits den Faden durch eine neue Hülse beim Einzug (8) während des Spulenwechsels fangen zu lassen, während in der Stellung (B) der Faden auf der Hülse zu einer Fadenreservewicklung gewickelt wird, bevor der Faden wieder durch den Zeiger (7) in den Hub (H) geführt wird. Die gewünschten Umkehrpunkte können in die Steuerung eingegeben werden, und die Steuerung und der Motor sind zusammen in der Lage, den Zeiger an einem gewählten Umkehrpunkt zu reversieren. Dazu können Umkehrhilfsmittel vorgesehen werden, die vorzugsweise berührungslos z.B. elektromagnetisch arbeiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Changierung mit einem Fadenführer, der über einen vorgebbaren Hub bewegt werden muss, insbesondere dann wenn der Fadenführer auf einem drehbar gelagerten Arm bzw. in der Form eines drehbar gelagerten Armes vorgesehen ist.
Stand der Technik:
Das Grundprinzip ist sehr alt.
Der Arm, welcher als "Zeiger" bezeichnet werden kann, wurde auch früher an einem Endteil dreh- bzw. schwenk- und antreibbar angeordnet und am anderen Ende so ausgebildet, dass er den Faden kontrolliert führen kann. Ein solcher Arm ist aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 153 167 sowie aus DE-C-11 31 575 bekannt. In CH 153 167 ist der Arm für das Führen eines Fadens am freien Ende mit einem fadenführenden Gabelschlitz versehen und am anderen Ende schwenkbar gelagert. Der Antrieb erfolgt durch einen mechanischen Übertrieb aus dem Antrieb der Spule heraus. Der Faden wird über eine Leitstange geführt, wobei die Geometrie der Anordnung dieser festen Leitstange, gegenüber dem sich während der Spulreise vergrössenden Durchmesser der Packung, zu einer Hubverkürzung führen soll. Das Gerät ist zur Anwendung in einem modernen Spuler ungeeignet.
Der Gabelschlitz weist eine derart vorgegebene Länge auf, dass ein Faden innerhalb der vorgegebenen Länge des Gabelschlitzes, aufgrund der Lage eines Leitlineales und der wachsenden Spule, immer tiefer im Gabelschlitz geführt wird, wodurch eine Hubverkürzung des changierenden Fadens entsteht und zwar aufgrund der Verkürzung des Abstandes zwischen der Schwenkachse des Hebels und der Stelle, in welcher der Faden im Gabelschlitz geführt wird, um dadurch konische Enden der Spule zu erhalten. Mittels einer Kurvenscheibe und eines Hebels mit Abtastrolle, welcher mittels einer Pleuelstange den Fadenführerhebel antreibt, wird an den Enden der Spule der Arm beschleunigt bzw. verzögert.
EP-B-453 622 schlägt eine Vorrichtung mit einem Fadenführer und einem Fadenführerträger vor, wobei der Träger in einer Nut geführt ist. Die Vorrichtung umfasst auch einen Antriebsmotor und eine programmierbare Steuerung, wobei der Motor, während sich der Fadenführer in der Nähe eines Umkehrpunktes befindet, mit höherem als den Nennstrom und, während sich der Fadenführer im übrigen Bereich befindet, mit einem unterhalb des Nennstromes liegenden Stromes betrieben wird. Grundprogramme für verschiedene Wicklungsabschnitte sind in der Steuerung gespeichert. In der Steuerung erfolgt die Berechnung der Wege, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen für die Motorbewegung aufgrund der zur Anwendung kommenden Wickelgesetze. Parameter, die gespeichert werden können, umfassen den Grundhub und die Grundhubvariationen, zur Erzeugung weicher Spulenkanten.
Gemäss der als Beispiel dargestellten Ausführung arbeitet ein Schrittmotor als Antriebsmotor, zwischen der Hubmitte und einem Umkehrpunkt, gegen eine Torsionsfeder. In der Nähe eines Umkehrpunktes wird die Federkonstante erhöht, die Stromzufuhr an den Schrittmotor erhöht und die Frequenz seiner Ansteuerungsimpulse reduziert. Er soll somit im Umkehrpunkt zum Stillstand kommen. Eine entsprechende Überwachung ist nicht vorgesehen. Es ist ein Sensor in der Hubmitte vorgesehen, der das Erkennen allfälliger Fehler an dieser Stelle im Changierhub ermöglicht. Ein Changierhub wird stets von dieser Stelle aus mittels einer Impulssequenz gesteuert. Die genaue Bestimmung der Umkehrpunkte ist aus der Schrift nicht zu entnehmen und ist allenfalls auch nicht möglich, weil sie sich aus den sich widerstrebenden Kräften des Motors und der Feder ergeben wird.
EP-B-556 212 (WO 92 086 64) zeigt in Fig. 4 eine Changierung mit einem Fadenführer am freien Ende eines drehbar gelagerten Armes. Gemäss dem Hauptanspruch befasst sich diese Schrift mit einem Verfahren, wonach der Packungsaufbau durch Steuern der Beziehung zwischen der Drehung der Wicklung und der Geschwindigkeit der Verschiebung des Fadens geschieht. Dies soll durch eine die Drehung der Wicklung steuernde Rückführungsanordnung bewerkstelligt werden. In der Beschreibung wird das Steuern der Geschwindigkeit der Fadenverschiebung während einer einzigen Hubbewegung betont. Es wird aber nichts über die Bestimmung der Umkehrpunkte dieser Bewegung gesagt.
Aus der EP-0 838 422A1 ist ein finger- bzw. zeigerförmig geformter Fadenführer bekannt, welcher an einem Ende auf einem Motor antreibbar angeordnet und am anderen Ende mit einem Schlitz zur Führung eines Fadens ausgestattet ist. Der Motor wird aufgrund einer vorprogrammierten Steuerung für das Schwenken des Zeigers und damit für das Changieren des Fadens gesteuert und die Schwenkbewegung des Zeigers wird mit Hilfe eines fotoelektrischen Sensors kontinuierlich überwacht, wobei bei Abweichungen von einem vorgegebenen Bewegungsprogramm die Schwenkbewegung korrigiert wird. Der Sensor spricht auf optisch abtastbare Markierungen an.
Um das Verzögern und Beschleunigen des Zeigers an den Hubenden zu unterstützen, sind auf einem ebenfalls schwenk- und antreibbaren Träger Energiespeicher, beispielsweise Federn, vorgesehen, welche beim Verzögern des Zeigers mit Energie aufgeladen und beim Beschleunigen des Zeigers entladen werden. Der Träger ist mittels eines Antriebes schwenkbar vorgesehen und der Antrieb wird mittels der Steuerung derart gesteuert, dass die Lage der Energiespeicher veränderbar ist, so dass einerseits der Energiespeicher sich an den zu verwendenden Hub, beispielsweise für den Aufbau der Spule, anpassen kann.
