EP1190974A2 - Spulmaschine für insbesondere empfindliches Spulgut - Google Patents

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EP1190974A2
EP1190974A2 EP01121322A EP01121322A EP1190974A2 EP 1190974 A2 EP1190974 A2 EP 1190974A2 EP 01121322 A EP01121322 A EP 01121322A EP 01121322 A EP01121322 A EP 01121322A EP 1190974 A2 EP1190974 A2 EP 1190974A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
winding machine
spindle
bending beam
tension
Prior art date
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Granted
Application number
EP01121322A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1190974A3 (de
EP1190974B1 (de
Inventor
Heinz Gernhardt
Helmut Rabe
Konrad Winkler
Jürgen Rom
Torsten Kaczorowski
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.)
Georg Sahm GmbH and Co KG
Original Assignee
Georg Sahm GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Georg Sahm GmbH and Co KG filed Critical Georg Sahm GmbH and Co KG
Publication of EP1190974A2 publication Critical patent/EP1190974A2/de
Publication of EP1190974A3 publication Critical patent/EP1190974A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1190974B1 publication Critical patent/EP1190974B1/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
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/40—Applications of tension indicators
    • 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
    • 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 invention relates to a winder for a charging device supplied, especially sensitive, rinsed material, with a driven winding spindle and a device to determine a voltage proportional to the tension in the winding material Signals to control the drive of the winding spindle, as well as with a traversing device.
  • the feeder is often not part of the winder, but becomes in the end area a manufacturing system upstream of the winding machine, e.g. B. a spinning plant, a finishing plant or the like. But there can also be a separate inlet with guide rollers the winding machine can be provided.
  • Under delicate ware e.g. thread or ribbon-shaped material understood, in particular Rinse material made of carbon fibers or glass fibers that are sensitive against bending and / or friction.
  • multiple changes of direction of the ware especially under large wrap angles and small radius can become an unacceptable Damage to the ware.
  • dancer arm devices such alternating bends of the winding material are typical.
  • a winding machine of the type described in the opening paragraph is known from DE 37 23 593 C1 known.
  • the winding machine has a winding spindle on, which is driven by an adjustable drive. On the A spindle is slipped onto the winding spindle, which is used for winding Rinse material.
  • the material to be wound is moved using a traversing device or another thread tail on the sleeve distributed laid.
  • Dancer arm device the one of the tension (tensile force) in the winding material proportional signal is determined and used to control the drive the winding spindle starts.
  • the known dancer arm arrangement has two stationary pulleys and one between them movable dancer arm. The winding material wraps around these three Pulley type rollers.
  • a change in Thread tension causes a movement of the dancer arm that follows Size and direction is detected.
  • This signal is called the manipulated variable used in a control loop, the drive motor so is influenced that the tension in the winding material back to its original Takes value.
  • the tension in the winding material itself generated by the dancer arm itself.
  • the Dancer arm via a spring force and / or a weight force affected.
  • the tension in the winding material generated in this way must on the other hand when winding up the drive motor of the winding spindle be applied or overcome. That from the drive motor
  • the torque delivered to the winding spindle depends on corresponding to the control voltage of the motor and the speed the engine characteristic. Torque control is available.
  • the speed of the winding spindle depends on the delivery speed of the ware and the diameter of the Spool forming coil.
  • EP 0 712 374 B1 describes a winding machine for one constant speed running thread known.
  • the dishwasher has a traversing device for back and forth movement of the thread across its direction. It is a winding spindle provided that is driven by a motor.
  • a dancer arm device made of two is also used here stationary pulleys and one on the dancer arm Pulley.
  • the items to be rinsed have several Deflection pulleys with sometimes considerable wrap angles in runs in opposite directions. So that the rinsed material with considerable bending stress, including alternate bending, and with corresponding frictional forces, which in particular in the case of sensitive items to be damaged or destroyed Rinse good can lead.
  • DE 29 05 713 C2 describes a device for measuring the Known tension of a running yarn with fixed yarn guides, which ensure a straight path of the running yarn.
  • the yarn is fed through a loading device a first fixed head thread guide and over intermediate devices to a second fixed Thread guide before it runs onto a traversing device and ultimately wound up on the driven winding spindle becomes.
  • the two fixed guides is a power transmission and a yarn deflection device assigned.
  • the power transmission has a yarn contact surface along which the yarn runs rubs and in this way a cantilever in time with the Bend deflection device. Via a strain gauge becomes the tension of the yarn at maximum deflection and measured at the zero crossing of the traversing device.
  • the device for determining the voltage in Spulgut at least two fixed guides. is disadvantageous in this winding machine that the material to be rewound several times and in considerable Way is claimed for friction, what with sensitive Rinse is not acceptable.
  • the invention has for its object a winding machine Provide the type described above, with which one of the Voltage in the winding material proportional signal for regulating the Drive of the winding machine under particularly gentle treatment of the ware is possible.
  • the invention is based on the idea that instead of the three in State of the art each used pulleys only one to provide only role and the tension in the winding material over a To determine movement of this single role. So is a signal Provided, which on the control device on the Drive motor of the winding spindle acts.
  • the only role is on a movable, in particular pivotable or bendable cantilever mounted.
  • the agility is on one very small area limited, of a different order lies than with the movement of a dancer arm. Realization a wrap on the single roll can not be waived. However, it is possible through enlargement of the diameter of the single roll to the bending radius increase so that the rinsed material is comparatively gentle and only in to bend in one direction on the roll.
