EP3145846A1 - Wickelvorrichtung für strangförmiges wickelgut - Google Patents

Wickelvorrichtung für strangförmiges wickelgut

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EP3145846A1
EP3145846A1 EP15726039.9A EP15726039A EP3145846A1 EP 3145846 A1 EP3145846 A1 EP 3145846A1 EP 15726039 A EP15726039 A EP 15726039A EP 3145846 A1 EP3145846 A1 EP 3145846A1
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EP
European Patent Office
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winding
laying
lance
coil
winding device
Prior art date
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EP15726039.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3145846B1 (de
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Michael Schaffer
Rudolf Bader
Bernhard Enzensberger
Timo BORCHERT
Hubert Reinisch
Andreas Kraus
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Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/36—Wires

Definitions

  • the invention relates to a winding device for winding strand-shaped winding material on a rotating coil.
  • the strand-shaped winding material may be, for example, a metallic or non-metallic, coated or uncoated wire, a single or multi-core cable, a strand, a fiber, for example a natural or a synthetic fiber, in particular a fiber for special technical applications such as an optical waveguide, a thread, be a string or a rope.
  • a coil is a preferably rotationally symmetrical body understood, which preferably has a cylindrical, conical or double-conical bobbin.
  • the coil may further comprise at least one arranged at one end of the bobbin, preferably disc-shaped flange whose diameter is generally significantly larger than the largest diameter of the bobbin.
  • a winding device of the type under consideration further comprises a laying device, via which the winding material to the casserole point on the , ,
  • the casserole point is understood to mean that point at which the winding material runs onto the winding on the bobbin during the winding process, at which point the winding material, for the first time in its running direction, touches the already formed winding.
  • the casserole thus changes during the winding process its position relative to the non-moving parts of the winding device and the environment.
  • the laying device is displaceable substantially in the direction of the axis of rotation of the coil.
  • Displacement speed of the laying device in the direction of the axis of rotation as a function of the rotational speed of the coil and the properties of the winding material as its diameter, the surface structure and the coefficient of friction of the surface or its rigidity.
  • the casserole angle is the angle between a perpendicular to the axis of rotation of the coil and the casserole axis of the winding material, with the casserole axis is meant the axis along which the winding material runs onto the winding.
  • the angle of contact is open, as seen from the perpendicular to the axis of rotation of the coil, toward the displacement direction of the laying device, d. H. in the direction in which the winding is formed on the coil, and its amount exceeds a certain value, this may mean that the laying device is too far back, as seen in the direction of displacement, whereupon the control would increase the displacement speed slightly.
  • the casserole angle is opened against the direction of displacement and its amount exceeds a certain value, then the control would slightly reduce the displacement speed accordingly.
  • the winding device has at least one sensor for determining the angle of emergence of the winding material.
  • Such a regulation of the displacement of the laying device as a function of the angle of emergence is used, for example, in DE 195 08 051 A1 and in DE 38 27 078 A1.
  • the present invention is based on the object to further improve a winding device of the type described for winding strand-like winding material on a rotating coil. This object is achieved by a winding device according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
  • the distance between the run-off point and the casserole during the winding process at least temporarily at most four times, preferably at most twice, more preferably at most the simple of the diameter of the winding material.
  • the expiry point is understood to be the point at which the winding material leaves the laying device, ie. H. where the winding material in its running direction touches the laying device for the last time.
  • the distance between the flow point and the feed point during the winding process is always always at most four times, preferably at most twice, more preferably at most the simple of the diameter of the winding material.
  • the laying device on a laying lance, along which the winding material is guided to the casserole point on the winding.
  • the laying lance is preferably elongated, more preferably rod-shaped, and preferably always extends in its longitudinal direction at least approximately along the baking axis.
  • the laying lance may also have a different shape, for example, be disc-shaped.
  • the laying lance and the casserole are in an unloaded position in which, for example, the winding material is not under mechanical stress, preferably aligned at right angles to the axis of rotation of the coil, d. H. a casserole angle measured in this position has the value zero.
  • the laying lance is mounted movably on the laying device in such a way that the distance from the discharge point to the axis of rotation of the coil can be changed during the winding process. By a corresponding readjustment of this distance can be kept substantially constant with increasing diameter of the winding on the bobbin during the winding process, the distance between the drain point and the casserole.
  • the laying lance is movable in a plane which contains the ramp axis and which is parallel to the axis of rotation of the coil. A movement of the laying lance in this plane can thus cause a change in the casserole axis and thus the casserole angle.
  • the mobility of the laying lance is achieved in that the laying lance is flexible. This results in the mobility of the - -
  • the mobility of the laying lance is particularly preferably achieved in that the laying lance is designed in several parts, wherein at least two of its parts are movably connected to each other, in particular by a hinge or hinge. This makes it possible to ensure that the laying lance does not oppose any movement, or only a very small restoring moment, so that the tension of the winding material is not or only barely influenced by the movement of the laying lance.
  • the at least one sensor is attached to the laying lance.