Die Changierung nach EP-A-838 422 ist zur Verlegung eines Fadens konzipiert, der von einer Vorratsspule abgezogen wird. Daraus soll eine Präzisionswicklung gebildet werden. Der die Position des Zeigers überwachende fotoelektrische Sensor bezieht seine Überwachung immer auf eine Ausgangsposition des Fadenführers, vorzugsweise auf den Nullpunkt von dessen Schwenkbewegung. Die erfolgt dadurch, dass der Fadenführer zuerst an den einen und dann an den anderen Umkehrpunkt gebracht wird, wobei der Sensor die diesem Hub entsprechende Anzahl der Markierungen zählt und daraus den Nullpunkt berechnet. In EP-A-838 422 ist nicht erklärt, wie die Umkehrpunkte festgelegt sind. Der Hub des Fadenführers soll durch den Hub der Schwenkbewegung des vorerwähnten Trägers definiert werden und der letztere Hub soll durch einen zweiten Sensor überwacht werden. Die Koordination der Bewegungen des Trägers und des Zeigers ist erwähnt, aber nicht erklärt worden. Gemäss der Beschreibung dient auf jeden Fall die Einstellbarkeit der Energiespeicher dazu, eine "einfache Änderung" des Hubes des Fadenführers zu ermöglichen. Dazu soll die Anordnung der Energiespeicher auf dem oszillierend antreibbaren Träger eine Änderung des Hubes des Fadenführers durch eine blosse Änderung des Hubes des Trägers und ohne mechanische Verstellung der Position der Energiespeicher ermöglichen.
Es ist anzunehmen, dass die Positionen der Umkehrpunkte mit den Positionen der Energiespeicher zusammenhängen. Die Positionen der Energiespeicher können über die Steuerung beeinflusst werden.
DE-A-196 23 771 zeigt eine Changierung mit mindestens einer Führungsschiene (Fig. 1/2) und gegebenenfalls zwei Führungsschienen (Fig. 3/4) für den Fadenführer. In einer Variante (Fig. 1/2) kann die Führungsschiene als der Stator eines linearen Servomotors gebildet werden, wozu sie mit Magneten versehen werden kann. In der anderen Variante ist ein Schwenkarm vorgesehen, um die Changierbewegung auf den Fadenführer zu übertragen, wozu eine "gelenkige Verbindung" zwischen dem Schwenkarm und dem Fadenführer erforderlich ist. Über die Bestimmung der Umkehrpunkte ist in DE-A-196 23 771 nichts zu finden. Wie der lineare Servomotor arbeiten soll, ist auch nicht aus dieser Schrift zu ermitteln.
JP 7-165368 zeigt eine Changierung mit einem "Linearmotor". Der Aufbau dieses Motors bzw. die Art und Weise wie er mit dem Fadenführer zusammen wirkt ist aus der Beschreibung bzw. der Darstellung nicht ersichtlich.
JP 7-137935 beschreibt einen Linearmotor, wovon ein Schlitten (mit einem Fadenführer) einer Stange entlang hin und her fährt, wobei das magnetische Feld durch die Stange geleitet wird. Es sind Federn an den Umkehrstellen vorgesehen.
JP 7-137934 beschreibt eine ähnliche Anordnung, wobei die Feder durch Sensoren ersetzt werden, die mit einer Zeitsteuerung zusammenarbeiten, um die Umkehr auszulösen.
Der Aufbau des Linearmotors ist aus den letztgenannten Schriften nicht klar ersichtlich.
Die Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Die Lösung liegt darin, dass der Antrieb für den Arm (Zeiger) bzw. seine Halterung mit einer programmierbaren Steuerung versehen ist und die Umkehrstellen für die Hubbewegung in dieser Steuerung festgelegt werden können. Die Festlegung könnte dadurch erfolgen, dass die Umkehrstellen direkt eingegeben werden. Vorzugsweise werden aber Spulparameter eingegeben, aus welchen die Steuerung die Umkehrstellen anhand ihrer Programmierung ermitteln kann. Die Positionen der Umkehrstellen können während eines Aufwindezykluses geändert werden. Die Anordnung ist derart getroffen, dass der gesteuerte Antrieb die Umkehr an einer gewählten Umkehrstelle gewährleisten kann. Das Einhalten der erforderlichen Umkehrgenauigkeit kann durch eine geeignete Sensorik überwacht und an die Steuerung gemeldet werden. Die Annäherung an und allenfalls das sich Entfernen von einer Umkehrstelle kann insbesondere überwacht werden, um Fehler an diesen Stellen zu erkennen. Die Umkehrstellen des Armes entsprechen den Umkehrpunkten der Halterung. Die Steuerung kann daher derart ausgelegt werden, dass die oszillierende Bewegung der Halterung direkt gesteuert wird. Daraus ergibt sich die Hubbewegung eines auf dem Arm vorgesehenen Fadenführers.
Der Arm wird bezüglich Form und Gewicht vorzugsweise derart gestaltet, dass der den Arm antreibende Motor entsprechend einem für einen vorgegebenen Spulenaufbau vorgegebenen Steuerprogramm beschleunigt und verzögert werden kann. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der Arm gemäss einem Polynom mindestens ersten Grades und vorzugsweise zweiten Grades gebildet, so dass man einen linear ansteigenden Massenträgheitsmomentenverlauf von der Drehachse zur Zeigerspitze erhält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Querschnitt des Armes, in Bewegungsrichtung, eine grössere Dimension auf als senkrecht dazu, ebenso bevorzugt ist der Querschnitt über mindestens einen vorgegebenen Längenbereich des Armes hohl und ebenfalls bevorzugt, ist dieser hohle Bereich mit einem Füllstoff gefüllt, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als dasjenige der Wände des hohlen Bereiches.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Arm aus mehr als einem Teil besteht, indem vorteilhafterweise am fadenführenden Ende des Armes ein ein- oder angesetztes Fadenführerelement vorgesehen ist.
Weiter ist es vorteilhaft, den Arm mindestens teilweise aus einem Kohlenfaserverbundwerkstoff zu fertigen. Ausserdem ist vorzugsweise der Arm in einen tragenden Teil und einen daran vorgesehenen fadenführenden Teil aufgeteilt. Der tragende Teil kann in Sandwichbauweise oder als Hohlprofil gefertigt werden, wobei auch eine (äussere) Schale des tragenden Teils aus separat gebildeten Elementen zusammengesetzt werden kann.
Durch die günstige Ausgestaltung des Armes und des Antriebs besteht eine mögliche Verwendung dieses Armes darin, dass der Arm den Faden innerhalb des Hubes mit einer variablen Hublänge verlegen kann und ausserhalb des Hubes eine vorgegebene Funktion oder mehrere vorgegebene Funktionen erfüllen kann, z.B. die Funktion des Einzugs und des Spulenwechsels, indem der Arm ausserhalb des Hubes positioniert werden kann und zwar derart, dass der Arm an einer Stelle für das Fangen des Fadens in einem Fangschlitz oder einem Fangmesser an der Hülse oder Spulendorn, und zur Bildung einer Fadenreserve auf einem Hülsenende stillgesetzt wird. Im weiteren kann der Arm zur Bildung eines Endwulstes auf der fertigen Spule auch innerhalb des Hubes stillgesetzt werden.
