EP1925580B1 - Winding machine - Google Patents

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EP1925580B1
EP1925580B1 EP07022446A EP07022446A EP1925580B1 EP 1925580 B1 EP1925580 B1 EP 1925580B1 EP 07022446 A EP07022446 A EP 07022446A EP 07022446 A EP07022446 A EP 07022446A EP 1925580 B1 EP1925580 B1 EP 1925580B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
actuator
winding
pressure roller
freedom
Prior art date
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EP07022446A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1925580A1 (en
Inventor
Markus Ludwig
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 EP1925580A1 publication Critical patent/EP1925580A1/en
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00Handled material; Storage means
    • B65H2701/30Handled filamentary material
    • B65H2701/31Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a winding machine for winding a thread to a thread winding according to the preamble of claim 1.
  • Out EP 1 213 246 B1 is a winder for winding a thread to a filament winding known.
  • the winding machine has a revolving about a horizontal axis turret in the form of a disc, extending from the opposite on the circumference projecting two separately drivable spindles. With rotation of the spindles, the thread can be wound up into a thread winding. While a spindle is provided with a filament winding in an upper position, the spool with the filament winding can be removed from the spindle in the lower position, and the spindle can be prepared for a new winding operation, for example by putting a sleeve on the spindle.
  • the turret can be rotated through approximately 180 ° and a new winding process can be initiated.
  • a thread is fed to the bobbin or the thread winding in the region of the contact of a pressure roller with the thread winding.
  • the pressure roller is rotatably mounted relative to a frame having a vertical translational displacement degree of freedom, wherein the frame is guided over two vertically oriented guide rods.
  • an actuator is interposed, which is designed as a pressure cylinder and in the direction of the degree of freedom exerts a force on the frame.
  • the contact pressure of the pressure roller to the filament winding results from the vectorial Sum of the weight of the frame and the pressure roller, reduced by the force of the impression cylinder.
  • a suitable control of the printing cylinder can be raised with increasing diameter of the yarn winding of the frame with the pressure roller, wherein a control of the pressure cylinder is such that the contact pressure of the pressure roller is kept constant at the filament winding.
  • the control unit used for this purpose has an electromagnetic control valve which regulates a compressed air supply of the pressure cylinder, a compressed air supply, a control circuit, an adjusting device for setting the constant contact pressure and sensors for detecting the actual force conditions.
  • a regulation of the pressure and thus the pressing force is carried out to a fixed value with a predetermined narrow tolerance, here ⁇ 3%.
  • EP 1 213 246 B1 an alternative embodiment in which the degree of freedom between the spindle and the thread winding on the one hand and pressure roller on the other hand is not translational, but rather as a rotational degree of freedom:
  • the pressure roller is rotatably mounted relative to a frame which is designed as a pivoting arm.
  • the impression cylinder acts on the swivel arm.
  • the lever arm of the force generated by the pressure cylinder is kept constant for the disclosed embodiment in that the swing arm is not pivoted as possible with an increase in the diameter of the thread winding. This is achieved in that with increasing the diameter of the thread winding of the turret is slightly rotated so that the contact point of the pressure roller on the thread winding remains approximately stationary regardless of the thickness of the thread winding.
  • DE 197 05 262 A1 discloses a method for controlling the contact force as a function of the ratio of the rotational speed of the pressure roller to the rotational speed of the thread winding, wherein the control is designed such that as possible a slip-free state between the pressure roller and the thread winding is achieved.
  • DE 102 53 489 A1 addresses the problem that acts with changing the relative position of a thread winding to a pressure roller, a variable weight component of force on the filament winding.
  • the winding machines require complex force measuring devices which detect changed contact forces and enable an adjustment of an actuator so that the contact force is kept constant.
  • DE 102 53 489 suggests instead of the use of the aforementioned force measuring device, a priori depict the relationship between the relative position of pressure roller and filament winding and the acting weight component. With the detection of the relative position via a suitable sensor, a required change in the force of an actuator can then be determined so that a constant contact force results.
  • the off DE 102 53 489 A1 known embodiment is based on the basic idea that the actuator acts with a constant lever arm on a pressure roller supporting the swivel arm, wherein changes in the diameter of the thread winding are compensated by a deflection movement of the turret.
  • DE 102 53 489 find winding machines in which a relative movement between the pressure roller and filament winding is brought about by means of linear guides and in which only a spindle is present, only use for a discontinuous winding of the thread.
  • DE 10 2005 005 096 A1 assumes that the contact force between the pressure roller and the filament winding should remain approximately constant during the winding cycle.
  • the document proposes to provide a freely accessible adjusting mechanism on a front side of the winder, over which the contact force is adjustable by an operator before the start of the winding process.
  • a force introduction means with a lever arm which is variable with the increase in the diameter of the cheese, so an increase in the deflection angle of the horizontal pendulum.
  • the geometric relationships are selected such that for minimum diameter of the cheese, the force introduction means causes a torque which increases the contact force of the cheese to the drive roller, while for a mean diameter of the lever arm is zero and with a further increase in the diameter of the cheese from that of the force introduction means moment caused its sign in such a way reverses that this leads to a relief with a reduction in the contact force of the cheese to the drive roller.
  • US 3,672,584 such as US 3,672,583 disclose a winder in which the pressure roller is rotatably mounted stationary.
  • the spindle is mounted in the manner of an upright, inverted pendulum, wherein the filament winding is supported at the beginning of the winding process approximately in a 1 o'clock position of the pendulum on the pressure roller.
  • the pendulum moves over an unstable equilibrium position in the 12 o'clock position up to an 11 o'clock position.
  • the weight of the upright pendulum in the 1 o'clock position provides a maximum force for the contact force between the pressure roller and the filament winding, this force drops to 0 in the 12 o'clock position.
  • the weight force creates a moment on the inverted pendulum, which is inclined to move the filament winding away from the pressure roller.
  • the documents suggest to additionally influence the dependence of the contact pressure between filament winding and pressure roller by a plurality of springs which are articulated with a Federfußyak at different points of a frame of the winder and are hinged with their other foot points at different points of the pendulum, the springs under can attack at varying angles on the pendulum and u. U. are only effective over a partial path of the pendulum motion. A vote of the springs and their points of articulation is such that there is a decreasing with increasing diameter of the yarn winding contact force between the pressure roller and filament winding.
  • US 3,845,911 concerns a winding machine with a pressure roller rotating about a stationary axis of rotation and with a change in the thickness of the thread winding along a degree of freedom displaceable spindle.
  • a first lifting cylinder is initially provided, which pulls the spindle in the direction of the pressure roller.
  • a second lifting cylinder pulls the spindle away from the pressure roller at an angle of inclination, said angle being dependent on the diameter of the thread winding.
  • the invention has for its object to provide a winder for winding a yarn to a thread winding, in a simple but reliable way, a realization of the winding process adapted contact force between a pressure roller and a thread winding is possible.
  • the invention is based first of the finding that, in contrast to the aforementioned prior art, the assumption that the contact pressure between the pressure roller and filament winding during the winding process is to be kept as constant as possible for some winding operations and Spulgüter may be inaccurate. Rather, it has been found that the mechanical properties of the "abutment" formed by the thread winding for the pressure roller change with increasing diameter of the thread winding, since the rigidity decreases with increasing diameter. On the other hand, with increasing the diameter of the thread winding excessive contact forces can lead to an undesirable axial "bulging" of the thread winding.
  • the present invention is based on the finding that the solutions known from the prior art for specifying a (constant) contact pressure require suitable control of an actuator with a complex measuring and control technology. As a result, the design effort, the susceptibility to errors, the maintenance intensity, the cost of calibrations of a sensor and the complexity of the winder is increased.
  • any regulation of the contact pressure for such a design has a nonlinearity to the object, which per se can lead to increased expense for the structural design and / or the regulation during the winding cycle.
  • Such a design is the documents DE 197 05 262 A1 . DE 102 53 489 A1 . DE 10 2005 055 096 A1 . DE 10 2004 032 514 A1 . US Pat. No. 3,672,584 A . US Pat. No.
  • DE 41 21 775 A1 a generation of a loading or unloading torque via a compression spring or a combination of a compression spring with a piston-cylinder unit, so is the effective direction of the force of the air spring and / or the piston for determining a contact force between the coil and pressure roller as a further non-linearity Cylinder unit to consider.
  • the non-linearly variable lever arm over the deflection angle is u for a control of the actuator.
  • the present invention deviates from the prejudices of the person skilled in the art explained above and, for a design with a translational degree of freedom, accepts the apparent disadvantage that only one component of the actuating force of the actuator is used for influencing the contact pressure between the pressure roller and the coil.
  • This supposed disadvantage is at least compensated by the fact that an actuator can be used, whose actuating force can be constant, that is, is unregulated or only has to be regulated to a constant value.
  • the present invention uses the trigonometric functions for an automatic influencing of the power transmission, while these are not important for the dimensioning of the actuating force of the actuator. This results in a particularly simple, but effective construction of the winding machine according to the invention.
  • an actuator which generates (at least for a winding process) a constant force. It is possible that the generated constant force of the actuator is kept variable for different winding operations.
  • a constant force is understood to mean a force whose magnitude is within predetermined limits, for example ⁇ 8, in particular ⁇ 5, ⁇ 3% or ⁇ 1% of a desired value.
  • a variable contact pressure can be generated in that the constant force generated by the actuator does not act completely in the direction of a degree of freedom between the pressure roller and the spindle. Rather, only a component of this force acts in the direction of the degree of freedom.
  • the ratio of the force component to the constant force generated by the actuator is not constant during a winding operation, but rather on the distance between the spindle and pressure roller, that is dependent on the movement along the degree of freedom. This then results in a variable contact pressure for the pressure roller.
  • the invention thus does not follow the conventional aspiration of the experts to let the actuator to an optimal power and power output directly in the direction of the degree of freedom, but deliberately accepts that only one force component is used, while another force component of the force of the actuator remains unused.
  • This alleged disadvantage of the embodiment according to the invention is compensated by the fact that the distance-dependent division of the force into an effective and an ineffective force component allows a distance-controlled influencing of the contact pressure, wherein u. U. on a complex sensor for detecting the distance or for detecting the contact pressure as well as a control or regulation according to the result of a detected signal can be omitted.
  • the distance-dependent influencing of the contact force according to the invention provides a simple but efficient automatic influencing of the contact pressure.
  • a “thread” in the sense of the present invention is, for example, a thread in the classical sense to be understood as a twisted, spun or twisted structure.
  • the "thread” can also be any other elongated winding material.
  • the degree of freedom is a linear degree of freedom, for example, oriented approximately vertically.
  • a linear degree of freedom correlates with the feed direction of the thread
  • a movement of the pressure roller in the direction of the degree of freedom with a change in the diameter of the yarn package results in a constant angle at which the yarn reaches the pressure roller.
  • the pressure roller is associated with a thread guide or traversing thread guide (hereinafter "thread tail")
  • the configuration according to the invention results in that the contact conditions between the thread guide and the thread do not change.
  • the arrangement of the pendulum support at the angle ⁇ results from the geometric relationships that the force component acting in the direction of the degree of freedom is correlated via a trigonometric function with the normal force in the pendulum support. If the actuator influences the normal force in the pendulum support, then the dependence of the force component of the force of the actuator on the movement in the direction of the degree of freedom is realized in a simple manner.
  • the actuator itself forms the pendulum support, wherein the actuator can pivotally supported on a housing of the winder, while the other pivot point of the actuator is pivotally and at the angle ⁇ relative to the degree of freedom directly or indirectly supported on the pressure roller.
  • one end portion of the pendulum support is hinged in the direction of the degree of freedom, while the opposite end portion is guided in a relation to the degree of freedom at an angle, for example 90 ° oriented guide and the actuator acts on this end.
  • the formation of the actuator as a pressure medium-actuated, for example, pneumatic actuating cylinder is advantageous.
  • pressure medium elements such as pneumatic valves, are available at low cost, via which a provision of a constant pressure and thus a constant force for the actuator is possible.
  • such pressure medium elements are very reliable even in a permanent operation.
  • a location of the articulation point of the pendulum support can be changed be.
  • Such a change for example, manually by the user by connecting the pendulum support optionally with multiple shots, a slot o. ⁇ ..
  • an automatic change in the position of a pivot point of the pendulum support for example via a stepper motor o.
  • Fig. 1 shows a partially sectioned side view of a winder 1, which serves to wind a thread 2 on a spool 3 to a thread winding 4.
  • the winder 1 has a turret 5 (s. Fig. 2 ), which is formed according to the illustrated embodiment as a disc and of the circumferentially opposite two spindles 6, 7 protrude.
  • the spindles 6, 7 can be offset by drive units 8, 9 independently of each other and relative to the turret 5 about their longitudinal axes in rotation.
  • On the spindles 6, 7 are each sleeves 10, 11, on which the thread 2 is wound into a thread winding 4 for the purpose of forming a coil 3.
  • a thread guide 12 which is mounted on a guide 13, for example a linear guide, or a plurality of guides along a degree of freedom 14 movable or displaceable.
  • the thread guide 12 has a traversing device 15, over which in an angular range 16, the location of feeding the thread 2 to the thread winding 4 with respect to the longitudinal axis of the spindle 6 and the orientation of the thread to the circumferential direction in the application of the thread 2 to the filament winding. 4 is changeable.
  • the thread guide 12 has in the region of the traversing device 15 upper thread guide rollers 17 which align the thread independently of the angle in the angular region 16 by specifying double-sided axial guides to an axis 36.
  • lower thread guide rollers 18 are provided which oriented parallel to the longitudinal axis of the spindle 6, respectively Fig. 2 provide offset-oriented contact surfaces, for example, a fanning out of the thread 2 and / or a specification of approximately in Fig. 2 vertically oriented supply of the thread 2 to the pressure roller 19 serve.
  • a pressure roller 19 whose longitudinal axis is oriented parallel to the longitudinal axis of the spindle 6. Subsequent to the lower yarn guide rollers, the yarn is guided over the partial pressure angle around the pressure roller 19. The thread is applied in the contact region of the pressure roller 19 to a lateral surface 32 of the thread winding 4.
  • an actuator 20 is formed as a pneumatic actuating cylinder, which is acted upon via a pressure medium line 21.
  • the actuator 20 forms a pendulum support 22.
  • the pendulum support 22 is articulated in an end region 23 articulated against a housing-fixed strut 24 of the winder 1, wherein the pendulum support 22 to a vertical to the plane according to Fig. 1 oriented axis is pivotable.
  • the opposite end portion 37 of the pendulum support 22 is directly or indirectly on the Fadenleitmaschine Hinged 12, here adjacent to the guide 13. Compared with the degree of freedom 14, the pendulum support forms an angle ⁇ .
  • the non-effective force component F H is received by the guide 13 for the illustrated embodiment.
  • the change in the force ⁇ F FHG can be changed by adjustment of the basic geometry, thus changing the coupling points 33, 34 of the pendulum support 22.
  • the actuator 20 extends on the side facing away from the coil 3 of the turret 5, preferably hidden by a machine base plate. How out Fig. 2 can be seen, the degree of freedom 14 may be inclined relative to the vertical. Without thereby leaving the basic principle of the invention, it is thus possible that the angle ⁇ (deviating from the dimensioning of the angle ⁇ in the Fig. 1 and 3 ) is oriented in any spatial direction.
  • Fig. 5 shows a pressure medium unit 26, which serves to act on the pressure medium line 21.
  • the pressure medium unit 26 is supplied with a pressure medium 27 under an operating pressure.
  • the pressure medium unit 26 has a control valve 28 and a pneumatic switching device 29, which is suitably controlled via a control or regulating unit 30 by means of a control line 31. Via a bypass line 35, the control valve 28 can be bypassed by the control or regulating unit 30 with appropriate wiring of the switching device 29, so that a complete lifting of the pressure roller 19 is possible.
  • the control or regulating unit 30 is on the corresponding parts of EP 1 213 246 B1 directed.
  • the winding machine is used in particular for the production of cheeses, for which the incoming thread travels through a traversing thread guide along the longitudinal axis of the spool.
  • a traversing thread guide along the longitudinal axis of the spool.
  • the angle of the traversing thread guide does not change during the winding cycle with respect to the incoming thread.
  • the contact pressure of the pressure roller 19 at the thread angle 4 results from the vectorial sum of the weight of the thread guide 12 and any additional components and the force component F FHG of the actuator 20 in the direction of the degree of freedom 14.
  • the degree of freedom 14 is not vertically oriented, results in a corresponding reduction in the contact force on the cos of the angle of the degree of freedom 14 with respect to the vertical.