  • the drive motor the winding spindle is no longer just deviations in the tension in the winding material, but determines only that Tension in the winding material.
  • the winding material runs from the single roll directly into the traversing device. This will become the laying triangle advantageously enlarged.
  • the facility for investigation one of the voltages in the winding material proportional signal comes with a comparatively small number of individual parts from and is compact and inexpensive to manufacture. Without too it is additional mechanical components, such as deflection rollers possible, different characteristics of voltage profiles to generate during a winding trip. Therefore, this is easy achievable because the thread tension alone from the drive motor the winding spindle is applied. So z. B. in the form of Software tables decreasing, increasing or constant Voltage values are stored that are easy and reproducible are available.
  • the in the limited area movable cantilever is designed as a bending beam or a Bending beam
  • the device for determining a at least one of the signals proportional to the voltage in the winding material Has sensor for detecting the deflection.
  • the cantilever is designed directly as a bending beam is, so that it is only necessary, the cantilever to be clamped on one side and a bend conveys the about the only role of running winding material.
  • the cantilever arm only as a lever arm acts and in turn connected to a bending beam stands, which is bent over the lever arm. That way it is possible, under appropriate installation conditions, the lever arm consciously enlarge.
  • the bending beam is equipped with a sensor Provide detection of the deflection.
  • the sensor can immediately be arranged on the bending beam or with the bending beam stay in contact. Strain gauges in particular come as sensors, but also force sensors, displacement sensors and the like in question.
  • the respective sensor can be used immediately be provided with an evaluation electronics, with the help of which Deflection into an electrical signal, especially one electrical voltage is transformed. The combination of the sensor with the evaluation electronics allows a small compact Construction.
  • the cantilever is designed as a balance beam and is stored, and that the device for determining at least one of the signals proportional to the voltage in the winding material a sensor for detecting the force of the ware on the only one Has role.
  • the balance beam can also be used as a control lever be trained. It is largely stiff and central or pivotally mounted off-center, around that of the ware the only role force exerted on the sensor. Strain gauges, force sensors can also be used here as sensors or the like.
  • the preferred embodiment of the cantilever is the bending beam, which is covered with strain gauges. It is without further possible, the bending beam at one end in the To store the frame of the winding machine clamped, for example in the middle area the cantilever to arrange the strain gauges and on free end to provide the only role. It makes sense the strain gauges in association with the bending plane of the Arrange the bending beam on the bending beam.
  • the bending beam can have a predetermined bending area in which the strain gauges are arranged.
  • a predetermined bending area can be designed as a weakening of the bending beam, especially about the elastic bending deformation at this point to make effective on which the strain gauges are arranged are. Since the bending beam is usually rod-cylindrical in shape has, the predetermined bending area by flattening with be flat surfaces on which the strain gauges are particularly easy and effective to apply.
  • the flexible beam can be bent in a housing tube be stored. Adjustable stops for limiting the Bendability is then provided in the housing tube.
  • the adjustable Stops can be realized by adjusting screws become.
  • the housing tube also provides protection for the Bending beams, the sensors and the evaluation electronics.
  • the winding machine has several winding heads, each with one Has drive spindle and one traversing device each, can the devices assigned to each of the winding heads for Determination of a signal proportional to the voltage in the winding material a single role in a separate machine unit be arranged.
  • the facilities with the only one Roles are then relative in the separate machine unit far from the traversing device of each winding head arranged so that the laying triangle is particularly long and the voltage differences in the Spulgut become small.
  • the winding machine 1 shows the essential parts of a winding machine 1.
  • the winding machine 1 has a machine frame 2, which carries a front panel 3.
  • In the front panel 3 is one Spool spindle 4 rotatably mounted in a known manner extends through the front panel 3 and is free to the outside ends.
  • the winding spindle 4 is driven by a drive motor driven, which is not shown for the sake of clarity is.
  • the winding spindle 4 can be pivoted to a limited extent about a bearing 5 stored. To enable this pivoting movement is in the Front plate 3, an elongated hole 6 is provided.
  • On the winding spindle 4 a sleeve 7 is slipped on, onto which the material to be wound 8 is wound becomes.
  • the solid line is the beginning of the Winding process, that is, the winding travel.
  • double dotted dashed lines is the position of the Drive spindle 4 with the winding formed at the end of Indication of winding trip.
  • a rotatable contact roller 9 mounted in a fixed position.
  • the sleeve 7 on the winding spindle 4 is at the beginning of the winding trip on the circumference the contact roller 9. This contact is made during the winding trip through the surface of the winding of the winding material 8 replaced.
  • the contact roller 9 and in particular the winding spindle 4 is assigned a traversing device 10, with the aid of which in a known manner, the ware 8 is laid over the length of the sleeve 7 becomes.
  • the winding material 8 is the winding machine 1 via a loading device 11 fed in the direction of arrow 12.
  • the Feeding device 11 is not part of the Spooling machine 1 but sits at the end, for example Production unit for the winding material 8, with which the winding material 8 is continuously fed to the winding machine 1. But it is also possible, the loading device 11 in the area of Arrange winder 1.
  • the loading device 11 here consists of two rolls or rollers leading the material to be wound 8 with which the winding material 8 is guided without changing direction.
  • the device 14 has a cantilever arm 15, which is essentially is designed as a cylindrical axis.
  • the cantilever arm 15 is at one end, the machine unit 13 facing firmly clamped and supported on its cantilever End of a roll 16, over which the material to be wound 8 is passed.
  • the Roll 16 represents the only roll or deflection point for that Rinse material between the feed device 11 and the traversing device 10.