Die oszillierende Drehbewegung der Halterung umfasst vorzugsweise einen vorbestimmten Drehwinkel z.B. zwischen 45° und 90°, beispielsweise 60°. Die Länge des Armes kann in Abhängigkeit von der gewünschten Hubbreite gewählt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigt:
Fig. 1
eine Spulmaschine mit einem erfindungsgemässen Arm und einer erfindungsgemässen Anwendung des Armes, je schematisch dargestellt,
Fig. 2
die Spulmaschine von Fig. 1 in Blickrichtung I von Fig. 1 dargestellt,
Fig. 3
die Ansicht von Fig. 2 jedoch zusätzlich mit einem von einer Steuerung aufgeprägten Geschwindigkeitsverlauf des Armes während des Hubes,
Fig. 4
eine weitere Variante der Ansicht von Fig. 2, ebenfalls zusätzlich mit von einer Steuerung aufgeprägten dem Geschwindigkeitsverlauf des Armes während des Hubes,
Fig. 5
ein Diagramm zur Erklärung der Programmierung der Motorsteuerung in einer Variante nach Fig. 1, 2, 3 oder 4,
Fig. 6
schematisch einen Plan eines Zeigers gemäss der Erfindung,
Fig. 7
einen Querschnitt einer ersten Variante eines Zeigers nach Fig. 6,
Fig. 8
einen Querschnitt einer zweiten Variante eines Zeigers nach Fig. 6,
Fig. 9
ein Diagramm zur Erklärung gewisser Spulparameter, die in die Steuerung eingegeben werden können,
Fig. 10
ein Diagramm zur Erklärung eines Beispiels der Ausnutzung der Fähigkeiten der neuen Changierung, und
Fig. 11
in den Skizzen 11A, 11B und 11C drei verschiedene Varianten des Fadenführers, und
Fig. 12
in den Skizzen 12A, 12B, 12C und 12D vier verschiedene Varianten der Verbindung zwischen dem Arm und dem Antriebsmotor.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Spulmaschine 1, in welcher mittels einer Changiervorrichtung 2 ein Faden F zu einer Spule 3 aufgebaut wird. Die Spule 3 baut sich auf einer Hülse 4 auf, welche von einem Spulendorn 14 aufgenommen ist.
Der Antrieb der Spule 3 erfolgt entweder über einen Antrieb des Spulendornes 14 (nicht gezeigt) oder mittels einer Reibwalze oder Kontaktwalze 5. Die Reib- oder Kontaktwalze (bei angetriebenem Spulendorn) hat ausserdem noch die Funktion, den Faden von einem changierenden Fadenführer 7, hier Zeiger 7 oder Arm 7 genannt, zu übernehmen. Der Zeiger 7 ist zwischen oder vor einem Leitlineal 6 und der Reibwalze bzw. Tachowalze 5, angeordnet, wobei das Leitlineal 6 beispielsweise in der Art der folgenden Figuren 2 bzw. 3 und 4 gestaltet werden kann.
Die Spule 3 mit der Hülse 4 ist in Arbeitsposition gezeigt, wobei zusätzlich eine bei Beginn eines Spulenaufbaus in Arbeitsposition befindliche leere Hülse 4.1 an der Reib- bzw. Tachowalze 5 anliegend gezeigt ist, während mit 4.2 leere Hülsen in Warteposition gezeigt sind. Diese beiden Wartepositionen sind die Ausgangspositionen für eine mit strichpunktierter Linie gezeigten Drehbewegung eines sogenannten Revolverantriebes, mittels welchem die leeren Hülsen an die Reibwalze bzw. die volle Spule 3.1 von der Reibwalze weg in eine Wegnahmeposition bewegt werden.
Der Zeiger 7 ist mit dem formmässig grösseren und gewichtsmässig schwereren Ende auf einer Motorwelle 9 eines Motors 8 beispielsweise gemäss Figur 12A - 12D drehfest befestigt, wobei der Motor 8 von einer Steuerung 12 entsprechend eines Hubprogrammes für den Aufbau einer Spule gesteuert ist. Die Eingabe eines solchen Programmes in die Steuerung geschieht über ein Eingabegerät 13.
Zur Kontrolle der Bewegung des Zeigers 7 ist ein Bewegungsüberwachungsgerät 16 vorgesehen, bestehend aus einem fest mit der Motorwelle 9 verbundenen Signalgeber 10 und einem davon getrennt angeordneten Signalempfänger 11, welcher seine empfangenen Signale der Steuerung 12 abgibt.
Entsprechend der Gestaltung des Leitlineales 6, wie dies mit den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, kann der Faden F je nach dem mit einem Anstellwinkel α oder α1 vorgesehen werden, wobei diese Anstellwinkel derart vorgesehen werden müssen, dass der Faden F nie vom Leitlineal 6 abgehoben wird, es sei denn, das Leitlineal weise, wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigt, Gegenlineale 6.1 bzw. 6.2 auf, welche den Faden derart führen, dass der Faden nie aus einem Führungsschlitz 15 bzw. 15.1 des Zeigers 7 gehoben wird.
Die Gestaltung des Lineales 6, inkl. der Gestaltung der Gegenlineale 6.1 bzw. 6.2, ist je nach Anordnung des Leitlineals, gegenüber dem Zeiger 7 und der Reibwalze bzw. Tachowalze 5 durchführbar, d.h. die Gestaltung des Leitlineales 6 ist nicht auf die Darstellungen in den Figuren 2 - 4 eingeschränkt.
Der Fadenlauf entsprechend dem Anstellwinkel α.1 ist mit F.1 und der Fadenlauf entsprechend dem Anstellwinkel α ist mit F gekennzeichnet. Die Wahl oder die Notwendigkeit der entsprechenden Lage hängt mit der vorgenannten Gestaltung des Leitlineals zusammen, oder umgekehrt.
Die Fig. 2 zeigt die Spulmaschine 1 in Blickrichtung I, wobei der Einfachheit halber das Eingabegerät 13 und die Steuerung 12 nicht dargestellt sind. Mit der Fig. 2 soll erstens dargestellt werden, dass der Zeiger 7 nicht nur innerhalb des Hubes H hin- und herbewegt werden kann, sondern dass der Faden F einerseits für den Spulenwechsel mittels des Zeigers 7 in der Stellung C stillgesetzt werden kann, um auf der fertigen Spule einen sogenannten Endwulst zu bilden.
Im weiteren kann der Zeiger 7 für einen Fadeneinzug bei Beginn eines Spulvorganges oder beim Spulenwechsel in der Position A und B ausserhalb des Hubes H stillgesetzt werden und zwar einerseits in der Position A, um den Faden in einer Position zu halten, in welcher dieser von einem Fangmesser oder Hülsenkerbe einer nächstfolgenden Hülse gefangen werden kann, während die Stellung B dazu dient, den Faden auf der neuen Hülse in einer Position zu halten, in welcher der Faden eine Reservewicklung auf das Hülsenende bilden kann. Anschliessend wird der Faden F durch den Zeiger 7 in den Hub H geführt und weiter innerhalb des Hubes hin- und herchangiert.