Landscapes

  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens zu einem Fadenwickel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a winding machine for winding a thread to a thread winding according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus EP 1 213 246 B1 ist eine Spulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens zu einem Fadenwickel bekannt. Die Spulmaschine besitzt einen um eine horizontale Achse verdrehbaren Revolverkopf in Form einer Scheibe, von der sich auf dem Umfang gegenüberliegend auskragend zwei separat antreibbare Spindeln erstrecken. Mit Rotation der Spindeln kann der Faden zu einem Fadenwickel aufgewickelt werden. Während eine Spindel in einer oberen Position mit einem Fadenwickel versehen wird, kann von der Spindel in der unteren Position die Spule mit dem Fadenwickel entfernt werden und die Spindel für einen neuen Wickelvorgang vorbereitet werden, beispielsweise durch Aufstecken einer Hülse auf die Spindel. Mit Fertigstellung des Fadenwickels im Bereich der oberen Spindel und der Vorbereitung der unteren Spindel kann der Revolverkopf um ca. 180° gedreht werden und ein neuer Wickelvorgang initiiert werden. Ein Faden wird der Spule bzw. dem Fadenwickel im Bereich des Kontakts einer Anpresswalze mit dem Fadenwickel zugeführt. Die Anpresswalze ist verdrehbar gegenüber einem Rahmen gelagert, der einen vertikalen translatorischen Verschiebe-Freiheitsgrad aufweist, wobei der Rahmen über zwei vertikal orientierte Führungsstangen geführt ist. Zwischen den Rahmen und ein Gehäuse der Spulmaschine ist ein Aktuator zwischengeschaltet, der als Druckzylinder ausgebildet ist und in Richtung des Freiheitsgrads eine Kraft auf den Rahmen ausübt. Die Anpresskraft der Anpresswalze an den Fadenwickel ergibt sich aus der vektoriellen Summe der Gewichtskraft des Rahmens und der Anpresswalze, vermindert um die Kraft des Druckzylinders. Über eine geeignete Ansteuerung des Druckzylinders kann mit zunehmendem Durchmesser des Fadenwickels der Rahmen mit der Anpresswalze angehoben werden, wobei eine Ansteuerung des Druckzylinders derart erfolgt, dass die Anpresskraft der Anpresswalze an den Fadenwickel konstant gehalten wird. Die hierzu eingesetzte Regeleinheit besitzt ein elektromagnetisches Steuerventil, welches eine Druckluftversorgung des Druckzylinders regelt, eine Druckluftversorgung, einen Steuerkreis, eine Anpasseinrichtung zum Setzen der konstant zu haltenden Anpresskraft sowie Sensoren zum Erfassen der tatsächlichen Kraftverhältnisse. Eine Regelung des Drucks und damit der Anpresskraft erfolgt auf einen festen Wert mit einer vorgegebenen engen Toleranz, hier ± 3 %.Out EP 1 213 246 B1 is a winder for winding a thread to a filament winding known. The winding machine has a revolving about a horizontal axis turret in the form of a disc, extending from the opposite on the circumference projecting two separately drivable spindles. With rotation of the spindles, the thread can be wound up into a thread winding. While a spindle is provided with a filament winding in an upper position, the spool with the filament winding can be removed from the spindle in the lower position, and the spindle can be prepared for a new winding operation, for example by putting a sleeve on the spindle. With the completion of the filament winding in the area of the upper spindle and the preparation of the lower spindle, the turret can be rotated through approximately 180 ° and a new winding process can be initiated. A thread is fed to the bobbin or the thread winding in the region of the contact of a pressure roller with the thread winding. The pressure roller is rotatably mounted relative to a frame having a vertical translational displacement degree of freedom, wherein the frame is guided over two vertically oriented guide rods. Between the frame and a housing of the winder, an actuator is interposed, which is designed as a pressure cylinder and in the direction of the degree of freedom exerts a force on the frame. The contact pressure of the pressure roller to the filament winding results from the vectorial Sum of the weight of the frame and the pressure roller, reduced by the force of the impression cylinder. A suitable control of the printing cylinder can be raised with increasing diameter of the yarn winding of the frame with the pressure roller, wherein a control of the pressure cylinder is such that the contact pressure of the pressure roller is kept constant at the filament winding. The control unit used for this purpose has an electromagnetic control valve which regulates a compressed air supply of the pressure cylinder, a compressed air supply, a control circuit, an adjusting device for setting the constant contact pressure and sensors for detecting the actual force conditions. A regulation of the pressure and thus the pressing force is carried out to a fixed value with a predetermined narrow tolerance, here ± 3%.