  • the cantilever arm 15 with the roller 16 is relative to the loading device 11 and the traversing device 10 arranged and positioned so that the ware 8th the roller 16 in a corresponding wrap angle wraps.
  • the roller 16 is freely rotatable on the cantilever arm 15 stored in order to deflect the winding material 8 as gently as possible.
  • the Spulgut 8 is inevitable here a bending stress exposed. However, this is about the opposite to normal dancer arm arrangements only one bend after one Side, but not an alternate bend.
  • the Diameter of the roller 16 chosen to be comparatively large Keep bending stress small.
  • the ware 8 bends the cantilever 15 with the one sitting on it Roll 16 in the direction of arrow 17, which acts as a bisector between those running on and off the roll 16 Spulgut results.
  • the device 14 with the roller 16 replaces the known dancer arm arrangement from the prior art, consisting of two stationary arranged pulleys and a movable, on the dancer arm arranged role exists. It can be seen that the Subject to registration, the two deflection rollers were eliminated and the ware are free from alternating bending stress remains.
  • the arrangement of the device 14 on a separate Machine unit 13 provides the possibility of removal between the traversing device 10 and the device 14 as large as possible to make the laying triangle large. But it is also possible to use the device 14 in one to arrange other area of the machine frame 2.
  • the device 14 for determining a of the voltages in the winding material 8 proportional signal for control the drive of the winding spindle 4 works differently than known dancer arm devices. While using a The tension in the winding material 8 through the dancer arm is generated, which is loaded by springs, weights or the like and the drive motor of the winding spindle 4 only differences the Equalizing tension, the application and provision takes place the tension in the winding material 8 in the subject of the application alone the drive motor of the winding spindle 4.
  • the only roller 16 of the Subject of registration also fulfills the functions of the two Deflection rollers in the prior art.
  • the tension in the winding material 8 is in the prior art between the two pulleys generated.
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 taking into account the direction of arrow 17.
  • the Facility 14 illustrates.
  • the device 14 has the cantilevered cantilever 15 in the form of a bending beam 18 on.
  • the bending beam 18 is at one end 19 mounted clamped in a housing tube 20.
  • the casing tube 20 is in turn mounted on the machine unit 13. So that will one end 20 of the bending beam 18 held so fixed that the other end 21 of the bending beam 18 projects freely. In the area this end 21, the roller 16 is freely rotatable.
  • the Bending beam 18 has a predetermined bending area in its central area 22 on.
  • the predetermined bending area 22 is flattened and tapering of the bending beam 18.
  • the bending beam has a plate-shaped part 23 with planes Surfaces on which e.g. B. strain gauges 24 are arranged are a sensor 25 for detecting the deflection of the Form bending beam 18 due to the tension in the winding material 8. in the Area of the end 19 of the bending beam 18 or at least in An evaluation electronics 26 is provided with housing tube 20 whose help via a cable 27 that the bending of the bending beam 18 corresponding voltage signal of the not shown Control device for driving the winding spindle 4 supplied becomes.
  • the housing tube 20 carries adjustable stops 28 for the Limitation of the bendability of the bending beam 18 in the direction of arrow 17.
  • the adjustable stops 28 can be as Adjusting screws should be formed.
  • a seal 29 against that Penetration of dust and other foreign bodies into the interior of the housing tube 20 is provided.
  • FIG. 3 shows a winding machine 1, on the machine frame 2 thereof five winding heads 30 are arranged.
  • Each winding head 30 is like this formed, as already described with reference to FIG. 1 has been.
  • a separate machine unit 13 is provided here, on which each assigned to a winding head 30 Means 14 are arranged together.
  • the each Laying triangles formed are of different sizes. This is not disadvantageous, however, since even the smallest installation triangle still has a considerable length, so that voltage changes negligible in the winding material 8 due to the laying are. These changes in tension are so small that they are conscious be damped by the control device for driving the Spool spindle 4 does not respond to such voltage changes.
  • the cantilever arm 15 is here designed as a balance beam 31.
  • the balance beam 31 adjusts stiff component which, for example, in its central region in a bearing 32 can be pivoted to a limited extent is stored.
  • the associated sensor 25 is here as a force sensor 33 formed and arranged within the machine unit 13. The force sensor 33 measures the one that arises at its location Force of the balance beam 31, which is caused by the winding material 8 is exerted on the reel 16 during the winding travel.

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
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  • Winding Of Webs (AREA)

Abstract

Eine Spulmaschine (1) für über eine Beschickungseinrichtung (11) zugeführtes, insbesondere empfindliches Spulgut (8), weist eine angetriebene Spulspindel (4) und eine Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut (8) proportionalen Signals zur Regelung des Antriebes der Spulspindel (4), sowie eine Changiereinrichtung (10) auf. Die Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals weist eine einzige Rolle (16) auf, die auf einem in einem begrenzten Bereich beweglichen Kragarm (15) angeordnet ist und über die das Spulgut (8) zwischen der Beschickungseinrichtung (11) und der Changiereinrichtung (10) unter Vermeidung weiterer Umlenkrollen direkt geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine für über eine Beschikkungseinrichtung zugeführtes, insbesondere empfindliches Spulgut, mit einer angetriebenen Spulspindel und einer Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals zur Regelung des Antriebes der Spulspindel, sowie mit einer Changiereinrichtung. Die Beschickungseinrichtung ist oft nicht Bestandteil der Spulmaschine, sondern wird im Endbereich einer der Spulmaschine vorgeschalteten Herstellungsanlage, z. B. einer Spinnanlage, einer Veredelungsanlage o. dgl. verwirklicht. Es kann aber auch ein gesonderter Einlauf mit Führungsrollen an der Spulmaschine vorgesehen sein. Unter empfindlichem Spulgut wird z.B. faden- oder bandförmiges Material verstanden, insbesondere Spulgut aus Kohlefasern oder Glasfasern, das empfindlich gegen Biegung und/oder Reibung ist. Insbesondere mehrfache Richtungsänderungen des Spulgutes, zumal unter großen Umschlingungswinkeln und unter kleinem Radius können zu einer nicht akzeptablen Schädigung des Spulgutes führen. Für bekannte Tänzerarmeinrichtungen sind solche Wechselbiegungen des Spulgutes typisch.