Daraus ist ersichtlich, dass der Zeiger dieser Variante nicht nur an den Enden des Hubes ohne äussere Hilfsmittel verzögert bzw. beschleunigt werden kann, sondern dass der Zeiger sehr rasch in Positionen gebracht werden kann, in welchen dieser für einen kurzen Moment stillsteht, um anschliessend wieder mit hoher Geschwindigkeit in einen weiteren Funktionsbereich verschoben bzw. beschleunigt zu werden.
Die Fig. 3 zeigt zusätzlich einen Geschwindigkeitsverlauf des Zeigers 7. Dieser gezeigte Geschwindigkeitsverlauf ist je nach Art des Spulenaufbaus unterschiedlich, weshalb der gezeigte Geschwindigkeitsverlauf keine Einschränkung für den möglichen Geschwindigkeitsverlauf des Zeigers 7 darstellt.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante des Leitlineales 6, indem einerseits das Leitlineal 6.3 gegenüber dem Leitlineal 6 der Fig. 2 und 3 eine gestreckte Führungsbahn 17.1 aufweist und andererseits der Faden F in einem verlängerten Führungsschlitz 15.1 des Fadenführers 7 geführt ist. Dabei besteht durchaus die Möglichkeit, je nach Spulenaufbau und Changiergeschwindigkeitsverlauf und Anordnung der Reibwalze bzw. Tachowalze 5 relativ zum Zeiger 7 und relativ zum Leitlineal 6 andere Leitlinealformen vorzusehen.
Im weiteren besteht die Möglichkeit für den Zeiger, zur optimierten Gestaltung der Spule, einen variablen Drehwinkel als Umkehrpunkt gemäss der Steuerung zu wählen.
Fig. 5 zeigt diagrammatisch die Drehachse D des Zeigers 7 sowie die Umkehrstellen U1, U2 einer bestimmten Changierbewegung des Fadenführers 15 mit Hublänge B. Die Längsachse ZL des Zeigers 7 muss um die Achse D durch einen Winkel γ geschwenkt werden, um die Changierbewegung zu erzeugen. Diese Bewegung kann in die Steuerung 12 einprogrammiert werden, wobei die Umkehrstelle z.B. gegenüber einer Referenzlinie R definiert werden. Der Sensor 10 (Fig.1) bzw. die Auswertung in der Steuerung 12 kann derart ausgelegt werden, dass der Motor 8 durch die Steuerung an einer vorgegebenen Umkehrstelle (U1 bzw. U2) seine Drehung umkehrt. Die IstPosition des Zeigers 7 ist über das Bewegungsüberwachungsgerät 16 stets bekannt und kann von der Steuerung 12 mit den vorgegebenen Umkehrstellen verglichen werden, um die Umkehr jeweils an der gewünschten Stelle zu ermöglichen.
Die vorgegebenen Umkehrstellen U1, U2 können (innerhalb vorgegebener Grenzen) über das Eingabegerät 13 geändert werden, wie nachfolgend näher erklärt wird. Dies ist schematisch mit den gestrichelten Linien in Fig. 5 angedeutet. Es muss allenfalls die Drehgeschwindigkeit des Armes geändert werden, z.B. wenn die Lineargeschwindigkeit des Fadenführers konstant bleiben muss. Es kann z.B. auch ein Spulenaufbauzyklus eingegeben werden, womit der Hub während des Spulenaufbaus geändert werden kann. Zum Aufbauzyklus gehört z.B. auch die Definition einer damit verbundenen Fadenfangposition, wie schon beschrieben. Die Eingabe kann z.B. anhand von vorbestimmten Spulparameter erfolgen. Die Bedienungsperson wird zum Beispiel von der Steuerung 12 dazu aufgefordert, die erforderlichen Parameter einzugeben, bevor ein Spulzyklus gestartet werden kann.
Die Figuren 1 bis 5 stellen daher eine erste Variante dar, wonach die Umkehr an vorgegebenen Umkehrstellen U1, U2 (aber möglicherweise auch an anderen Stellen) durch den Motor ohne zusätzliches Hilfsmittel bewerkstelligt wird. Fig. 6 zeigt eine Variante, wonach Hilfsmittel vorgesehen sind, wobei aber die Umkehrstellen trotzdem von der programmierten Steuerung bestimmt werden. Die Anordnung nach Fig. 5 bildet daher eine Ausgangslage auch für die Variante nach Fig. 6, wobei gewisse Unterschiede im Laufe der weiteren Beschreibung ersichtlich werden.
Fig. 6 zeigt nun schematisch einen Zeiger 100 zur Verwendung in den Ausführungen gemäss den anderen Figuren. Der Zeiger 100 umfasst eine Befestigungspartie 102, einen Mittelteil 104 und einen Fadenführer 106 am freien Ende. Ausgehend von der Drehachse D weist der Zeiger 100 eine Länge L bis zum freien Ende des Fadenführers 106 aus. Aus Fig. 5 wird ersichtlich, dass bei einem vorgegebenen Drehwinkel γ diese Länge für die Hubbreite B massgebend ist. Wenn z.B. die Länge des Zeigers in Fig. 5 verkürzt wäre, würden die Umkehrstellen z.B. bei U3 bzw. U4 liegen und eine entsprechend kürzere Hubbreite (nicht speziell angedeutet) ergeben. Im Prinzip könnte ein Zeiger einer bestimmten Changiereinheit durch einen kürzeren (oder längeren) Zeiger ersetzt werden, um die Hubbreite an die Anforderungen anzupassen. Normalerweise wird es aber bevorzugt sein, die Zeigerlänge einer bestimmten Changiereinheit unverändert beizubehalten und die Flexibilität der Programmierung für Hubänderungen auszunutzen. Dabei können verschiedene Changiereinheiten (z.B. für Spuler mit verschiedener Anzahl Fäden) verschiedene Zeigerlängen aufweisen. Im Prinzip ist es auch möglich, die maximalen Drehwinkel verschiedener Changiereinheiten individuell zu programmieren (und die Geometrie der Elemente entsprechend anzupassen). Vorzugsweise ist aber eine vorgegebene Programmierung (Geometrie) - oder zumindest nur wenige Variante - vorgesehen.
Vorzugsweise beträgt die Länge L zwischen 10 bis 50 cm und der Drehwinkel y zwischen 40° und 100°, vorzugsweise 45°-90°.
Fig. 7 zeigt einen möglichen Querschnitt des Zeigers 100 an einer beliebigen Stelle im Mittelteil 104. In dieser Variante ist der Zeiger als Hohlkörper mit einer Breite W (an der erwähnten Stelle) und einer "Tiefe" t gebildet. Die Tiefe t ist vorzugsweise über die Länge des Zeigers 100 konstant. Aus Fig. 10 ist klar, dass die Weite W erheblich grösser als die Tiefe t ist und dies gilt auch über die ganze Länge des Zeigers 100. Der Hohlkörper sollte aus einem steifen aber leichten Material gebildet werden, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Die Fasern weisen vorzugsweise einen hohen E-Modul auf (z.B. Kohlenfasern, Borfasern oder Aramidfasern).