Weiterhin offenbart EP 1 213 246 B1 eine alternative Ausgestaltung, bei der der Freiheitsgrad zwischen Spindel und Fadenwickel einerseits und Anpresswalze andererseits nicht translatorisch ausgebildet ist, sondern vielmehr als rotatorischer Freiheitsgrad: In diesem Fall wird die Anpresswalze gegenüber einem Rahmen drehbar gelagert, der als Schwenkarm ausgebildet ist. Der Druckzylinder wirkt hierbei auf den Schwenkarm. Der Hebelarm der von dem Druckzylinder erzeugten Kraft wird für die offenbarte Ausführungsform dadurch konstant gehalten, dass der Schwenkarm mit einer Vergrößerung des Durchmessers des Fadenwickels möglichst nicht verschwenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass mit Vergrößerung des Durchmessers des Fadenwickels der Revolverkopf geringfügig derart verdreht wird, dass der Kontaktpunkt der Anpresswalze an dem Fadenwickel unabhängig von der Dicke des Fadenwickels ungefähr ortsfest bleibt.Further disclosed EP 1 213 246 B1 an alternative embodiment in which the degree of freedom between the spindle and the thread winding on the one hand and pressure roller on the other hand is not translational, but rather as a rotational degree of freedom: In this case, the pressure roller is rotatably mounted relative to a frame which is designed as a pivoting arm. The impression cylinder acts on the swivel arm. The lever arm of the force generated by the pressure cylinder is kept constant for the disclosed embodiment in that the swing arm is not pivoted as possible with an increase in the diameter of the thread winding. This is achieved in that with increasing the diameter of the thread winding of the turret is slightly rotated so that the contact point of the pressure roller on the thread winding remains approximately stationary regardless of the thickness of the thread winding.

DE 197 05 262 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Anpresskraft in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Drehzahl der Anpresswalze zu der Drehzahl des Fadenwickels, wobei die Regelung derart gestaltet wird, dass möglichst ein schlupffreier Zustand zwischen der Anpresswalze und dem Fadenwickel erreicht wird. DE 197 05 262 A1 discloses a method for controlling the contact force as a function of the ratio of the rotational speed of the pressure roller to the rotational speed of the thread winding, wherein the control is designed such that as possible a slip-free state between the pressure roller and the thread winding is achieved.

DE 102 53 489 A1 spricht das Problem an, dass mit Veränderung der Relativlage eines Fadenwickels zu einer Anpresswalze eine veränderliche Gewichtskraftkomponente auf den Fadenwickel einwirkt. Unter der Prämisse gemäß DE 102 53 489 , dass derartige Veränderungen der Gewichtskraftkomponente möglichst auszuregeln sind, erfordern die Spulmaschinen aufwändige Kraftmesseinrichtungen, die veränderte Anpresskräfte erfassen und eine Nachstellung eines Aktuators ermöglichen, so dass die Anpresskraft konstant gehalten wird. DE 102 53 489 schlägt anstelle des Einsatzes der vorgenannten Kraftmesseinrichtung vor, a priori den Zusammenhang zwischen der Relativlage von Anpresswalze und Fadenwickel sowie der wirkenden Gewichtskraftkomponente abzubilden. Mit der Erfassung der Relativlage über einen geeigneten Sensor kann dann eine erforderliche Änderung der Kraft eines Aktuators ermittelt werden, damit sich eine konstante Anpresskraft ergibt. Auch der aus DE 102 53 489 A1 bekannten Ausführungsform liegt der Grundgedanke zugrunde, dass der Aktuator mit konstantem Hebelarm auf einen die Anpresswalze abstützenden Schwenkarm wirkt, wobei Veränderungen des Durchmessers des Fadenwickels ausgeglichen werden durch eine Ausweichbewegung des Revolverkopfs. Gemäß DE 102 53 489 finden Spulmaschinen, bei denen eine Relativbewegung zwischen Anpresswalze und Fadenwickel mittels Linearführungen herbeigeführt wird und bei denen lediglich eine Spindel vorhanden ist, lediglich Einsatz für ein diskontinuierliches Aufwickeln des Fadens. DE 102 53 489 A1 addresses the problem that acts with changing the relative position of a thread winding to a pressure roller, a variable weight component of force on the filament winding. Under the premise according to DE 102 53 489 in that such changes in the weight force component are to be compensated as far as possible, the winding machines require complex force measuring devices which detect changed contact forces and enable an adjustment of an actuator so that the contact force is kept constant. DE 102 53 489 suggests instead of the use of the aforementioned force measuring device, a priori depict the relationship between the relative position of pressure roller and filament winding and the acting weight component. With the detection of the relative position via a suitable sensor, a required change in the force of an actuator can then be determined so that a constant contact force results. Also the off DE 102 53 489 A1 known embodiment is based on the basic idea that the actuator acts with a constant lever arm on a pressure roller supporting the swivel arm, wherein changes in the diameter of the thread winding are compensated by a deflection movement of the turret. According to DE 102 53 489 find winding machines in which a relative movement between the pressure roller and filament winding is brought about by means of linear guides and in which only a spindle is present, only use for a discontinuous winding of the thread.

Auch DE 10 2005 005 096 A1 geht davon aus, dass die Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel während der Spulreise annähernd konstant bleiben sollte. Die Druckschrift schlägt vor, an einer Frontseite der Spulmaschine einen frei zugänglichen Stellmechanismus vorzusehen, über den vor Beginn des Spulvorgangs von einem Bedienpersonal die Anpresskraft einstellbar ist.Also DE 10 2005 005 096 A1 assumes that the contact force between the pressure roller and the filament winding should remain approximately constant during the winding cycle. The document proposes to provide a freely accessible adjusting mechanism on a front side of the winder, over which the contact force is adjustable by an operator before the start of the winding process.

Aus DE 10 2004 032 514 A1 ist es bekannt, eine Kreuzspule drehbar an einem Spulenrahmen zu lagern. Der Spulenrahmen selbst ist drehbar gegenüber einer ortsfesten Achse gelagert, wobei der Spulenrahmen infolge seines außermittigen Schwerpunktes eine Art "Pendel" bildet. Der Spulenrahmen als "liegendes Pendel" gegenüber einer Antriebswalze abgestützt. Mit zunehmendem Durchmesser der Kreuzspule ändert sich der Auslenkwinkel des "liegenden Pendels", und infolge des vergrößerten Gewichts der Kreuzspule vergrößert sich die Anpresskraft zwischen Kreuzspule und Antriebswalze. Zur Kompensation derartiger Änderungen der Anpresskraft der Kreuzspule an die Antriebswalze wirkt auf den Spulenrahmen ein Krafteinleitungsmittel mit einem Hebelarm, der mit der Vergrößerung des Durchmessers der Kreuzspule, also einer Vergrößerung des Auslenkwinkels des liegenden Pendels, veränderlich ist. Hierbei sind die geometrischen Verhältnisse derart gewählt, dass für minimalen Durchmesser der Kreuzspule das Krafteinleitungsmittel ein Drehmoment bewirkt, welches die Anpresskraft der Kreuzspule an die Antriebswalze verstärkt, während für einen mittleren Durchmesser der Hebelarm Null wird und mit einer weiteren Vergrößerung des Durchmessers der Kreuzspule das von dem Krafteinleitungsmittel bewirkte Moment sein Vorzeichen derart umkehrt, dass dieses zu einer Entlastung führt mit einer Verminderung der Anpresskraft der Kreuzspule an die Antriebswalze. Diese Entlastung kann die Vergrößerung des Gewichts der Kreuzspule mit der Vergrößerung des Durchmessers derselben kompensieren. Weiterhin schlägt DE 10 2004 032 514 A1 eine elektromotorische Stelleinrichtung vor, über welche die zuvor erläuterten geometrischen Verhältnisse zu Beginn einer Spulenreise und/oder im Laufe der Spulenreise verändert werden können. Das Krafteinleitungsmittel ist als Luftfeder ausgebildet, die in einer Gleichgewichtslage mit einem konstanten, einstellbaren Druck beaufschlagt ist, der über ein Rückschlagventil gesichert ist. Eine entsprechende Ausführungsform ist aus DE 41 21 775 A1 bekannt, wobei hier zusätzlich zu einer Feder eine druckmittelbeaufschlagte Kolben-Zylinder-Aktoreinheit auf den Spulenrahmen wirkt.Out DE 10 2004 032 514 A1 It is known to rotatably support a cross-wound bobbin on a creel. The creel itself is rotatably mounted with respect to a stationary axis, the creel forms a kind of "pendulum" due to its eccentric center of gravity. The creel is supported as a "horizontal pendulum" against a drive roller. As the diameter of the cross-wound bobbin increases, the deflection angle of the "horizontal pendulum" changes and, as a result of the increased weight of the cross-wound bobbin, the contact pressure between the cross-wound bobbin and the drive roller increases. To compensate for such changes in the contact pressure of the cross-wound bobbin on the drive roller acts on the creel, a force introduction means with a lever arm, which is variable with the increase in the diameter of the cheese, so an increase in the deflection angle of the horizontal pendulum. Here, the geometric relationships are selected such that for minimum diameter of the cheese, the force introduction means causes a torque which increases the contact force of the cheese to the drive roller, while for a mean diameter of the lever arm is zero and with a further increase in the diameter of the cheese from that of the force introduction means moment caused its sign in such a way reverses that this leads to a relief with a reduction in the contact force of the cheese to the drive roller. This relief can compensate for the increase in the weight of the cheese with the increase in the diameter of the same. Still strikes DE 10 2004 032 514 A1 an electromotive actuating device, via which the previously explained geometric relationships at the beginning of a coil travel and / or in the course of the coil travel can be changed. The force introduction means is designed as an air spring, which is acted upon in an equilibrium position with a constant, adjustable pressure, which is secured by a check valve. A corresponding embodiment is made DE 41 21 775 A1 known, in which case acts in addition to a spring a pressure medium-loaded piston-cylinder actuator unit on the creel.