Eine Spulmaschine der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 37 23 593 C1 bekannt. Die Spulmaschine weist eine Spulspindel auf, die über einen regelbaren Antrieb angetrieben wird. Auf die Spulspindel wird eine Hülse aufgesteckt, die das aufzuwickelnde Spulgut aufnimmt. Das Spulgut wird mit Hilfe einer Changiereinrichtung oder eines sonstigen Fadenleitwerkes auf der Hülse verteilt verlegt. Vor der Changiereinrichtung befindet sich eine Tänzerarmeinrichtung, die ein der Spannung (Zugkraft) im Spulgut proportionales Signal ermittelt und zur Regelung des Antriebes der Spulspindel einsetzt. Die bekannte Tänzerarmanordnung weist zwei ortsfest angeordnete Umlenkrollen und zwischen diesen einen beweglichen Tänzerarm auf. Das Spulgut umschlingt diese drei Rollen nach Art einer Flaschenzuganordnung. Eine Änderung der Fadenspannung bewirkt eine Bewegung des Tänzerarms, die nach Größe und Richtung erfaßt wird. Dieses Signal wird als Stellgröße in einem Regelkreis eingesetzt, wobei der Antriebsmotor so beeinflußt wird, daß die Spannung im Spulgut wieder ihren ursprünglichen Wert einnimmt. Die Spannung im Spulgut wird ansich durch den Tänzerarm selbst erzeugt. Zu diesem Zweck ist der Tänzerarm über eine Federkraft und/oder eine Gewichtskraft beeinflußt. Die auf diese Weise erzeugte Spannung im Spulgut muß andererseits beim Aufspulen von dem Antriebsmotor der Spulspindel aufgebracht bzw. überwunden werden. Das vom Antriebsmotor abgegebene Drehmoment auf die Spulspindel ist abhängig von der Steuerspannung des Motors und von der Drehzahl entsprechend der Motorkennlinie. Es liegt eine Drehmomentenregelung vor. Die Drehzahl der Spulspindel ist abhängig von der Liefergeschwindigkeit des Spulgutes und von dem Durchmesser der sich auf der Spulspindel bildenden Spule.
Aus der EP 0 712 374 B1 ist eine Spulmaschine für einen mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Faden bekannt. Die Spulmaschine besitzt eine Changiereinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Fadens quer zu seiner Laufrichtung. Es ist eine Spulspindel vorgesehen, die über einen Motor angetrieben wird. Als Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannungen im Spulgut proportionalen Signals dient auch hier eine Tänzerarmeinrichtung aus zwei ortsfesten Umlenkrollen und einer auf dem Tänzerarm gelagerten Umlenkrolle. Nachteilig ist auch hier, daß das Spulgut mehrere Umlenkrollen mit zum Teil beträchtlichen Umschlingungswinkeln in gegenläufigen Richtungen umläuft. Damit wird das Spulgut mit erheblicher Biegebeanspruchung, auch Wechselbiegung, und mit entsprechenden Reibungskräften beaufschlagt, was insbesondere bei empflindlichem Spulgut zur Schädigung oder Zerstörung des Spulgutes führen kann.