In der Befestigungspartie 102 weist der Zeiger eine Verstärkung 108 (Fig. 6) z.B. aus Metall auf. Die Verstärkung 108 hat in diesem Beispiel einen U-förmigen Vorsatz (nicht speziell angedeutet), die sich als Einschub in den Hohlkörper 104 erstreckt und darin mit dem Hohlkörper (z.B. mittels Klebstoff) verbunden wird. Der Metallteil ist mit einer Aufnahme 110 für die Welle 44 (Fig. 6) des Antriebmotors versehen.
Die U-Form des Vorsatzes ist nicht wesentlich, die Verbindung zwischen der Partie 102 und dem Hohlkörper 104 sollte aber für die sichere Übertragung der Antriebskräfte (Drehmomente) auf den Hohlkörper sorgen und zwar zuverlässig über die Lebensdauer des Hohlkörpers 104.
Der Fadenführer 106 ist vorzugsweise auch als separater Teil gebildet und mit dem Hohlkörper verbunden, wobei ein mit einem Schlitz versehener Teil des Fadenführers freibleibt. Dieser Teil kann z.B. aus Keramik gebildet werden.
Das Hohlprofil 104 (Fig. 7) in der Form eines Rechteckprofils kann z.B. als Wickelkörper gebildet werden. Ein Wickelverfahren (für einen grösseren Körper) ist schematisch in EP-A-894876 gezeigt - es kann zur Bildung des Profils 104 angepasst werden. Das Hohlprofil 104 könnte aber als Alternative aus z.B. zwei Schalenteilen gebildet werden, die miteinander verbunden werden (z. B. mittels Klebstoff), um einen zusammengesetzten Hohlkörper zu bilden. Jedes Schalenteil könnte z. B. als ein U-Profil geringerer Tiefe gebildet werden, wobei die Seitenwände dieser Schalenteile miteinander verbunden werden, um den Hohkörper zu bilden.
Fig. 6 zeigt deutlich, dass sich der Querschnitt des Zeigers 100 über die Länge L ändert und zwar vorzugsweise als eine Funktion des Abstandes von der Drehachse D aus gemessen. Die Figur 9 zeigt einen Zeiger mit einer linearen Beziehung zwischen dem Zeigerquerschnitt und diesem Abstand, wobei eine quadratische Beziehung eigentlich bevorzugt wird. Da die Tiefe t vorzugsweise konstant ist, äussert sich die Querschnitts-änderung in einer Änderung der Breite W.
Fig. 8 zeigt einen modifizierten Querschnitt, wobei die Dimensionen W und t gegenüber Fig. 7 unverändert sind. Der Zeiger 100 umfasst in dieser Variante eine erste Platte 112, eine zweite Platte 114 und eine dazwischenliegende Füllschicht 116, die mit den Platten z.B. mittels Klebstoff verbunden ist. Die Endteile 102 und 106 können den schon beschriebenen Teilen gleich sein.
Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf Umkehrstellen für den Arm bzw. den Zeiger, weil diese Stelle für die eigentliche Funktion von grosser Bedeutung sind. Die Steuerung bezieht sich aber nicht direkt auf die Momentanposition des Armes, sondern auf diejenige der Motorwelle, die als Element einer Halterung für den Arm (Zeiger) dient. Die Steuerung wird daher anhand von Umkehrpunkten für diese Halterung (für die Welle) programmiert, die sich dann in den schon beschriebenen Umkehrstellen für den Arm äussern.
Die momentane Winkelstellung der Welle (Halterung) kann von einem Drehgeber angezeigt werden. Dieser Drehgeber kann ein Inkrementalgeber oder ein Absolutdrehgeber sein. Im Falle eines Inkrementalgebers muss das System beim Aufstarten an einen Referenzpunkt gebracht werden, wovon der Inkrementalgeber Positionsänderungen nachher "zählt". Allenfalls muss gelegentlich an diese Referenz zurückgefahren werden, um den Systemzustand zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Mit einem solchen Gerät kann eine Fadenablagegenauigkeit von z.B. +/-0,25 mm erzielt werden. Mit einem Absolutwertgeber kann auf diese "Kalibrierung" verzichtet werden.
Es können verschiedene (z.B. berührungslose) Sensoren zum Referenzieren des Drehgebers verwendet werden. Beispiele sind optische, pneumatische, elektrische und induktive (magnetische) Sensoren. Ein vom Sensor geliefertes Signal, welches die "Anwesenheit" des Armes in seiner Nähe zeigt, kann an die Steuerung geleitet und da ausgewertet werden, um eine Referenz für das Positionierungssystem zu geben. In einer Alternative kann der Arm in Berührung mit einem mechanischen Anschlag gebracht werden, wobei das entsprechende Ausgangssignal des Encoders ausgewertet werden kann, um eine Referenz für die Positionierung zu geben. Dieser Schritt soll als spezieller Referenzierungsschritt ausgeführt werden, wobei der Motor ein niedrigeres Drehmoment erzeugt, um eine beschädigungsfreie Berührung zwischen dem Arm und dem Anschlag zustande zu bringen.
Der Referenzsensor bzw. der Anschlag kann sich ausserhalb des maximalen Hubbereiches befinden, weil der Motor in der Lage ist, den Arm ausserhalb dieses Bereiches zu bewegen z.B. für den genannten Referenzierungsschritt. Der Referenzsensor bzw. der Anschlag könnte sich aber innerhalb des Hubbereiches befinden. Im letzteren Fall muss der Anschlag aus dem Bewegungspfad des Armes entfernt werden, bevor die eigentliche Changierbewegung erfolgt. Dazu kann der Anschlag z.B. rechtwinklig oder zumindest schräg zur Changierebene zwischen einer Bereitschaftsstellung ausserhalb der Changierebene und einer Arbeitsstellung in der Changierebene bewegt werden, beispielsweise mittels einer Zylinder-Kolben-Einheit.
Die Programmierung der Steuerung besteht aus einem "fest vorgegebenen" Teil, der vom Endbenutzer nicht beeinflusst werden kann (oder soll) und einem vom Benutzer angeforderten Teil, der vorzugsweise aus gewissen Spulparameter besteht. Eine nominale Hubbreite gehört vorzugsweise zum fest vorgegebenen Programmteil, wobei die effektive Hubbreite (die Verlegelänge) für einen bestimmten Fadenhub von der Steuerung anhand der vom Benutzer eingegebenen Spulparameter errechnet wird. Folgende Spulparameter können beispielsweise eingegeben werden:
Kreuzungswinkel
Der Kreuzungswinkel definiert die auf die aktuelle Spulgeschwindigkeit bezogene (mittlere) Changiergeschwindigkeit. Fig. 9 zeigt schematisch die Veränderung des Kreuzungswinkelverlaufes während der Spulreise, wobei die Darstellung der Figur 8 aus EP-B-629174 entspricht.