US 3,672,584 sowie US 3,672,583 offenbaren eine Spulmaschine, bei der die Anpresswalze ortsfest drehbar gelagert ist. Die Spindel ist in der Art eines aufrechten, umgekehrten Pendels gelagert, wobei der Fadenwickel mit Beginn des Spulvorgangs ca. in einer 1-Uhr-Stellung des Pendels an der Anpresswalze abgestützt ist. Mit zunehmender Vergrößerung des Durchmessers des Fadenwickels bewegt sich das Pendel über eine instabile Gleichgewichtslage in 12-Uhr-Stellung bis zu einer 11-Uhr-Stellung. Während die Gewichtskraft des aufrechten Pendels in der 1-Uhr-Stellung eine maximale Kraft für die Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel bereitstellt, sinkt diese Kraft bis auf 0 in der 12-Uhr-Stellung. Für weitere Vergrößerungen des Durchmessers des Fadenwickels erzeugt die Gewichtskraft ein Moment auf das umgekehrte Pendel, welches geneigt ist, den Fadenwickel von der Anpresswalze weg zu bewegen. Die Druckschriften schlagen vor, die Abhängigkeit der Anpresskraft zwischen Fadenwickel und Anpresswalze zusätzlich zu beeinflussen durch mehrere Federn, die mit einem Federfußpunkt an unterschiedlichen Punkten eines Gestells der Spulmaschine angelenkt sind und mit ihren anderen Fußpunkten an unterschiedlichen Punkten des Pendels angelenkt sind, wobei die Federn unter variierenden Winkeln an dem Pendel angreifen können und u. U. lediglich über einen Teilweg der Pendelbewegung wirksam sind. Eine Abstimmung der Federn und von deren Anlenkpunkten erfolgt derart, dass sich eine mit zunehmendem Durchmesser des Fadenwickels verringernde Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel ergibt. US 3,672,584 such as US 3,672,583 disclose a winder in which the pressure roller is rotatably mounted stationary. The spindle is mounted in the manner of an upright, inverted pendulum, wherein the filament winding is supported at the beginning of the winding process approximately in a 1 o'clock position of the pendulum on the pressure roller. With increasing enlargement of the diameter of the thread winding, the pendulum moves over an unstable equilibrium position in the 12 o'clock position up to an 11 o'clock position. While the weight of the upright pendulum in the 1 o'clock position provides a maximum force for the contact force between the pressure roller and the filament winding, this force drops to 0 in the 12 o'clock position. For further enlargement of the diameter of the filament winding, the weight force creates a moment on the inverted pendulum, which is inclined to move the filament winding away from the pressure roller. The documents suggest to additionally influence the dependence of the contact pressure between filament winding and pressure roller by a plurality of springs which are articulated with a Federfußpunkt at different points of a frame of the winder and are hinged with their other foot points at different points of the pendulum, the springs under can attack at varying angles on the pendulum and u. U. are only effective over a partial path of the pendulum motion. A vote of the springs and their points of articulation is such that there is a decreasing with increasing diameter of the yarn winding contact force between the pressure roller and filament winding.

DE 37 18 391 A1 offenbart eine Spulmaschine mit einer Spindel mit während des Spulvorgangs ortsfester Rotationsachse und einem gegenüber der Spindel verschieblichen Fadenleitwerk mit Anpresswalze. Zur Vorgabe der Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel dient ein Hebel konstanter Länge, der in einem Endbereich an dem Fadenleitwerk angelenkt ist, während der gegenüberliegende Endbereich des Hebels verschieblich entlang einer Führungskurve eines Leitlineals geführt ist. Zwischen den beiden Endbereichen greift eine Zugfeder an dem Hebel an. Der Hebel ist unter einem spitzen Winkel gegenüber dem Verschiebe-Freiheitsgrad des Fadenleitwerks in Richtung der Spindel geneigt. Die Geometrie der Führungskurve des Leitlineals wird derart gewählt, dass die Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel über die Spulreise abnimmt. Hierbei hängt die Anpresskraft ab von der von der Dicke des Fadenwickels abhängenden Federkraft und der Winkelausrichtung des Hebels. Diese Winkelausrichtung ist allerdings abhängig von der Dicke des Fadenwickels und der Geometrie der Führungskurve des Leitlineals. DE 37 18 391 A1 discloses a winder with a spindle with stationary during the winding spinning axis and a sliding relative to the spindle Fadenleitwerk with pressure roller. To specify the contact pressure between the pressure roller and the thread winding is a lever of constant length, which is articulated in an end region on the Fadenleitwerk, while the opposite end portion of the lever is displaceably guided along a guide curve of a Leitlineals. Between the two end regions, a tension spring engages the lever. The lever is inclined at an acute angle relative to the degree of freedom of movement of the yarn tail in the direction of the spindle. The geometry of the guide curve of the guide rule is selected such that the contact pressure between the pressure roller and the thread winding decreases over the winding cycle. In this case, the contact pressure depends on the dependent of the thickness of the thread winding spring force and the angular orientation of the lever. However, this angular orientation is dependent on the thickness of the filament winding and the geometry of the guide curve of the guide ruler.

US 3,845,911 betrifft eine Spulmaschine mit um eine ortsfeste Rotationsachse rotierender Anpresswalze und mit Veränderung der Dicke des Fadenwickels entlang eines Freiheitsgrads verschiebbarer Spindel. Zur Vorgabe der Anpresskraft der Spindel an die Anpresswalze ist zunächst ein erster Hubzylinder vorgesehen, welcher die Spindel in Richtung der Anpresswalze zieht. Ein zweiter Hubzylinder zieht unter einem Neigungswinkel die Spindel von der Anpresswalze weg, wobei der genannte Winkel abhängig ist von dem Durchmesser des Fadenwickels. Die Veränderung des Einflusses dieses zweiten Hubzylinders infolge der Veränderung des Winkels mit der Veränderung des Durchmessers des Fadenwickels soll im Idealfall gerade den Einfluss der Veränderung der Gewichtskraft des Fadenwickels im Laufe der Spulreise kompensieren, so dass die Anpresskraft zwischen Spindel und Anpresswalze konstant bleibt. Allerdings erwähnt die Druckschrift auch, dass für unterschiedliche Winkelverhältnisse eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Anpresskraft über die Spulreise erzielt werden kann. US 3,845,911 concerns a winding machine with a pressure roller rotating about a stationary axis of rotation and with a change in the thickness of the thread winding along a degree of freedom displaceable spindle. To specify the contact pressure of the spindle to the pressure roller, a first lifting cylinder is initially provided, which pulls the spindle in the direction of the pressure roller. A second lifting cylinder pulls the spindle away from the pressure roller at an angle of inclination, said angle being dependent on the diameter of the thread winding. The change in the influence of this second lifting cylinder as a result of the change in the angle with the change in the diameter of the yarn winding should ideally just compensate for the influence of the change in the weight of the yarn winding in the course of the winding cycle, so that the contact pressure between the spindle and pressure roller remains constant. However, the document also mentions that an enlargement or reduction of the contact force over the winding cycle can be achieved for different angular ratios.

Weiterer Stand der Technik ist aus DE 10 2005 003 334 A1 und DE 601 16 243 T2 bekannt.Further prior art is out DE 10 2005 003 334 A1 and DE 601 16 243 T2 known.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens zu einem Fadenwickel vorzuschlagen, bei der auf einfache, aber zuverlässige Weise eine Realisierung einer dem Spulprozess angepassten Anpresskraft zwischen einer Anpresswalze und einem Fadenwickel ermöglicht ist.The invention has for its object to provide a winder for winding a yarn to a thread winding, in a simple but reliable way, a realization of the winding process adapted contact force between a pressure roller and a thread winding is possible.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen einer erfindungsgemäßen Spulmaschine ergeben sich entsprechend den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6.The object of the invention is achieved with the features of independent claim 1. Further developments of a winder according to the invention will become apparent according to the dependent claims 2 to 6.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass, abweichend zum eingangs genannten Stand der Technik, die Annahme, dass die Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Fadenwickel während des Spulvorgangs möglichst konstant zu halten ist, für einige Spulvorgänge und Spulgüter unzutreffend sein kann. Vielmehr hat sich gezeigt, dass sich die mechanischen Eigenschaften des von dem Fadenwickel für die Anpresswalze gebildeten "Widerlagers" mit zunehmendem Durchmesser des Fadenwickels ändern, da die Steifigkeit mit Vergrößerung des Durchmessers abnimmt. Andererseits können mit Erhöhung des Durchmessers des Fadenwickels überhöhte Anpresskräfte zu einem unerwünschten axialen "Ausbauchen" des Fadenwickels führen.The invention is based first of the finding that, in contrast to the aforementioned prior art, the assumption that the contact pressure between the pressure roller and filament winding during the winding process is to be kept as constant as possible for some winding operations and Spulgüter may be inaccurate. Rather, it has been found that the mechanical properties of the "abutment" formed by the thread winding for the pressure roller change with increasing diameter of the thread winding, since the rigidity decreases with increasing diameter. On the other hand, with increasing the diameter of the thread winding excessive contact forces can lead to an undesirable axial "bulging" of the thread winding.

Andererseits beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Vorgabe einer (konstanten) Anpresskraft eine geeignete Ansteuerung eines Aktuators mit einer aufwändigen Mess- und Regelungstechnik erfordern. Hierdurch wird der konstruktive Aufwand, die Fehleranfälligkeit, die Wartungsintensität, der Aufwand für Kalibrierungen eines Sensors und die Komplexität der Spulmaschine erhöht.On the other hand, the present invention is based on the finding that the solutions known from the prior art for specifying a (constant) contact pressure require suitable control of an actuator with a complex measuring and control technology. As a result, the design effort, the susceptibility to errors, the maintenance intensity, the cost of calibrations of a sensor and the complexity of the winder is increased.