Aus der DE 29 05 713 C2 ist eine Vorrichtung zum Messen der Spannung eines laufenden Garnes mit festen Garnführungen bekannt, die einen geraden Laufweg des laufenden Garnes gewährleisten. Das Garn gelangt über eine Beschickungseinrichtung zu einem ersten fest angeordneten Kopffadenführer sowie über zwischengeschaltete Einrichtungen zu einem zweiten fest angeordneten Fadenführer, bevor es auf eine Changiereinrichtung läuft und letztlich auf der angetriebenen Spulspindel aufgewickelt wird. Den beiden festen Führungen ist ein Kraftübertrager und eine Garnauslenkeinrichtung zugeordnet. Der Kraftübertrager weist eine Garnberührungsfläche auf, an der das Garn entlang reibt und auf diese Art und Weise einen Kragarm im Takt der Garnauslenkeinrichtung verbiegt. Über eine Dehnungsmeßeinrichtung wird die Spannung des Garns bei maximaler Auslenkung und im Nulldurchgang der Changiereinrichtung gemessen. Aber auch hier weist die Einrichtung zur Ermittlung der Spannung im Spulgut mindestens zwei ortsfeste Führungen auf. nachteilig ist bei dieser Spulmaschine, daß das Spulgut mehrfach und in erheblicher Weise auf Reibung beansprucht wird, was bei empfindlichem Spulgut nicht akzeptabel ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulmaschine der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit der ein der Spannung im Spulgut proportionales Signal zur Regelung des Antriebes der Spulmaschine unter besonders schonender Behandlung des Spulgutes möglich ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht daß die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals eine einzige Rolle aufweist, die auf einem in einem begrenzten Bereich beweglichen Kragarm angeordnet ist und über die das Spulgut zwischen der Beschickungseinrichtung und der Changiereinrichtung unter Vermeidung weiterer Umlenkrollen direkt geführt ist.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, anstelle der drei im Stand der Technik jeweils eingesetzten Umlenkrollen nur eine einzige Rolle vorzusehen und die Spannung im Spulgut über eine Bewegung dieser einzigen Rolle zu ermitteln. So wird ein Signal bereitgestellt, welches über die Regeleinrichtung auf den Antriebsmotor der Spulspindel einwirkt. Die einzige Rolle ist auf einem beweglichen, insbesondere verschwenkbaren oder verbiegbaren Kragarm gelagert. Die Beweglichkeit ist auf einen sehr kleinen Bereich begrenzt, der in anderer Größenordnung liegt als bei der Bewegung eines Tänzerarms. Auf die Verwirklichung einer Umschlingung an der einzigen Rolle kann dabei nicht verzichtet werden. Jedoch ist es möglich, durch Vergrößerung des Durchmessers der einzigen Rolle den Biegeradius zu erhöhen, um so das Spulgut vergleichsweise schonender und nur in einer Richtung an der Rolle zu biegen. Die beiden im Stand der Technik bekannten ortsfest angeordneten Umlenkrollen oder - führungen entfallen als gesonderte Elemente. Ihre Funktionen werden von anderen Einrichtungen übernommen. Die einzige Rolle ist unmittelbar zwischen dem Ende der Beschickungseinrichtung und der Changiereinrichtung angeordnet, d. h. zwischen diesen genannten Führungspunkten sind keine weiteren Umlenkrollen vorgesehen, die das Spulgut belasten würden. Im Stand der Technik wird die Spannung im Spulgut zwischen den beiden Umlenkrollen erzeugt. Beim Anmeldungsgegenstand wird die Spannung im Spulgut zwischen der einzigen Rolle und der Spulspindel erzeugt. Die Spannung im Spulgut wird nicht mehr durch den Tänzerarm, sondern durch den Antrieb der Spulspindel bewirkt. Der Antriebsmotor der Spulspindel gleicht also nicht mehr nur Abweichungen in der Spannung im Spulgut aus, sondern bestimmt allein die Spannung im Spulgut. Das Spulgut läuft von der einzigen Rolle direkt in die Changiereinrichtung ein. Damit wird das Verlegedreieck vorteilhaft vergrößert. Die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannungen im Spulgut proportionalen Signals kommt mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Einzelteilen aus und ist damit kompakt und kostengünstig herstellbar. Auch ohne zusätzliche mechanische Bauteile, wie Umlenkrollen, ist es möglich, verschiedene Charakteristika von Spannungsverläufen während einer Spulreise zu erzeugen. Dies ist deshalb einfach erreichbar, weil die Fadenspannung allein von dem Antriebsmotor der Spulspindel aufgebracht wird. So können z. B. in Form von Softwaretabellen abnehmende, zunehmende oder gleichbleibende Spannungswerte hinterlegt werden, die leicht und reproduzierbar abrufbar sind. Da das Spulgut nur noch eine einzige Rolle umschlingt, wird die Biegebeanspruchung des Spulgutes und die Reibungskräfte erheblich reduziert. Die Bewegung der einzigen Rolle am freien Ende des Kragarms beträgt nur wenige Zehntel Millimeter, d. h. der Umschlingungswinkel des Spulgutes an der einzigen Rolle ändert sich nur unwesentlich und die Einlaufgeometrie des Spulgutes bleibt während der gesamten Spulreise nahezu konstant.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der in dem begrenzten Bereich bewegliche Kragarm als Biegebalken ausgebildet ist oder einen Biegebalken aufweist, und die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals zumindest einen Sensor zur Erfassung der Durchbiegung aufweist. Es besteht die Möglichkeit, daß der Kragarm unmittelbar als Biegebalken ausgebildet ist, so daß es lediglich erforderlich ist, den Kragarm einseitig eingespannt zu lagern und einer Biegung vermittelt des über die einzige Rolle laufenden Spulgutes zu nutzen. Es ist aber auch möglich, daß der Kragarm gleichsam nur als Hebelarm fungiert und seinerseits mit einem Biegebalken in Verbindung steht, der über den Hebelarm verbogen wird. Auf diese Weise ist es möglich, bei entsprechenden Einbaubedingungen den Hebelarm bewußt zu vergrößern. Der Biegebalken ist mit einem Sensor zur Erfassung der Durchbiegung versehen. Der Sensor kann unmittelbar auf dem Biegebalken angeordnet sein oder aber mit dem Biegebalken in Kontakt stehen. Als Sensoren kommen insbesondere Dehnungsmeßstreifen, aber auch Kraftsensoren, Wegsensoren und dergleichen in Frage. Der jeweilige Sensor kann unmittelbar mit einer Auswerteelektronik versehen sein, mit deren Hilfe die Durchbiegung in ein elektrisches Signal, insbesondere eine elektrische Spannung umgeformt wird. Die Kombination des Sensors mit der Auswerteelektronik erlaubt eine kleine kompakte Bauweise.