  • the at least one sensor is particularly preferably attached to or near the point of the laying lance on which the two parts of the laying lance can move towards one another.
  • the at least one sensor is adapted to measure the movement of the laying lance in itself. If at least part of the laying lance always extends essentially along the run-up axis, the run-up angle can also be determined from the measurement of the sensor.
  • the laying lance has at least one deflection roller over which the winding material is guided.
  • the at least one sensor is an optical or a mechanical sensor or a combination of both, for example a laser sensor with a mechanical angle sensor, which preferably uses a triangulation-like method for angle measurement.
  • the coil has at least one flange.
  • the winding device is designed such that the distance from the flow point to the axis of rotation of the coil during the winding process is at least temporarily less than the diameter of the flange.
  • the laying device in particular the laying lance, so "dip" next to the flange or between the flanges in the coil. In this way, even with a coil with flanges, the desired small distance between the discharge point and the feed point can be achieved.
  • the invention further relates to a winding method for winding strand-shaped winding material on a rotating coil by means of a winding device according to the invention.
  • the distance between the run-off point and the contact point during the winding process at least temporarily at most four times, preferably at most twice, more preferably at most the simple of the diameter of the winding material.
  • the winding method according to the invention may also comprise the step of calculating the laying pitch from the diameter of the bobbin and the product diameter. Further embodiments and advantages of the invention are explained below in conjunction with the attached, partially schematic figures. Showing:
  • FIG. 1 shows a cross section through a winding device according to the invention with a partially wound coil.
  • FIG. 2 shows a perspective oblique view of a part of a winding device according to the invention with an empty bobbin;
  • FIG. 3 shows the laying device of the winding device from FIG. 2 in an enlarged detail.
  • Fig. 1 shows schematically a cross section of an inventive
  • Winding device 1 with a partially wound coil 2, which is rotatably mounted about a rotation axis 3.
  • the coil 2 has a bobbin 4, at the two ends of which flanges 5 are mounted.
  • the winding material is preferably wire and preferably has a diameter between 8 and 30 mm.
  • the winding consists of several layers 7 of individual turns 6, which in cross section (shown in Fig. 1 in an idealized form) a
  • the winding device 1 has a laying device 9 which is displaceable along a spindle 11 arranged parallel to the axis of rotation 3 of the spool 2.
  • the spindle 1 1 is rotated by a motor 10 in rotation, whereby a provided on the externally threaded spindle 1 1 movably mounted laying carriage 12 with a corresponding internal thread (not shown) in a linear movement along the spindle 1 1 is added ,
  • the laying carriage 12 is connected to a laying lance 13, which is aligned perpendicular to the rotation axis 3 and the spindle 1 1.
  • Laying lance 13 consists of a rear part 13 b, which is rigidly connected to the laying carriage 12, and a front part 13 a, which is rotatably connected to the rear part 13 b via a pivot joint 14, wherein the rotation in the plane is possible, which by the Laying lance 13 and the rotation axis 3 is clamped, d. H. in Fig. 1 in the plane (indicated by the semicircular double arrow on the joint 14).
  • the winding material is fed via two guide rollers 15 along the laying lance 13 of the winding (for reasons of clarity, the winding material itself is not shown in Fig. 1). Note that the distance between the outermost location of the left idler pulley 15 and the last wound turn, i. H. the distance between the drain point and the casserole point is less than the simple diameter of the winding material. This distance can be readjusted by a mechanism (not shown),
  • the laying lance 13 about the spindle 1 1 is pivotable by a predetermined angle.
  • the laying lance 13 thus emerges during the winding process between the two flanges 5 of the coil 2, but at the beginning of the winding process can also be pivoted into the area between the flanges 5 or on
  • the angle between the front part 13a and the rear part 13b of the laying lance 13 can be measured. Since the rear part 13b is always perpendicular to the axis of rotation 3 and the front part 13a extends in the direction of the casserole axis of the winding material, this angle corresponds to the casserole angle of the winding material.
  • the laying can be controlled so that the turns abut against each other without creating gaps or skipping turns in the above sense.
  • the desired line speed, d. H. the feed rate of the winding material, and the resulting at a certain time laying speed are preferably provided to the control as a target value.
  • the control of the laying speed is preferably done in real time, d. H. the sensor data is processed so fast that the
  • Installation speed is not affected by the control process.
  • control method is in this case designed such that no attempt is made to direct the winding material in exact paths. Instead, only the
  • Laying device 9 based on the measured run-up angle tracked so that the laying lance 13 always at the best possible position for the
  • Winding stands. Only the winding of the currently wound - -
  • Winding but not readjusted by already previously wound turns or layers.
  • the formation of the first, d. H. innermost layer on an unwound coil can be done without the use of the scheme, only by a controlled displacement of the laying device 9.
  • the flanges 5 of the coil 2 are detected, so that the laying direction, d. H. the direction of displacement of the laying device 9 along the axis of rotation 3, upon reaching a flange 5 is automatically reversed to form the next layer in the reverse direction.
  • this direction reversal can also be fixed
  • Switching points which correspond to the positions of the flanges 5 on the travel path of the laying device 9, take place.
  • the sensor data can be acquired digitally or analogously. Furthermore, in the winding device 1 open interfaces to external controls may be provided to make the winding device 1 more flexible and modular.
  • FIG. 2 shows a perspective oblique view of a part of the winding device 1 according to the invention, shown only schematically in FIG. 1, with an empty bobbin.
  • FIG. 3 shows an enlarged detailed illustration of the laying device 9 from FIG. 2.
  • the reference numerals correspond to those from FIG. 1. - -