Weiterhin hat die Erfindung erkannt, dass für bekannte Spulmaschinen grundsätzlich zwei unterschiedliche Bauformen aus dem Stand der Technik bekannt sind:Furthermore, the invention has recognized that basically two different types of known prior art winding machines are known from the prior art:

A. Spulmaschinen mit einem rotatorischen Freiheitsgrad von Spule bzw. AnpresswalzeA. Spooling machines with a rotational degree of freedom of coil or pressure roller

Für eine derartige Bauform geht grundsätzlich das Eigengewicht des verschwenkten Körpers, insbesondere der Spule mit über die Spulreise verändertem Eigengewicht oder der Anpresswalze und einer geeigneten Haltevorrichtung oder Schwinge, über eine trigonometrische Funktion in die Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Spule ein. Somit hat jedwede Regelung der Anpresskraft für eine derartige Bauform eine Nichtlinearität zum Gegenstand, welche per se für die konstruktive Auslegung und/oder die Regelung während der Spulreise zu einem erhöhten Aufwand führen kann. Einer derartigen Bauform sind die Druckschriften DE 197 05 262 A1 , DE 102 53 489 A1 , DE 10 2005 055 096 A1 , DE 10 2004 032 514 A1 , US 3 672 584 A , US 3 672 583 A und DE 41 21 775 A1 zuzuordnen. Erfolgt gemäß DE 10 2004 032 514 A1 bzw. DE 41 21 775 A1 eine Erzeugung eines Be- oder Entlastungsmomentes über eine Druckfeder bzw. eine Kombination einer Druckfeder mit einer Kolben-Zylinder-Einheit, so ist für eine Ermittlung einer Anpresskraft zwischen Spule und Anpresswalze als weitere Nichtlinearität die Wirkrichtung der Kraft der Luftfeder und/oder der Kolben-Zylinder-Einheit zu berücksichtigen. Hinzu kommt die erforderliche Berücksichtigung des über den Auslenkwinkel nichtlinear veränderlichen Hebelarmes. Für Bauformen mit rotatorischem Freiheitsgrad ist für eine Regelung des Aktuators u. U. die Kenntnis des Auslenkwinkels des rotatorischen Freiheitsgrades erforderlich, um die Kraftübertragungskette des Aktuators unter Berücksichtigung der trigonometrischen Funktionen in einer Regelung korrekt abzubilden. Zusammenfassend ist somit für eine Bauform mit einem rotatorischen Freiheitsgrad festzustellen, dass der rotatorische Freiheitsgrad einerseits bereits ohne geeignete Stellmittel eine Veränderung der Anpresskraft als Funktion der Auslenkung eines Spulenrahmens zur Folge hat, die bei einer nicht in allen Fällen möglichen optimalen Auslegung bereits eine gewünschte Kraftcharakteristik herbeiführen kann, im Fall einer suboptimalen Auslegung aber eine komplizierte Regelung der Stellkraft eines Aktuators oder die Beeinflussung der Übertragungswege und des Hebelarmes der Stellkraft des Aktuators zur Folge hat.For such a design is basically the weight of the pivoted body, in particular the coil with its own weight changed over the winding cycle or the pressure roller and a suitable holding device or rocker, via a trigonometric function in the contact pressure between the pressure roller and a coil. Thus, any regulation of the contact pressure for such a design has a nonlinearity to the object, which per se can lead to increased expense for the structural design and / or the regulation during the winding cycle. Such a design is the documents DE 197 05 262 A1 . DE 102 53 489 A1 . DE 10 2005 055 096 A1 . DE 10 2004 032 514 A1 . US Pat. No. 3,672,584 A . US Pat. No. 3,672,583 A and DE 41 21 775 A1 assigned. Done according to DE 10 2004 032 514 A1 respectively. DE 41 21 775 A1 a generation of a loading or unloading torque via a compression spring or a combination of a compression spring with a piston-cylinder unit, so is the effective direction of the force of the air spring and / or the piston for determining a contact force between the coil and pressure roller as a further non-linearity Cylinder unit to consider. In addition there is the necessary consideration of the non-linearly variable lever arm over the deflection angle. For designs with rotational degree of freedom is u for a control of the actuator. U. the knowledge of the deflection angle of the rotational degree of freedom required to properly map the power transmission chain of the actuator, taking into account the trigonometric functions in a scheme. In summary, it can thus be established for a design with a rotational degree of freedom that the rotational degree of freedom already results in a change of the contact force as a function of the deflection of a coil frame already without suitable actuating means, which already induce a desired force characteristic in the case of an optimal design which is not possible in all cases can, in the case of a suboptimal design but a complicated control of the actuating force of an actuator or the influence of the transmission paths and the lever arm of the actuating force of the actuator has the consequence.

B. Bauformen mit translatorischem FreiheitsgradB. types with translatory degree of freedom

Anders verhält es sich für Bauformen mit einem translatorischen Freiheitsgrad für Relativverschiebungen zwischen Spule und Anpresswalze. Einer derartigen Bauform sind die Druckschriften EP 1 213 246 B1 , DE 10 2005 003 334 A1 und DE 601 16 243 T2 zuzuordnen. Bei derartigen Bauformen ist grundsätzlich der Einfluss eines Eigengewichts von einer Auslenkung entlang des Freiheitsgrades unabhängig, so dass deren Berücksichtigung sowohl in der konstruktiven Auslegung als auch für eine Regelung verhältnismäßig einfach ist und keine Berücksichtigung einer Nichtlinearität infolge einer trigonometrischen Funktion erfordert. Während für Bauformen mit einem rotatorischen Freiheitsgrad zwingend erforderlich ist, dass ein linear wirkender Aktuator zumindest für einzelne Auslenkungen entlang des Freiheitsgrades lediglich eine Kraftkomponente erzeugen kann, die in Richtung des Freiheitsgrades wirkt und somit immer eine Kraftkomponente vorhanden ist, welche keinen Beitrag auf die Anpresskraft liefert, folgt der Fachmann für Spulmaschinen in Bauformen mit translatorischem Freiheitsgrad der scheinbaren Selbstverständlichkeit, dass ein Aktuator zur Erhöhung des Wirkungsgrades natürlich in Richtung des translatorischen Freiheitsgrades wirken soll, so dass der Aktuator keine Kraftkomponente erzeugen muss, die nicht zur Beeinflussung der Anpresskraft dient. Dies ist bei sämtlichen bekannten Bauformen mit translatorischem Freiheitsgrad der Fall. Die genannte Prämisse der Ausrichtung des Aktuators in Richtung des translatorischen Freiheitsgrades führt aber auch zwingend dazu, dass jedwede Variation der Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Spule darüber herbeigeführt werden muss, dass eine Regelung die Stellkraft des Aktuator beeinflusst.The situation is different for designs with a translational degree of freedom for relative displacements between the coil and the pressure roller. Such a design is the documents EP 1 213 246 B1 . DE 10 2005 003 334 A1 and DE 601 16 243 T2 assigned. In such designs, in principle, the influence of a dead weight of a deflection along the degree of freedom is independent, so that their consideration in both the design and for a scheme is relatively simple and does not require consideration of a nonlinearity due to a trigonometric function. While it is absolutely necessary for designs with a rotational degree of freedom that a linear-acting actuator can generate only a force component at least for individual deflections along the degree of freedom, which acts in the direction of the degree of freedom and thus always a force component is present, which provides no contribution to the contact force , The expert for winding machines in designs with translatory degree of freedom follows the apparent matter of course that an actuator to increase the efficiency of course in the direction of the translational degree of freedom to act, so that the actuator does not have to generate a force component that does not affect the contact pressure. This is the case in all known types with translational degree of freedom. However, the said premise of the orientation of the actuator in the direction of the translatory degree of freedom also necessarily means that any variation of the contact pressure between the pressure roller and the coil must be brought about that a control affects the actuating force of the actuator.

Die vorliegende Erfindung wendet sich von den zuvor erläuterten Vorurteilen des Fachmannes ab und nimmt für eine Bauform mit translatorischem Freiheitsgrad den scheinbaren Nachteil in Kauf, dass lediglich eine Komponente der Stellkraft des Aktuators zur Beeinflussung der Anpresskraft zwischen Anpresswalze und Spule genutzt wird. Dieser vermeintliche Nachteil wird dadurch zumindest kompensiert, dass ein Aktuator eingesetzt werden kann, dessen Stellkraft konstant sein kann, also ungeregelt ist oder lediglich auf einen konstanten Wert geregelt werden muss.The present invention deviates from the prejudices of the person skilled in the art explained above and, for a design with a translational degree of freedom, accepts the apparent disadvantage that only one component of the actuating force of the actuator is used for influencing the contact pressure between the pressure roller and the coil. This supposed disadvantage is at least compensated by the fact that an actuator can be used, whose actuating force can be constant, that is, is unregulated or only has to be regulated to a constant value.

Überraschend nutzt hier die vorliegende Erfindung die trigonometrischen Funktionen für eine automatische Beeinflussung der Kraftübertragung, während diese für die Bemessung der Stellkraft des Aktuators nicht von Bedeutung sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher, aber effektiver Aufbau der erfindungsgemäßen Spulmaschine.Surprisingly, the present invention uses the trigonometric functions for an automatic influencing of the power transmission, while these are not important for the dimensioning of the actuating force of the actuator. This results in a particularly simple, but effective construction of the winding machine according to the invention.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen wird erfindungsgemäß somit ein Aktuator eingesetzt, der (zumindest für einen Spulvorgang) eine konstante Kraft erzeugt. Möglich ist, dass die erzeugte konstante Kraft des Aktuators für unterschiedliche Spulvorgänge variabel gehalten ist. Unter einer "konstanten Kraft" wird im Sinne der Erfindung eine Kraft verstanden, deren Betrag innerhalb vorgegebener Schranken liegt, beispielsweise ± 8, insbesondere ± 5, ± 3 % oder ± 1 % von einem Sollwert.Based on these findings, an actuator is thus used according to the invention, which generates (at least for a winding process) a constant force. It is possible that the generated constant force of the actuator is kept variable for different winding operations. For the purposes of the invention, a "constant force" is understood to mean a force whose magnitude is within predetermined limits, for example ± 8, in particular ± 5, ± 3% or ± 1% of a desired value.