Es ist aber auch möglich, daß der Kragarm als Waagebalken ausgebildet und gelagert ist, und daß die Einrichtung zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals zumindest einen Sensor zur Erfassung der Kraft des Spulgutes auf die einzige Rolle aufweist. Der Waagebalken kann auch als Steuerhebel ausgebildet sein. Er ist weitgehend steif gestaltet und mittig oder außermittig schwenkbar gelagert, um die von dem Spulgut auf die einzige Rolle ausgeübte Kraft auf den Sensor zu übertragen. Als Sensoren können auch hier Dehnungsmeßstreifen, Kraftsensoren oder dgl. eingesetzt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform des Kragarms ist jedoch der Biegebalken, der mit Dehnungsmeßstreifen belegt ist. Es ist ohne weiteres möglich, den Biegebalken an seinem einen Ende im Gestell der Spulmaschine eingespannt zu lagern, etwa im Mittelbereich des Kragarms die Dehnungsmeßstreifen anzuordnen und am freien Ende die einzige Rolle vorzusehen. Dabei ist es sinnvoll, die Dehnungsmeßstreifen in Zuordnung zu der Biegeebene des Biegebalkens auf dem Biegebalken anzuordnen.
Der Biegebalken kann einen Sollbiegebereich aufweisen, in dem die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Ein solcher Sollbiegebereich kann als Schwächung des Biegebalkens ausgebildet sein, um die elastische Biegeverformung an dieser Stelle besonders wirksam zu machen, an der die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Da der Biegebalken in aller Regel stabzylindrische Formen aufweist, kann der Sollbiegebereich durch Abflachungen mit ebenen Flächen versehen sein, auf denen die Dehnungsmeßstreifen besonders einfach und wirksam aufbringbar sind.
Der begrenzt biegbare Biegebalken kann in einem Gehäuserohr gelagert sein. Einstellbare Anschläge für die Begrenzung der Verbiegbarkeit sind dann im Gehäuserohr vorgesehen. Die einstellbaren Anschläge können durch Einstellschrauben verwirklicht werden. Das Gehäuserohr bietet gleichzeitig einen Schutz für den Biegebalken, die Sensoren und die Auswertelektronik.
Wenn die Spulmaschine mehrere Spulköpfe jeweils mit je einer Antriebsspindel und je einer Changiereinrichtung aufweist, können die jedem der Spulköpfe zugeordneten Einrichtungen zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals je einer einzige Rolle in einer separaten Maschineneinheit zusammengefasst angeordnet sein. Die Einrichtungen mit der einzigen Rolle sind dann in der separaten Maschineneinheit relativ weit von der Changiereinrichtung jedes Spulkopfes entfernt angeordnet, so daß das Verlegedreieck besonders lang wird und die durch das Verlegen entstehenden Spannungsdifferenzen im Spulgut klein werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematisierte Seitenansicht der Spulmaschine,
Fig. 2
einen Schnitt durch den Sensor gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3
eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch an einer Spulmaschine mit 5 Spulköpfen, und
Fig. 4
eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, jedoch mit einem einen Waagebalken aufweisenden Sensor.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile einer Spulmaschine 1 dargestellt. Die Spulmaschine 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, welches eine Frontplatte 3 trägt. In der Frontplatte 3 ist eine Spulspindel 4 drehbar gelagert, die sich in bekannter Weise durch die Frontplatte 3 hindurcherstreckt und nach außen frei endet. Die Spulspindel 4 wird durch einen Antriebsmotor angetrieben, der der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Spulspindel 4 ist um ein Lager 5 begrenzt schwenkbar gelagert. Zur Ermöglichung dieser Schwenkbewegung ist in der Frontplatte 3 ein Langloch 6 vorgesehen. Auf die Spulspindel 4 wird eine Hülse 7 aufgesteckt, auf der das Spulgut 8 aufgespult wird. In durchgezogener Linienführung ist der Beginn des Aufspulvorganges, also der Spulreise, dargestellt. In doppelt gepunkteter gestrichelter Linienführung ist die Stellung der Antriebsspindel 4 mit dem sich gebildeten Wickel am Ende der Spulreise angedeutet.
Im Bereich der Frontplatte 3 ist in Zuordnung zu der Spulspindel 4 eine drehbare Kontaktwalze 9 ortsfest gelagert. Die Hülse 7 auf der Spulspindel 4 liegt zu Beginn der Spulreise am Umfang der Kontaktwalze 9 an. Dieser Kontakt wird während der Spulreise durch die Oberfläche des sich bildenden Wickels des Spulgutes 8 ersetzt. Der Kontaktwalze 9 und insbesondere der Spulspindel 4 ist eine Changiereinrichtung 10 zugeordnet, mit deren Hilfe in bekannter Weise das Spulgut 8 über die Länge der Hülse 7 verlegt wird.
Das Spulgut 8 wird der Spulmaschine 1 über eine Beschickungseinrichtung 11 in Richtung des Pfeiles 12 zugeführt. Die Beschickungseinrichtung 11 ist hier nicht Bestandteil der Spulmaschine 1 sondern sitzt am Ende beispielsweise einer Herstellungseinheit für das Spulgut 8, mit der das Spulgut 8 kontinuierlich der Spulmaschine 1 zugeführt wird. Es ist aber auch möglich, die Beschickungseinrichtung 11 im Bereich der Spulmaschine 1 anzuordnen. Die Beschickungseinrichtung 11 besteht hier aus zwei das Spulgut 8 führenden Walzen oder Rollen mit denen das Spulgut 8 ohne Richtungsänderung geführt wird.