Bandbreite
Die Bandbreite definiert die Abweichung, um die der vorgegebene Kreuzungswinkel variieren darf (Fig. 9), falls eine Stufenpräzisionswicklung gewünscht wird (vgl. Fig. 8, EP-B-629 174). Die Abweichung vom mittleren Kreuzungswinkel des Bandes beträgt z.B. 0 bis 3°.
Bruchtabelle
Die Bruchtabelle enthält die gebrochenen Teile der zuverlässigen Windungsverhältnisse (vgl. z.B. US-B-5,605,295). Ausgewählte Windungsverhältnisse können z. B. als Rezepte in einem Spuler der Steuerung abgelegt werden.
Hubatmung
Mit der Hubatmung wird eine periodische Änderung der Verlegelänge definiert. Auch in diesem Fall können Rezepte abgelegt werden.
Hubverlauf
Der Hubverlauf definiert die Verlegelänge über die Spulreise. Es werden z.B. vier Stützpunkten je eine Verlegelänge zugeordnet.
Einheit: % (der normalen Hubbreite), Bereich: 80-120 %.
In diesem Bereich wird ein nominaler Hub (= 100 %) in die Software eingegeben. Die Änderung kann dann z. B. nur zwischen 80-120 % vollzogen werden. Ist z.B. ein nominaler Hub = 250 mm definiert, kann zwischen 200-300 mm changiert werden. Die Hubbreite kann dann konstant über die Spulenreise gewählt werden, oder ein (z. B. durchmesserabhängiger) Verlauf eingegeben werden (ähnlich dem Kreuzungswinkelverlauf). Dem überlagert kann sich die Hubbreite via Hubatmung ändern (ähnlich Stufenpräzisionswicklung oder Wobbelung über den Kreuzungswinkelverlauf).
Der Verlauf eines Betriebsparameters (z.B. Kreuzungswinkel, bzw Hubverlauf) könnte als eine Funktion der Zeit oder eines anderen mit dem Spulenaufbau korrelierenden Parameter definiert werden. Die horizontale Achse in Fig. 9 müsste entsprechend angepasst werden. Ein variierbarer Verlauf könnte insbesondere als eine Funktion der Anzahl Hübe des Changiergerätes definiert werden, wobei die Anzahl Hübe vom Beginn der Spulreise oder von einem vorgehenden Stützpunkt definiert werden könnte.
In der Steuerung können verschiedene "Changierrezepte" fest programmiert werden (fest bedeutet nicht unbedingt unveränderbar, sondern bloss vom Benutzer beim Eingeben von Spulparameter nicht beeinflussbar). Der Benutzer kann dann eines dieser Rezepte aufrufen und sie mit dem eingegebenen Spulparameter zum Bilden von bestimmten Spulen "verknüpfen".
Die Hubbreite sollte die Hülsenlänge optimal einschliessen (Packungsvolumen = max.). Falls aber aus technologischen Gründen (z.B. wegen extremer Ausbauchung) eine schmalere Packung gespult werden kann, ohne dass die Bäuche über den Hülsenrand herausragen, kann dies ein Vorteil für den Transport sein. Dazu können die Fähigkeiten der neuen Changierung ausgenutzt werden, was aus Fig. 10 ersichtlich ist. Der "Kern" K in dieser Figur stellt eine zylindrische Packung dar, die auf der Hülse H mit den bisherigen Changierungen aufgebaut werden kann. Die axiale Länge dieser Kernpackung K ist erheblich kürzer als die Länge der Hülse H, weil die zu erwartende Ausbauchung eine Erweiterung des Kerns bis an die zulässigen Grenzen bewirken wird. Mittels einer Changierung nach dieser Erfindung kann zumindest eine Packung mit bikonischen Enden E gebildet werden, weil die Hublänge während der Spulreise geändert werden kann. Dadurch kann mehr Fadenmaterial pro Hülse aufgewickelt werden, ohne den Spulenaufbau durch einen speziellen Ablagealgorithmus beeinflussen zu müssen. Durch die volle Ausnutzung der Fähigkeiten der neuen Changierung, d.h. beim gesteuerten Verlegen des Fadens innerhalb der einzelnen Changierhübe, ist es aber allenfalls möglich, eine zylindrische Packung Z mit der maximal zulässigen Axiallänge zu bilden.
In einem praktischen Spuler (siehe z.B. US-B-5,794,868 oder US-B-5.553,686) werden normalerweise mehrere Fäden nebeneinander auf einem einzigen Spulendorn zu je einer Packung gespult. Es muss für jede Packung eine Changiereinheit (mit einem Zeiger) nach der Erfindung vorgesehen werden. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, für jeden Zeiger einen eigenen Motor vorzusehen, obwohl dies offensichtlich möglich ist. Statt dessen kann für alle Changiereinheiten ein gemeinsamer Motor vorgesehen werden, wobei die Drehbewegungen der Motorwelle durch eine geeignete Übertragung (z.B. mittels eines Riemens) an die jeweiligen Changiereinheiten übertragen werden. Die Übertragung erfolgt vorzugsweise derart zuverlässig, dass auf eine Überwachung pro Einheit verzichtet werden kann d.h. es ist auch nur ein Servo-Regler für den zentralen Antrieb vorgesehen. Wenn der Übertragungsweg zu lang wird kann der Antrieb "gruppenweise" erfolgen, d.h. es kann für eine Gruppe (zwei oder mehr) benachbarter Einheiten ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen werden.
Fig. 11 befasst sich mit geeigneten Ausführungen des Fadenführers. Die bevorzugte Konstruktion umfasst eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fadenführer und dem Arm (Zeiger). Zwei mögliche Varianten sind in den Figuren 11A und 11B gezeigt. Die erste Variante (Fig. 11A) umfasst einen länglichen Körper 130A mit sich in der Längsrichtung verjüngenden Seitenflächen 131, 132, die eine relativ breite Fusspartie 133 und einen engen Kopf 134 ergeben. Die Fusspartie 133 wird vom Arm (nicht gezeigt) aufgenommen, so dass die Kopfpartie 134 freisteht. Die Kopfpartie 134 hat einen Längsschlitz 135, der am freien Ende des Fadenführers mündet. Die Variante nach Fig. 11B hat auch eine Fusspartie 133 und einen Kopf 134 mit einem Längsschlitz 135. Der Körper 130B hat aber sich parallel verlaufende Seitenflächen 136, die im Bereich vom inneren Ende des Schlitzes 135 je einen Vorsprung 137 aufweisen. Die Kopfbreite ist daher in diesem Fall der Fussbreite gleich, wobei der Körper 130B auch mit sich verjüngenden Seitenflächen versehen werden könnte. Die Fusspartie 133 des Körpers 130A bzw. 130B wird derart im Arm eingebaut bzw. eingebettet, dass die Vorsprünge 137 und/oder die sich verjüngenden Seitenflächen 131, 132 mit dem Arm die gewünschte formschlüssige Verbindung bilden.