Trotz eines Einsatzes eines Aktuators mit einer konstanten Krafterzeugung kann erfindungsgemäß eine veränderliche Anpresskraft erzeugt werden dadurch, dass die von dem Aktuator erzeugte konstante Kraft nicht vollständig in Richtung eines Freiheitsgrads zwischen der Anpresswalze und der Spindel wirkt. Vielmehr wirkt in Richtung des Freiheitsgrades lediglich eine Komponente dieser Kraft. Hierbei ist das Verhältnis der Kraftkomponente zu der von dem Aktuator erzeugten konstanten Kraft nicht während eines Spulvorgangs konstant, sondern vielmehr von dem Abstand zwischen Spindel und Anpresswalze, also von der Bewegung entlang des Freiheitsgrads abhängig. Hieraus resultiert dann eine veränderliche Anpresskraft für die Anpresswalze.Despite the use of an actuator with a constant force generation according to the invention a variable contact pressure can be generated in that the constant force generated by the actuator does not act completely in the direction of a degree of freedom between the pressure roller and the spindle. Rather, only a component of this force acts in the direction of the degree of freedom. Here, the ratio of the force component to the constant force generated by the actuator is not constant during a winding operation, but rather on the distance between the spindle and pressure roller, that is dependent on the movement along the degree of freedom. This then results in a variable contact pressure for the pressure roller.

Die Erfindung folgt damit nicht dem gebräuchlichen Streben der Fachwelt, den Aktuator zu einer optimalen Kraft- und Leistungsausbeute direkt in Richtung des Freiheitsgrads wirken zu lassen, sondern nimmt gezielt in Kauf, dass lediglich eine Kraftkomponente genutzt wird, während eine andere Kraftkomponente der Kraft des Aktuators ungenutzt bleibt. Dieser vermeintliche Nachteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird dadurch kompensiert, dass durch die abstandsabhängige Aufteilung der Kraft in eine wirksame und eine unwirksame Kraftkomponente eine abstandsgesteuerte Beeinflussung der Anpresskraft ermöglicht wird, wobei u. U. auf eine aufwändige Sensorik zur Erfassung des Abstands oder zur Erfassung der Anpresskraft sowie eine Steuerung oder Regelung nach dem Ergebnis eines erfassten Signals entfallen kann. Somit stellt die abstandsabhängige erfindungsgemäße Beeinflussung der Anpresskraft eine einfache, aber effiziente automatische Beeinflussung der Anpresskraft bereit.The invention thus does not follow the conventional aspiration of the experts to let the actuator to an optimal power and power output directly in the direction of the degree of freedom, but deliberately accepts that only one force component is used, while another force component of the force of the actuator remains unused. This alleged disadvantage of the embodiment according to the invention is compensated by the fact that the distance-dependent division of the force into an effective and an ineffective force component allows a distance-controlled influencing of the contact pressure, wherein u. U. on a complex sensor for detecting the distance or for detecting the contact pressure as well as a control or regulation according to the result of a detected signal can be omitted. Thus, the distance-dependent influencing of the contact force according to the invention provides a simple but efficient automatic influencing of the contact pressure.

Unter einem "Faden" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist bspw. ein Faden im klassischen Sinne als gedrehtes, gesponnenes oder gezwirntes Gebilde zu verstehen. Allerdings kann der "Faden" auch ein beliebiges anderes langgestrecktes Wickelgut sein.A "thread" in the sense of the present invention is, for example, a thread in the classical sense to be understood as a twisted, spun or twisted structure. However, the "thread" can also be any other elongated winding material.

Gemäß der Erfindung ist der Freiheitsgrad ein linearer Freiheitsgrad, der beispielsweise ungefähr vertikal orientiert ist. Für den Fall, dass ein derartiger linearer Freiheitsgrad mit der Zuführrichtung des Fadens korreliert, ergibt sich für eine Bewegung der Anpresswalze in Richtung des Freiheitsgrads mit einer Veränderung des Durchmessers des Fadenwickels ein konstanter Winkel, unter dem der Faden zu der Anpresswalze gelangt. Ist der Anpresswalze ein Fadenleitwerk oder Changierfadenführer (im Folgenden "Fadenleitwerk") zugeordnet, hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Folge, dass sich die Kontaktbedingungen zwischen Fadenleitwerk und Faden nicht ändern. Wird beispielsweise mit dem Fadenleitwerk ein Faden "aufgefächert", könnte eine Veränderung des Winkels zu veränderten Auffächerungen des Fadens führen, die letztlich ein Ablegen des Fadens in einem unerwünschten Zustand auf dem Fadenwickel zur Folge hätte. Andererseits könnte sich mit einer Veränderung des genannten Winkels der Kontaktbereich des Fadens mit dem Fadenleitwerk verlagern, wodurch sich auch Anlegeort und -winkel des Fadens an den Fadenwickel auf unerwünschte Weise verändern könnten. Eine weitere Erschwernis kann gegeben sein, wenn ein Changierfadenführer in der Spulmaschine vorgesehen ist, der zur bestimmungsgemäßen Funktion einen geeigneten, während der Spulreise nicht veränderlichen Einlaufwinkel des Fadens erfordert.According to the invention, the degree of freedom is a linear degree of freedom, for example, oriented approximately vertically. In the event that such a linear degree of freedom correlates with the feed direction of the thread, a movement of the pressure roller in the direction of the degree of freedom with a change in the diameter of the yarn package results in a constant angle at which the yarn reaches the pressure roller. If the pressure roller is associated with a thread guide or traversing thread guide (hereinafter "thread tail"), the configuration according to the invention results in that the contact conditions between the thread guide and the thread do not change. If, for example, a thread is "fanned out" with the thread guide, a change in the angle could lead to altered fanning of the thread, which would ultimately result in the thread laying down in an unwanted state on the thread winding. On the other hand, could change with a change of said angle of the contact region of the thread with the Fadenleitwerk, which could also change the application location and angle of the thread to the filament winding in an undesirable manner. A further complication may be given when a traversing yarn guide is provided in the winding machine, which requires a suitable, during the winding cycle is not variable inlet angle of the thread for proper function.

Eine besonders einfache Realisierung einer Kopplung der Aufteilung der Kraft in die wirksame und die unwirksame Kraftkomponente mit der Bewegung des Freiheitsgrads, also dem Abstand zwischen Spindel und Anpresswalze, ist gegeben, wenn erfindungsgemäß eine Pendelstütze Einsatz findet, die unter einem Winkel α gegenüber dem Freiheitsgrad geneigt ist, wobei der Winkel α von dem Abstand zwischen der Spindel und der Anpresswalze abhängig ist.A particularly simple realization of a coupling of the division of the force in the effective and the ineffective force component with the movement of the degree of freedom, so the distance between the spindle and pressure roller, is given if according to the invention a pendulum support is used, the inclined at an angle α relative to the degree of freedom is, wherein the angle α is dependent on the distance between the spindle and the pressure roller.

Unter einer Pendelstütze wird im Sinne der Erfindung

  • ein kraftführendes Bauteil verstanden,
  • in welches vorrangig externe Kräfte in den Endbereichen eingeleitet werden und
  • welches vorrangig einer Normalkraft in Richtung der Verbindung der Endbereiche mit verschwindenden Querkräften ausgesetzt ist.
Under a pendulum support is within the meaning of the invention
  • understood a force-carrying component,
  • in which primarily external forces in the end areas are initiated and
  • which is primarily exposed to a normal force in the direction of the connection of the end regions with vanishing transverse forces.

Durch die Anordnung der Pendelstütze unter dem Winkel α ergibt sich aus den geometrischen Verhältnissen, dass die Kraftkomponente, die in Richtung des Freiheitsgrads wirkt, über eine trigonometrische Funktion mit der Normalkraft in der Pendelstütze korreliert ist. Beeinflusst der Aktuator die Normalkraft in der Pendelstütze, so ist auf einfache Weise die Abhängigkeit der Kraftkomponente der Kraft des Aktuators von der Bewegung in Richtung des Freiheitsgrads realisiert.The arrangement of the pendulum support at the angle α results from the geometric relationships that the force component acting in the direction of the degree of freedom is correlated via a trigonometric function with the normal force in the pendulum support. If the actuator influences the normal force in the pendulum support, then the dependence of the force component of the force of the actuator on the movement in the direction of the degree of freedom is realized in a simple manner.

Im einfachsten Fall bildet der Aktuator selbst die Pendelstütze, wobei sich der Aktuator verschwenkbar an einem Gehäuse der Spulmaschine abstützen kann, während der andere Anlenkpunkt des Aktuators verschwenkbar und unter dem Winkel α gegenüber dem Freiheitsgrad unmittelbar oder mittelbar an der Anpresswalze abgestützt ist.In the simplest case, the actuator itself forms the pendulum support, wherein the actuator can pivotally supported on a housing of the winder, while the other pivot point of the actuator is pivotally and at the angle α relative to the degree of freedom directly or indirectly supported on the pressure roller.

Ebenfalls möglich ist, dass ein Endbereich der Pendelstütze gelenkig in Richtung des Freiheitsgrads geführt ist, während der gegenüberliegende Endbereich in einer gegenüber dem Freiheitsgrad unter einem Winkel, beispielsweise 90°, orientierten Führung geführt ist und der Aktuator auf diesen Endbereich wirkt.It is also possible that one end portion of the pendulum support is hinged in the direction of the degree of freedom, while the opposite end portion is guided in a relation to the degree of freedom at an angle, for example 90 ° oriented guide and the actuator acts on this end.

Für eine Weiterbildung der Erfindung hat sich gezeigt, dass die Ausbildung des Aktuators als druckmittelbetätigter, beispielsweise pneumatischer Stellzylinder vorteilhaft ist. Beispielsweise kann über eine einzige Druckmittelquelle eine Versorgung von mehreren Stellzylindern erfolgen für den Fall, dass gleichzeitig mehrere Fäden zu mehreren Fadenwickeln gewickelt werden sollen. Darüber hinaus sind Druckmittelelemente, beispielsweise pneumatische Ventile, kostengünstig verfügbar, über die eine Bereitstellung eines konstanten Drucks und damit einer konstanten Kraft für den Aktuator möglich ist. Weiterhin hat sich gezeigt, dass derartige Druckmittelelemente auch in einem dauerhaften Betrieb sehr zuverlässig sind.For a development of the invention has been shown that the formation of the actuator as a pressure medium-actuated, for example, pneumatic actuating cylinder is advantageous. For example, it is possible to supply a plurality of actuating cylinders via a single pressure medium source in the event that several threads are to be wound simultaneously to form several thread coils. In addition, pressure medium elements, such as pneumatic valves, are available at low cost, via which a provision of a constant pressure and thus a constant force for the actuator is possible. Furthermore, it has been shown that such pressure medium elements are very reliable even in a permanent operation.