Auf einer gesonderten Maschineneinheit 13, die auch auf dem Maschinengestell 2 gelagert ist, ist eine Einrichtung 14 zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut 8 proportionalen Signals zur Regelung des Antriebes der Spulspindel 4 vorgesehen. Die Einrichtung 14 weist einen Kragarm 15 auf, der im wesentlichen als zylinderförmige Achse ausgebildet ist. Der Kragarm 15 ist an seinem einen, der Maschineneinheit 13 zugekehrten Ende fest eingespannt gelagert und trägt an seinem frei auskragenden Ende eine Rolle 16, über die das Spulgut 8 geleitet wird. Die Rolle 16 stellt die einzigste Rolle bzw. Umlenkstelle für das Spulgut zwischen der Beschickungseinrichtung 11 und der Changiereinrichtung 10 dar. Der Kragarm 15 mit der Rolle 16 ist relativ zu der Beschickungseinrichtung 11 und der Changiereinrichtung 10 so angeordnet und positioniert, daß das Spulgut 8 die Rolle 16 in einem entsprechenden Umschlingungswinkel umschlingt. Die Rolle 16 ist an dem Kragarm 15 frei drehbar gelagert, um das Spulgut 8 möglichst schonend umzulenken. Das Spulgut 8 wird hier unvermeidbar einer Biegebeanspruchung ausgesetzt. Es handelt sich jedoch hierbei - etwa im Gegensatz zu normalen Tänzerarmanordnungen nur um eine Biegung nach einer Seite, nicht aber um eine Wechselbiegung. Darüberhinaus ist der Durchmesser der Rolle 16 vergleichsweise groß gewählt, um die Biegebeanspruchung klein zu halten. Während der Spulreise verbiegt das Spulgut 8 den Kragarm 15 mit der daraufsitzenden Rolle 16 in Richtung des Pfeiles 17, die sich als Winkelhalbierende zwischen den auf die Rolle 16 auflaufenden und ablaufenden Spulgut ergibt.
Die Einrichtung 14 mit der Rolle 16 ersetzt die bekannte Tänzerarmanordnung aus dem Stand der Technik, die aus zwei ortsfest angeordneten Umlenkrollen und einer beweglichen, auf dem Tänzerarm angeordneten Rolle besteht. Es ist erkennbar, daß beim Anmeldungsgegenstand die beiden Umlenkrollen in Wegfall gekommen sind und das Spulgut frei von einer Wechselbiegebeanspruchung bleibt. Die Anordnung der Einrichtung 14 auf einer gesonderten Maschineneinheit 13 erbringt die Möglichkeit, die Entfernung zwischen der Changiereinrichtung 10 und der Einrichtung 14 möglichst groß zu wählen, um das Verlegedreieck groß zu gestalten. Es ist aber auch möglich, die Einrichtung 14 in einem sonstigen Bereich des Maschinengestells 2 anzuordnen.
Es ist erkennbar, daß die Einrichtung 14 zur Ermittlung eines der Spannungen im Spulgut 8 proportionalen Signals zur Regelung des Antriebs der Spulspindel 4 grundsätzlich anders arbeitet als bekannte Tänzerarmeinrichtungen. Während bei Verwendung eines Tänzerarmes die Spannung im Spulgut 8 durch den Tänzerarm erzeugt wird, der durch Federn, Gewichte oder dgl. belastet ist und der Antriebsmotor der Spulspindel 4 nur Differenzen der Spannung ausgleicht, erfolgt die Aufbringung und Bereitstellung der Spannung im Spulgut 8 beim Anmeldungsgegenstand allein über den Antriebsmotor der Spulspindel 4. Die einzige Rolle 16 des Anmeldungsgegenstandes erfüllt auch die Funktionen der beiden Umlenkrollen im Stand der Technik. Die Spannung im Spulgut 8 wird im Stand der Technik zwischen den beiden Umlenkrollen erzeugt. Beim Anmeldungsgegenstand wird die Spannung im Spulgut zwischen der Spulspindel 4 und der Rolle 16 erzeugt. Beim Stand der Technik entsteht das Verlegedreieck zwischen der der Changiereinrichtung vorgeordneten letzten Umlenkrolle der Tänzerarmeinrichtung und der Changiereinrichtung. Beim Anmeldungsgegenstand entsteht das Verlegedreieck zwischen der einzigen Rolle 16 und der Changiereinrichtung 10.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1 unter Berücksichtigung der Richtung des Pfeiles 17. Es ist die Einrichtung 14 verdeutlicht. Die Einrichtung 14 weist den zylinderförmig ausgebildeten Kragarm 15 in Form eines Biegebalkens 18 auf. Der Biegebalken 18 ist an seinem einen Ende 19 in einem Gehäuserohr 20 eingespannt gelagert. Das Gehäuserohr 20 ist seinerseits an der Maschineneinheit 13 gelagert. Damit wird das eine Ende 20 des Biegebalkens 18 so fixiert gehalten, daß das andere Ende 21 des Biegebalkens 18 frei auskragt. Im Bereich dieses Endes 21 ist die Rolle 16 frei drehbar gelagert. Der Biegebalken 18 weist in seinem Mittelbereich einen Sollbiegebereich 22 auf. Der Sollbiegebereich 22 ist durch Abflachungen und Verjüngungen des Biegebalkens 18 gebildet. An dieser Stelle besitzt der Biegebalken einen plattenförmigen Teil 23 mit ebenen Oberflächen, auf denen z. B. Dehnungsmeßstreifen 24 angeordnet sind, die einen Sensor 25 zur Erfassung der Durchbiegung des Biegebalkens 18 infolge der Spannung im Spulgut 8 bilden. Im Bereich des Endes 19 des Biegebalkens 18 oder jedenfalls im Gehäuserohr 20 ist eine Auswerteelektronik 26 vorgesehen, mit deren Hilfe über ein Kabel 27 das der Durchbiegung des Biegebalkens 18 entsprechende Spannungssignal der nicht dargestellten Regeleinrichtung für den Antrieb der Spulspindel 4 zugeführt wird.