Fig. 11C zeigt ebenfalls einen Fadenführer in der Form eines länglichen Körpers 130C mit einer Fusspartie 133 (ähnlich der Fusspartie der Variante nach Fig. 11B), einen Kopf 134 und einen Längsschlitz 135. Die durch den Schlitz 135 gebildeten Schenkel 138, 139 sind aber in diesem Fall ungleich lang, was das Einfädeln des Fadenführers beim Bewegen des Armes in einer seiner Drehrichtungen begünstigt. Der Fadenführer kann aus einem geeigneten Material gebildet sein, z.B. Al2O3 oder SSiC. Es ist aber auch möglich, den Körper 130 grundsätzlich aus einem anderen teuren Material zu bilden und mit einer geeigneten Beschichtung zu versehen. Das Beschichtungsmaterial muss zwei Anforderungen erfüllen, nämlich (1.) eine Oberfläche bilden, die nur eine geringe Reibung zwischen dem Faden und dem Fadenführer verursacht, und (2.) einen hohen Verschleisswiderstand aufweisen, da der Faden beim Hochgeschwindigkeitsspulen (z.B. > 4000 m/min., vorzugsweise > 6000 m/min beispielsweise bis ca. 10,000 m/min.) eine hoch abrasive Wirkung erzeugt. Das Beschichtungsmaterial, oder das Material des Körpers, falls auf eine Beschichtung verzichtet wird, muss daher hart und zäh sein. Geeignete Beschichtungsverfahren sind z.B. das galvanische Beschichten oder das Plasmabeschichten.
Der Fadenführer sollte möglichst massearm gebildet werden. Seine Länge wird daher möglichst kurz gehalten, wobei eine Verkürzung unterhalb einer gewissen Grenze durch die erforderliche Funktion verhindert wird. Der Körper 130 weist daher vorzugsweise eine geringe Dicke (vgl. der Dimension "t" in den Figuren 6 und 7) auf, d.h. rechtwinklig zur Ebene der Darstellung in den Figuren 11A bis 11C. Die bevorzugte Dicke des Körpers 130 liegt daher im Bereich 0,2 bis 1,5 mm, vorzugsweise ca. 0,6 mm.
Um die Reibung zwischen dem Faden und dem Körper 130 auf ein Minimum zu halten, kann der Körper 130 im Bereich des Schlitzes 135 Rundungen aufweisen oder lediglich über gebrochene Kanten verfügen.
Um den Fadenführer mit dem Arm sicher zu verbinden, kann ein zusätzliches Verbindungsmittel verwendet werden, z.B. ein Klebstoff oder eine Schraube. Die Verbindung kann während des Herstellens des Armes erzeugt werden d.h. der Fadenführer kann beim Zusammenstellen bzw. bilden des Armes darin integriert werden, oder der Fadenführer kann erst nachträglich mit dem Arm verbunden werden, d.h. nachdem der Arm selbst fertiggestellt worden ist.
Der Fadenführer kann derart in den Trägerarm eingebettet sein, dass er abgestützt ist. Damit wird vermieden, dass das dünne Keramikplättchen bricht. Die grössere Klebe- bzw. Verbindungsfläche sorgt zudem für eine gute Kräfteverteilung. Es ist nicht erfindungswesentlich, den Fadenführer separat zu bilden und am Arm zu befestigen. Ein Fadenführerschlitz könnte direkt im Arm selbst gebildet werden. Der erforderliche Schutz gegen Verschleiss könnte durch eine geeignete Beschichtung gewährleistet werden.
Am anderen Ende des Armes vom Fadenführer muss eine Verbindung mit der Antriebswelle des Motors erstellt werden. Diese Verbindung ist wichtig, weil die Fähigkeit des Motors, die Position des Fadenführers genau zu bestimmen, von der Genauigkeit der Übertragung der Bewegungen der Motorenwelle auf dem Arm abhängt. Auch in diesem Fall kommt vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung zustande. Fig. 12A zeigt einen Endteil 102A (vgl. Fig. 6), das eine durchgehende Bohrung 140 aufweist, um das freie Ende der Motorenwelle 44 aufzunehmen. Der Endteil der Welle 44 ist in diesem Fall einseitig angeschliffen, um eine Fläche 142 zu bilden. Eine Seitenwand 143 des Teils 102A hat eine Gewindebohrung (nicht speziell angedeutet) zum Aufnehmen einer Befestigungsschraube 144, wobei das innere Ende der Schraube fest gegen die Fläche 142 drückt bzw. in ein Loch (nicht gezeigt) im Wellenende hineinragt.
Fig. 12B zeigt eine ähnliche Variante, wobei auf das einseitige Schleifen vom Wellenende verzichtet wird. Die Schraube 144 arbeitet mit einer Gewindebohrung (Sackloch) oder Federnut im Wellenende zusammen. Fig. 12C zeigt ein Endteil 102B im Querschnitt. Dieser Teil ist mit einem sich verjüngenden Loch 145 versehen, um ein Kegelstumpf 146 am freien Ende der Welle 44 aufzunehmen. Eine Klemmschraube 147 klemmt den Endteil 142 auf dem Wellenende fest. Fig. 12D zeigt einen Endteil 102C mit einem bis zur Bohrung 140 durchgehenden Schlitz 150 zur Bildung zweier elastisch deformierbarer Schenkel 148 bzw. 149. Eine Zugschraube 151 kann vorgesehen werden, um die Schenkel gegeneinander zu drücken und dabei eine kraftschlüssige Verbindung mit dem in der Bohrung 140 aufgenommenen Wellenende zu erzeugen. Der Kraftschluss wird gegebenenfalls auf die Dauer nicht ausreichen. Er kann daher durch einen zusätzlichen Formschluss ergänzt werden, z.B. durch Längsrippen am Wellenende (nicht gezeigt), die in entsprechende Nuten im Endteil 102 eingreifen.
Das Endteil 102 weist vorzugsweise eine niedrige Massenträgheit auf. Es kann daher z.B. aus einer Leichtmetalllegierung (Al-Legierung) gebildet werden. Wie im Fall des Fadenführers, kann es beim Erstellen des Trägerarmes darin integriert oder nachträglich darin eingebunden werden, z.B. mittels Klebstoff.
Wie an verschiedenen Stellen in der Beschreibung erwähnt wurde, können mit einer Changierung nach der Erfindung mittels geeigneter Programmierung viele Packungsarten realisiert werden, die bis anhin nur durch eine mehr oder weniger grosse Anpassung der Maschine selbst (Austausch der Changierung) erzielt werden konnten. Beispiele sind:
  • die verschiedenen konventionellen Wicklungsarten (wilde Wicklung, Präzisionswicklung und Stufenpräzisionswicklung);
  • die verschiedenen konventionellen Packungsformen (zylindrisch, konisch, bikonisch..)