Für den Fall, dass die Abhängigkeit der Kraftkomponente, die in Richtung des Freiheitsgrads wirkt, (beispielsweise für eine feinfühlige Adaption an die Verhältnisse und/oder für eine Veränderung der Verhältnisse für unterschiedliche Spulvorgänge) veränderbar sein soll, kann ein Ort des Anlenkpunkts der Pendelstütze veränderbar sein. Eine derartige Veränderung kann beispielsweise manuell durch den Benutzer erfolgen durch Verbinden der Pendelstütze wahlweise mit mehreren Aufnahmen, über ein Langloch o. ä.. Ebenfalls möglich ist eine automatische Veränderung der Lage eines Anlenkpunkts der Pendelstütze, beispielsweise über einen Schrittmotor o. ä.In the event that the dependence of the force component acting in the direction of the degree of freedom (for example, for a sensitive adaptation to the conditions and / or for a change in the ratios for different winding operations) should be variable, a location of the articulation point of the pendulum support can be changed be. Such a change, for example, manually by the user by connecting the pendulum support optionally with multiple shots, a slot o. Ä .. Also possible is an automatic change in the position of a pivot point of the pendulum support, for example via a stepper motor o.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1
zeigt eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spulmaschine.
Fig. 2
zeigt einen Schnitt II-II durch eine Spulmaschine gemäß Fig. 1.
Fig. 3
zeigt einen eine Pendelstütze bildenden Aktuator zur Beeinflussung einer Anpresskraft zwischen Spule und Anpresswalze.
Fig. 4
zeigt einen Teilschnitt bei Schnittführung quer zur Längsachse einer Spule mit einer Anpresswalze, einem Fadenleitwerk sowie einem Changierfadenführer.
Fig. 5
zeigt eine Prinzipskizze einer pneumatischen Baugruppe zur Bereitstellung eines (weitestgehend) konstanten Pneumatikdrucks für einen als Pneumatikzylinder ausgebildeten Aktuator.
In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.
Fig. 1
shows a partially sectioned side view of a winder according to the invention.
Fig. 2
shows a section II-II by a winder according to Fig. 1 ,
Fig. 3
shows a pendulum support forming actuator for influencing a contact force between the coil and pressure roller.
Fig. 4
shows a partial section with a sectional view transverse to the longitudinal axis of a coil with a pressure roller, a thread guide and a traversing yarn guide.
Fig. 5
shows a schematic diagram of a pneumatic assembly for providing a (largely) constant pneumatic pressure for a trained as a pneumatic cylinder actuator.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Fig. 1 zeigt eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Spulmaschine 1, die dazu dient, einen Faden 2 auf einer Spule 3 zu einem Fadenwickel 4 zu wickeln. Die Spulmaschine 1 besitzt einen Revolverkopf 5 (s. Fig. 2), der gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Scheibe ausgebildet ist und von dem auf dem Umfang gegenüberliegend zwei Spindeln 6, 7 auskragen. Die Spindeln 6, 7 können über Antriebseinheiten 8, 9 unabhängig voneinander und gegenüber dem Revolverkopf 5 um ihre Längsachsen in Rotation versetzt werden. Auf den Spindeln 6, 7 befinden sich jeweils Hülsen 10, 11, auf die der Faden 2 zu einem Fadenwickel 4 zwecks Bildung einer Spule 3 aufgewickelt wird. Oberhalb der Spule 3 befindet sich ein Fadenleitwerk 12, welches über eine Führung 13, beispielsweise eine Linearführung, oder mehrere Führungen entlang eines Freiheitsgrads 14 beweglich oder verschieblich gelagert ist. Das Fadenleitwerk 12 weist eine Changiereinrichtung 15 auf, über die in einem Winkelbereich 16 der Ort der Zuführung des Fadens 2 zu dem Fadenwickel 4 bezüglich der Längsachse der Spindel 6 sowie die Orientierung des Fadens zu der Umfangsrichtung bei dem Anlegen des Fadens 2 an den Fadenwickel 4 veränderbar ist. Weiterhin besitzt das Fadenleitwerk 12 im Bereich der Changiereinrichtung 15 obere Fadenführerrollen 17, die unabhängig von dem Winkel in dem Winkelbereich 16 den Faden durch Vorgabe beidseitiger axialer Führungen zu einer Achse 36 ausrichten. Darüber hinaus sind untere Fadenführerrollen 18 vorgesehen, welche parallel zur Längsachse der Spindel 6 orientierte, entsprechend Fig. 2 versetzt orientierte Anlageflächen bereitstellen, die beispielsweise einer Auffächerung des Fadens 2 und/oder einer Vorgabe einer ungefähr in Fig. 2 vertikal orientierten Zuführung des Fadens 2 zur Anpresswalze 19 dienen. Fig. 1 shows a partially sectioned side view of a winder 1, which serves to wind a thread 2 on a spool 3 to a thread winding 4. The winder 1 has a turret 5 (s. Fig. 2 ), which is formed according to the illustrated embodiment as a disc and of the circumferentially opposite two spindles 6, 7 protrude. The spindles 6, 7 can be offset by drive units 8, 9 independently of each other and relative to the turret 5 about their longitudinal axes in rotation. On the spindles 6, 7 are each sleeves 10, 11, on which the thread 2 is wound into a thread winding 4 for the purpose of forming a coil 3. Above the bobbin 3 is a thread guide 12, which is mounted on a guide 13, for example a linear guide, or a plurality of guides along a degree of freedom 14 movable or displaceable. The thread guide 12 has a traversing device 15, over which in an angular range 16, the location of feeding the thread 2 to the thread winding 4 with respect to the longitudinal axis of the spindle 6 and the orientation of the thread to the circumferential direction in the application of the thread 2 to the filament winding. 4 is changeable. Furthermore, the thread guide 12 has in the region of the traversing device 15 upper thread guide rollers 17 which align the thread independently of the angle in the angular region 16 by specifying double-sided axial guides to an axis 36. In addition, lower thread guide rollers 18 are provided which oriented parallel to the longitudinal axis of the spindle 6, respectively Fig. 2 provide offset-oriented contact surfaces, for example, a fanning out of the thread 2 and / or a specification of approximately in Fig. 2 vertically oriented supply of the thread 2 to the pressure roller 19 serve.

Unterhalb des Fadenleitwerks 12 ist drehbar gegenüber diesem eine Anpresswalze 19 gelagert, deren Längsachse parallel zur Längsachse der Spindel 6 orientiert ist. Nachfolgend an die unteren Fadenführerrollen ist der Faden über einen Teilumfangswinkel um die Anpresswalze 19 geführt. Der Faden wird im Kontaktbereich der Anpresswalze 19 an eine Mantelfläche 32 des Fadenwickels 4 angelegt.Below the Fadenleitwerks 12 is rotatably mounted relative to this a pressure roller 19, whose longitudinal axis is oriented parallel to the longitudinal axis of the spindle 6. Subsequent to the lower yarn guide rollers, the yarn is guided over the partial pressure angle around the pressure roller 19. The thread is applied in the contact region of the pressure roller 19 to a lateral surface 32 of the thread winding 4.

Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein Aktuator 20 als pneumatischer Stellzylinder ausgebildet, der über eine Druckmittelleitung 21 beaufschlagbar ist. Der Aktuator 20 bildet eine Pendelstütze 22. Die Pendelstütze 22 ist in einem Endbereich 23 gelenkig gegenüber einer gehäusefesten Strebe 24 der Spulmaschine 1 angelenkt, wobei die Pendelstütze 22 um eine vertikal zur Zeichenebene gemäß Fig. 1 orientierte Achse verschwenkbar ist. Der gegenüberliegende Endbereich 37 der Pendelstütze 22 ist unmittelbar oder mittelbar an dem Fadenleitwerk 12 angelenkt, hier benachbart der Führung 13. Gegenüber dem Freiheitsgrad 14 bildet die Pendelstütze einen Winkel α. Infolge der gewählten Anlenkpunkte 33, 34 der Pendelstütze 22 verändert sich der Winkel α von einem Anfangswinkel α1 auf einen Winkel α2 mit einer Vergrößerung des Durchmessers des Fadenwickels 4, wobei α1 > α2 gilt. Bezeichnet FN die Normalkraft in der Pendelstütze 22, die für das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel mit der Kraft des Aktuators 20 übereinstimmt, ergibt sich die in Richtung des Freiheitsgrads 14 wirkende Kraftkomponente FFHG über F FHG = F N cosα .

Figure imgb0001
For the illustrated embodiment, an actuator 20 is formed as a pneumatic actuating cylinder, which is acted upon via a pressure medium line 21. The actuator 20 forms a pendulum support 22. The pendulum support 22 is articulated in an end region 23 articulated against a housing-fixed strut 24 of the winder 1, wherein the pendulum support 22 to a vertical to the plane according to Fig. 1 oriented axis is pivotable. The opposite end portion 37 of the pendulum support 22 is directly or indirectly on the Fadenleitwerk Hinged 12, here adjacent to the guide 13. Compared with the degree of freedom 14, the pendulum support forms an angle α. As a result of the selected articulation points 33, 34 of the pendulum support 22, the angle α changes from an initial angle α 1 to an angle α 2 with an increase in the diameter of the thread winding 4, wherein α 1 > α 2 applies. If F N denotes the normal force in the pendulum support 22, which coincides with the force of the actuator 20 for the embodiment shown in the figures, the force component F FG acting in the direction of the degree of freedom 14 results F FHG = F N cos ,
Figure imgb0001

Für die zuvor beschriebene Veränderung des Winkels von α1 auf α2 ergibt sich eine Änderung der in Richtung des Freiheitsgrads 14 wirkenden Kraftkomponente wie folgt: Δ F FHG = F N cos α 2 - cos α 1 .