Das Gehäuserohr 20 trägt einstellbare Anschläge 28 für die Begrenzung der Verbiegbarkeit des Biegebalkens 18 in Richtung des Pfeiles 17. Die einstellbaren Anschläge 28 können als Einstellschrauben ausgebildet sein. Im vorderen Endbereich des Gehäuserohres 20 ist weiterhin eine Dichtung 29 gegen das Eindringen von Staub und sonstigen Fremdkörpern in das Innere des Gehäuserohres 20 vorgesehen.
Fig. 3 zeigt eine Spulmaschine 1, auf deren Maschinengestell 2 fünf Spulköpfe 30 angeordnet sind. Jeder Spulkopf 30 ist so ausgebildet, wie dies anhand von Fig. 1 bereits beschrieben wurde. Es ist hier eine gesonderte Maschineneinheit 13 vorgesehen, auf der die jeweils einem Spulkopf 30 zugeordneten Einrichtungen 14 zusammengefaßt angeordnet sind. Die jeweils gebildeten Verlegedreiecke sind zwar unterschiedlich groß. Dies ist jedoch nicht nachteilig, da selbst das kleinste Verlegedreieck noch eine erhebliche Länge besitzt, so daß Spannungsänderungen im Spulgut 8 infolge des Verlegens vernachlässigbar sind. Diese Spannungsänderungen sind so klein, daß sie bewußt gedämpft werden, indem die Regeleinrichtung für den Antrieb der Spulspindel 4 auf solche Spannungsänderungen nicht reagiert.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 14 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 2. Der Kragarm 15 ist hier als Waagebalken 31 ausgebildet. Der Waagebalken 31 stellt ein steif ausgebildetes Bauteil dar, welches beispielsweise in seinem Mittelbereich in einem Lager 32 begrenzt schwenkbar gelagert ist. Der zugehörige Sensor 25 ist hier als Kraftsensor 33 ausgebildet und innerhalb der Maschineneinheit 13 angeordnet. Der Kraftsensor 33 mißt die an seiner Anordnungsstelle entstehende Kraft des Waagebalkens 31, die durch das Spulgut 8 während der Spulreise auf die Rolle 16 ausgeübt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Spulmaschine
2
Maschinengestell
3
Frontplatte
4
Spulspindel
5
Lager
6
Langloch
7
Hülse
8
Spulgut
9
Kontaktwalze
10
Changiereinrichtung
11
Beschickungseinrichtung
12
Pfeil
13
Maschineneinheit
14
Einrichtung
15
Kragarm
16
Rolle
17
Pfeil
18
Biegebalken
19
Ende
20
Gehäuserohr
21
Ende
22
Sollbiegebereich
23
plattenförmiger Teil
24
Dehnungsmeßstreifen
25
Sensor
26
Auswerteelektronik
27
Kabel
28
Anschlag
29
Dichtung
30
Spulkopf
31
Waagebalken
32
Lager
33
Kraftsensor

Claims (7)

  1. Spulmaschine (1) für über eine Beschickungseinrichtung (11) zugeführtes, insbesondere empfindliches Spulgut (8), mit einer angetriebenen Spulspindel (4) und einer Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut (8) proportionalen Signals zur Regelung des Antriebes der Spulspindel (4), sowie mit einer Changiereinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut proportionalen Signals eine einzige Rolle (16) aufweist, die auf einem in einem begrenzten Bereich beweglichen Kragarm (15) angeordnet ist und über die das Spulgut (8) zwischen der Beschickungseinrichtung (11) und der Changiereinrichtung (10) unter Vermeidung weiterer Umlenkrollen direkt geführt ist.
  2. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem begrenzten Bereich bewegliche Kragarm (15) als Biegebalken (18) ausgebildet ist oder einen Biegebalken aufweist, und daß die Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut (8) proportionalen Signals zumindest einen Sensor (25) zur Erfassung der Durchbiegung aufweist.
  3. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragarm (15) als Waagebalken (31) ausgebildet und gelagert ist, und daß die Einrichtung (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut (8) proportionalen Signals zumindest einen Sensor (25) zur Erfassung der Kraft des Spulgutes (8) auf die einzige Rolle (16) aufweist.
  4. Spulmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegebalken (18) mit Dehnungsmeßstreifen (24) belegt ist.
  5. Spulmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegebalken (18) einen Sollbiegebereich (22) aufweist, in dem die Dehnungsmeßstreifen (24) angeordnet sind.
  6. Spulmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der begrenzt biegbare Biegebalken (18) in einem Gehäuserohr (20) gelagert ist, und daß einstellbare Anschläge (28) für die Begrenzung der Verbiegbarkeit im Gehäuserohr (20) vorgesehen sind.
  7. Spulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulmaschine (1) mehrere Spulköpfe jeweils mit je einer Antriebsspindel (4) und je einer Changiereinrichtung (10) aufweist, und daß die jedem Spulkopf zugeordneten Einrichtungen (14) zur Ermittlung eines der Spannung im Spulgut (8) proportionalen Signals je einer einzige Rolle (16) in einer separaten Maschineneinheit (13) zusammengefasst angeordnet sind.
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