  • Hubänderungen, wie Hubverkürzung, Hubverlegung und "Hubatmung".
Der Begriff "Hubatmung" bezieht sich auf eine intermittierende bzw. periodische Verschiebung einer oder beider Umkehrpunkte eines Changierhubes. Das Prinzip ist dem Fachmann gut bekannt und es ist auch oft realisiert worden, allerdings normalerweise mittels erheblicher mechanischer Komplexitäten - siehe z.B. US 5,275,843; US 4,555,069, EP 27173 und EP 12 937. Die Fähigkeit der nun vorliegenden Changierung, die Hubcharakteristik für einzelne Lagen bzw. zumindest einzelne Schichten der Packung zu programmieren, ermöglicht nun das Realisieren einer Hubatmung auch in einem Hochgeschwindigkeitsspuler ohne einen mechanischen Eingriff in die normale Fadenführung.
Wichtig im Zusammenhang mit der Gestaltung der Maschine selbst ist ihr einfacher Aufbau, der aber auf dem optimalen Ausnutzen moderner Materialien (massenarmer Konstruktion) und Regelungsprinzipien (digitale Servoregler) beruht. Dadurch wird es möglich, den Fadenführer direkt mit dem Motor zu verbinden, so dass die Bewegungen des Rotors ohne Übersetzung auf den Fadenführer übertragen werden können, wodurch die hohen dynamischen Forderungen einer Changierung für einen Hochgeschwindigkeitsspuler trotzdem erfüllt werden können. Wichtig in diesem Zusammenhang ist das Fehlen "zusätzlicher" Reibungskräfte zwischen dem Fadenführer und einer "Fadenführerführung". Das Versehen bzw. Anbringen des Fadenführers an einen Träger (Arm), der selbst keine zusätzliche Führung erfordert (d.h. die erforderliche Steifigkeit bei niedrigem Massenträgheitsmoment aufweist) ermöglicht daher eine wesentliche Verbesserung der dynamischen Fähigkeiten des Systems.
Es ist trotzdem möglich, dass die genaue Einhaltung der vorgegebenen Umkehrpunktion (ohne die Verwendung eines "überdimensionierten Motors") zu Schwierigkeiten führen wird, sodass zumindest für gewisse Anwendungen z.B. mit einem Überschiessen der Umkehrpunkte gerechnet werden muss. In solchen Fällen kann der Fehler gemessen werden, weil die Winkelstellung des Armes bzw. seiner Halterung stets bekannt ist und die Motorensteuerung kann derart angeorndet werden, dass der Fehler soweit möglich durch eine Änderung der Hubcharakteristik ausgeglichen wird. Das Überschiessen mit Messen des Fehlers mit anschliessender Fehlerkompensation wird dementsprechend in den Ansprüchen als "Einhalten der vorgegebenen Umkehrpunkte" betrachtet.

Claims (19)

  1. Changierungsaggregat (2) mit einer drehbaren Halterung für einen Arm (7), einem Antrieb (8) zum Drehen der Halterung um eine vorgegebene Drehachse (D), einer programmierbaren Steuerung (12) für den Antrieb und einem Sensormittel (10,11) dessen Ausgangssignal von der Winkelstellung der Halterung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass Umkehrpunkte für die Drehbewegung der Halterung in der Steuerung (12) variabel festgelegt werden können und dass anhand der festgelegten Umkehrpunkte und der vom Sensormittel (10, 11) gelieferten Positionsangaben die Steuerung (12) in der Lage ist, den Antrieb (8) derart zu steuern, dass die Halterung hin und her zwischen den festgelegten Umkehrpunkten gedreht wird, wobei ein von der Halterung getragener Arm (7) zwischen entsprechenden Umkehrstellen (U1, U2) eines Changierbereiches hin- und hergeschwenkt wird.
  2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrpunkte innerhalb vorgegebener Bereiche variabel gewählt werden können.
  3. Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) ausserhalb des Changierbereiches zum Ausführen vorbestimmter Funktionen, z.B. Spulenwechsel, Fadenfangen, vom Motor (8) gesteuert bewegt werden kann.
  4. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) gemäss einem Polynom mindestens ersten Grades gebildet ist.
  5. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Armes (7) in Bewegungsrichtung eine grössere Dimension aufweist, als senkrecht dazu.
  6. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt über mindestens einen vorgegebenen Längsbereich des Armes (7) hohl ist.
  7. Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des hohlen Bereichs des Querschnitts des Armes (7) mit einem Füllstoff gefüllt ist, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist, als dasjenige der Wände des hohlen Bereichs.
  8. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) aus mehr als einem Teil besteht.
  9. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) am fadenführenden Ende mit einem auf einem tragenden Teil ein- oder angesetzten Fadenführelement (15) versehen ist, oder selbst als Fadenführer (7,15) gestaltet ist.
  10. Aggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenführelement (15) eine höhere Verschleissfestigkeit aufweist, als der tragende Querschnitt des Armes (7).
  11. Aggregat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der tragende Teil des Armes (7) als Hohlprofil oder in Sandwichbauweise, vorzugsweise mit Schalenteilen, gefertigt ist.
  12. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) mindestens teilweise aus einem Kohlenfaserverbundwerkstoff gefertigt ist.
  13. Aggregat nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche als Changiereinrichtung (2) einer Spulmaschine (1) für das Changieren des Fadens (F) entlang eines Hubes (H), dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) den Faden (F) auch ausserhalb des Hubes (H) für vorgegebene Funktionen führen kann.
  14. Aggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) den Antrieb (8) derart steuert, dass der Arm (7) zur Bildung innerhalb des Hubes (H) nach vorgegebenem Programm bewegt und für den Einzug und Spulenwechsel ausserhalb des Hubs (H) stillgesetzt werden kann.
  15. Aggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (7) ausserhalb des Hubs (H) an einer Stelle (A) für das Fangen des Fadens (F) durch ein Fangmesser oder einen Fangschlitz einer neuen Hülse (4) und an einer weiteren, sich näher an der Spule befindlichen Stelle (B) auf der Hülse (4) zur Bildung einer Fadenreserve, stillgesetzt werden kann.
  16. Aggregat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) den Aim (7) zur Bildung eines Endwulstes auf der fertigen Spule auch innerhalb des Hubes (H) stillsetzen kann.
  17. Aggregat nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für den Arm (7) zur optimierten Gestaltung der Spule ein variabler Drehwinkel als Umkehrpunkt gemäss der Steuerung (12) gewählt werden kann.
  18. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitlineal (6) für das Führen des changierenden Fadens (F) vorgesehen ist und, dass das Leitlineal (6) für das Führen des Fadens (F) innerhalb und ausserhalb des Hubes (H) je eine vorgegebene Form aufweist.
  19. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) für das Führen des Fadens (F) innerhalb und ausserhalb des Hubes (H) je ein vorgegebenes, dem Aufbau der Spule, (4.1) dem Einzug und dem Spulenwechsel entsprechendes Steuerprogramm aufweist.
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