Figure imgb0002
For the change in the angle from α 1 to α 2 described above, a change in the force component acting in the direction of the degree of freedom 14 results as follows: Δ F FHG = F N cos α 2 - cos α 1 ,
Figure imgb0002

Somit ist die auf das Fadenleitwerk 12 wirkende Kraftkomponente FFHG von der Bewegung in Richtung des Freiheitsgrads 14 und damit dem Abstand zwischen der Anpresswalze 19 und der Spindel 6 abhängig. Die nicht in Richtung des Freiheitsgrads wirkende Kraftkomponente FH ergibt sich über F H = F N sinα .

Figure imgb0003
Thus, the force acting on the Fadenleitwerk 12 force component F FG of the movement in the direction of the degree of freedom 14 and thus the distance between the pressure roller 19 and the spindle 6 is dependent. The force component F H which does not act in the direction of the degree of freedom arises via F H = F N sin .alpha ,
Figure imgb0003

Die nicht wirksame Kraftkomponente FH wird für das dargestellte Ausführungsbeispiel von der Führung 13 aufgenommen.The non-effective force component F H is received by the guide 13 for the illustrated embodiment.

Für einen vorgegebenen Hub des Fadenleitwerks 12 in Richtung des Freiheitsgrads 14 kann die Änderung der Kraft Δ FFHG verändert werden durch Verstellung der Grundgeometrie, also Veränderung der Anlenkpunkte 33, 34 der Pendelstütze 22. Durch diese kann der Arbeitsbereich in den oben angeführten cos-Funktionen verschoben werden. Liegt der Arbeitsbereich der Spulmaschine in der Umgebung des Winkels α = 0, ist die Abhängigkeit der Kraftkomponente FFHG von dem Hub des Fadenleitwerks minimiert, während für den anderen theoretischen Grenzfall eines Arbeitsbereiches in der Umgebung des Winkels α = 90° die Änderung der Kraftkomponente FFHG maximal ist.For a given stroke of the yarn tail 12 in the direction of degree of freedom 14 the change in the force Δ F FHG can be changed by adjustment of the basic geometry, thus changing the coupling points 33, 34 of the pendulum support 22. By this, the work area can be used in the above-mentioned cos functions be moved. If the working range of the winding machine in the vicinity of the angle α = 0, the dependence of the force component F FHG of the stroke of Fadenleitwerks is minimized, while for the other theoretical limit of a work area in the vicinity of the angle α = 90 °, the change in the force component F FHG is maximum.

Zur Ermöglichung einer Verstellung sind in der Strebe 24 mehrere mögliche Anlenkpunkte 34, beispielsweise über mehrere Bohrungen 25, für die Pendelstütze 22 vorgesehen.To allow for adjustment 24 several possible pivot points 34, for example, via a plurality of holes 25, provided for the pendulum support 22 in the strut 24.

Der Aktuator 20 erstreckt sich auf der der Spule 3 abgewandten Seite des Revolverkopfs 5, vorzugsweise verdeckt durch eine Maschinengrundplatte. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann der Freiheitsgrad 14 gegenüber der Vertikalen geneigt sein. Ohne dass hierdurch das erfindungsgemäße Grundprinzip verlassen wird, ist es somit möglich, dass der Winkel α (abweichend zu der Bemaßung des Winkels α in den Fig. 1 und 3) in eine beliebige Raumrichtung orientiert ist.The actuator 20 extends on the side facing away from the coil 3 of the turret 5, preferably hidden by a machine base plate. How out Fig. 2 can be seen, the degree of freedom 14 may be inclined relative to the vertical. Without thereby leaving the basic principle of the invention, it is thus possible that the angle α (deviating from the dimensioning of the angle α in the Fig. 1 and 3 ) is oriented in any spatial direction.

Fig. 5 zeigt eine Druckmitteleinheit 26, die zur Beaufschlagung der Druckmittelleitung 21 dient. Der Druckmitteleinheit 26 wird ein Druckmedium 27 unter einem Betriebsdruck zugeführt. Die Druckmitteleinheit 26 besitzt ein Regelventil 28 sowie eine pneumatische Umschalteinrichtung 29, die über eine Steuer- oder Regeleinheit 30 mittels einer Steuerleitung 31 geeignet angesteuert wird. Über eine Umgehungsleitung 35 kann bei entsprechender Beschaltung der Umschalteinrichtung 29 durch die Steuer- oder Regeleinheit 30 das Regelventil 28 umgangen werden, so dass ein vollständiges Anheben der Anpresswalze 19 möglich ist. Hinsichtlich alternativer Ausgestaltungen zur Bereitstellung des Druckmediums und zur Regelung des Drucks des Druckmediums wird auf die entsprechenden Teile von EP 1 213 246 B1 verwiesen. Fig. 5 shows a pressure medium unit 26, which serves to act on the pressure medium line 21. The pressure medium unit 26 is supplied with a pressure medium 27 under an operating pressure. The pressure medium unit 26 has a control valve 28 and a pneumatic switching device 29, which is suitably controlled via a control or regulating unit 30 by means of a control line 31. Via a bypass line 35, the control valve 28 can be bypassed by the control or regulating unit 30 with appropriate wiring of the switching device 29, so that a complete lifting of the pressure roller 19 is possible. With regard to alternative embodiments for providing the pressure medium and for regulating the pressure of the pressure medium is on the corresponding parts of EP 1 213 246 B1 directed.

Die Spulmaschine dient insbesondere der Herstellung von Kreuzspulen, für die der ankommende Faden durch einen Changierfadenführer entlang der Längsachse der Spule changiert. Bei dem aufzuspulenden Faden 2 handelt es sich insbesondere um ein Kohlenstofffasermaterial, beispielsweise ein Kohlenstofffaserbändchen. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ändert sich der Winkel des Changierfadenführers während der Spulreise gegenüber dem einlaufenden Faden nicht.The winding machine is used in particular for the production of cheeses, for which the incoming thread travels through a traversing thread guide along the longitudinal axis of the spool. In the aufzuspulenden thread 2 is in particular a carbon fiber material, such as a carbon fiber ribbon. For the illustrated embodiment, the angle of the traversing thread guide does not change during the winding cycle with respect to the incoming thread.

Die Anpresskraft der Anpresswalze 19 an den Fadenwinkel 4 ergibt sich aus der vektoriellen Summe der Gewichtskraft des Fadenleitwerks 12 sowie etwaiger Zusatzbauteile und der Kraftkomponente FFHG des Aktuators 20 in Richtung des Freiheitsgrads 14. Für den Fall, dass der Freiheitsgrad 14 nicht vertikal orientiert ist, ergibt sich eine entsprechende Minderung der Anpresskraft über den cos des Winkels des Freiheitsgrads 14 gegenüber der Vertikalen.The contact pressure of the pressure roller 19 at the thread angle 4 results from the vectorial sum of the weight of the thread guide 12 and any additional components and the force component F FHG of the actuator 20 in the direction of the degree of freedom 14. In the event that the degree of freedom 14 is not vertically oriented, results in a corresponding reduction in the contact force on the cos of the angle of the degree of freedom 14 with respect to the vertical.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

11
SpulmaschineDishwasher
22
Fadenthread
33
SpuleKitchen sink
44
Fadenwickelfilament winding
55
Revolverkopfturret
66
Spindelspindle
77
Spindelspindle
88th
Antriebseinheitdrive unit
99
Antriebseinheitdrive unit
1010
Hülseshell
1111
Hülseshell
1212
Fadenleitwerkthread tail
1313
Führungguide
1414
Freiheitsgraddegree of freedom
1515
ChangiereinrichtungTraversing device
1616
Winkelbereichangle range
1717
obere Fadenführerrolleupper thread guide roller
1818
untere Fadenführerrollelower thread guide roller
1919
Anpresswalzepressure roller
2020
Aktuatoractuator
2121
DruckmittelleitungPressure medium line
2222
PendelstützeStabilizer
2323
Endbereichend
2424
Strebestrut
2525
Bohrungdrilling
2626
DruckmitteleinheitPressure means unit
2727
Druckmediumprint media
2828
Regelventilcontrol valve
2929
Umschalteinrichtungswitchover
3030
Steuer- oder RegeleinheitControl unit
3131
Steuerleitungcontrol line
3232
Mantelflächelateral surface
3333
Anlenkpunktarticulation
3434
Anlenkpunktarticulation
3535
Umgehungsleitungbypass line
3636
Achseaxis
3737
Endbereichend

Claims (6)

  1. Winding machine (1) for winding a winding material or thread (2) to a wound package (4) with
    a) at least one spindle (6),
    b) a traversing device (12) with a pressure roller (19),
    ba) said pressure roller having a distance from the spindle (6) which is changeable along a degree of freedom (14) and
    bb) said pressure roller being pressed against the outer surface (32) of the wound package (4),
    c) the wound package (4) being driven for rotation and the winding material or thread (2) is fed to the wound package (4) in the contact region of the pressure roller (19) with the wound package (4),
    d) at least one actuator (20) at least influencing the contact force of the pressure roller (19) with the wound package (4),
    wherein
    e) the actuator (20) produces a constant force (FN) and
    f) only a force component (FFHG) of the force (FN) of the actuator (20) with an orientation along the degree of freedom (14) acts upon the traversing device (12) and the ratio of the force component (FFHG) acting along the degree of freedom (14) and the force (FN) of the actuator (20) is dependent on the distance between the spindle (6) and the pressure roller (19),
    characterised by
    the degree of freedom (14) being a linear degree of freedom and the actuator (20) influencing the normal force (FN) in a pendulum rod (22) wherein the pendulum rod (22) is slanted with an angle α with respect to the degree of freedom (14), said angle α being dependent on the distance of the spindle (6) from the pressure roller (19) and wherein one end region (23) of the pendulum rod (22) is linked with the housing and the other end region (37) of the pendulum rod is directly or indirectly linked with the traversing device (12).
  2. Winding machine (1) according to claim 1, wherein the actuator (20) is a pressurized cylinder.
  3. Winding machine (1) according to claim 1 or 2, wherein the position of at least one linking point (33; 34) of the pendulum rod (22) is changeable.
  4. Winding machine (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the actuator (20) comprises a pneumatic cylinder.
  5. Winding machine (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the actuator (20) is connected with a control unit (30), said control unit (30) controlling the actuator (20) to a constant force.
  6. Winding machine (1) according to claim 4, characterised by said pneumatic cylinder being pressurized via a control valve (28), said control valve (28) providing the pneumatic cylinder being pressurized with a constant pressure.
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