Landscapes

  • Winding Filamentary Materials (AREA)
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  • Guides For Winding Or Rewinding, Or Guides For Filamentary Materials (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Eine Wickelvorrichtung (1) zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine rotierende Spule (2) weist eine Verlegeeinrichtung (9) auf, über die das Wickelgut zu dem Auflaufpunktauf der Wicklung geführt wird. Die Verlegeeinrichtung (9) ist im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse (3) der Spule (2) verschiebbar. Weiter weist die Wickelvorrichtung (1) wenigstens einen Sensor zur Bestimmung des Auflaufwinkels des Wickelgutes auf die Wicklung auf. Die Wickelvorrichtung (1) ist derart ausgelegt, dass die Verschiebung der Verlegeeinrichtung (9) während des Wickelvorgangs in Abhängigkeit des über den wenigstens einen Sensor bestimmten Auflaufwinkels geregelt wird. Erfindungsgemäß beträgt der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt, an dem das Wickelgut die Verlegeeinrichtung (9) verlässt, und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes. Durchdiesen geringen Abstandwird eine gute Bewicklung der Spule erreicht, bei der die einzelnen Windungen aneinander anliegen. Insbesondere wird das "Überspringen" einzelner Windungen vermieden und das Wickelgut geschont.

Description

Wickelvorrichtung für strangförmiges Wickelgut
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2014 007 552.4 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine rotierende Spule. Das strangförmige Wickelgut kann beispielsweise ein metallischer oder nichtmetallischer, beschichteter oder unbeschichteter Draht, ein ein- oder mehradriges Kabel, eine Litze, eine Faser, beispielsweise eine Natur- oder eine Kunstfaser, insbesondere eine Faser für besondere technische Anwendungen wie ein Lichtwellenleiter, ein Faden, eine Schnur oder ein Seil sein.
Unter einer Spule wird ein vorzugsweise rotationssymmetrischer Körper verstanden, welcher vorzugsweise einen zylindrischen, konischen oder auch doppelt-konischen Spulenkörper aufweist. Die Spule kann weiterhin wenigstens einen an einem Ende des Spulenkörpers angeordneten, vorzugsweise scheibenförmigen Flansch aufweisen, dessen Durchmesser im Allgemeinen deutlich größer ist als der größte Durchmesser des Spulenkörpers.
Eine Wickelvorrichtung der betrachteten Art weist weiterhin eine Verlegeeinrichtung auf, über die das Wickelgut zum Auflaufpunkt auf der . .
Wicklung geführt wird. Unter dem Auflaufpunkt wird dabei derjenige Punkt verstanden, an dem das Wickelgut während des Wickelvorgangs auf die Wicklung auf der Spule aufläuft, an dem das Wickelgut also in seiner Laufrichtung gesehen erstmalig die bereits gebildete Wicklung berührt. Der Auflaufpunkt verändert somit während des Wickelvorgangs seine Lage relativ zu den nicht bewegten Teilen der Wickelvorrichtung und zur Umgebung.
Die Verlegeeinrichtung ist im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse der Spule verschiebbar.
Durch eine Rotation der Spule um ihre Rotationsachse und eine gleichzeitige Zuführung des Wickelgutes über die Verlegeeinrichtung werden auf der Spule einzelne Windungen des Wickelgutes gebildet. Durch eine zusätzliche Verschiebung der Verlegeeinrichtung in Richtung der Rotationsachse der Spule kommen die Windungen auf der Spule nebeneinander zu liegen und bilden somit eine durchgehende Lage von Windungen.
Es sind verschiedene Arten von Wicklungsgeometrien bekannt, beispielsweise eine schraubenförmige und eine orthozyklische Wicklung.
Durch eine geeignete Umschaltung der Verschieberichtung der Verlegeeinrichtung an einem jeweiligen Endpunkt der Wicklung, beispielsweise - falls vorhanden - ein dem jeweiligen Flansch der Spule, wird die Bildung einer Lage beendet und die Bildung einer weiteren Lage auf der zuvor gebildeten Lage begonnen.
Für die Bildung einer gleichmäßigen, aus einer Vielzahl von Lagen bestehenden Wicklung mit aneinander anliegenden Windungen muss sichergestellt werden, dass keine "Lücken", d. h. Spalte, zwischen den Windungen entstehen und dass auch keine Windungen auf die unmittelbar zuvor gewickelte Windung "hinaufklettert" und diese "überspringt", wodurch sich ein ungleichmäßiger Durchmesser der Wicklung ergibt. Dies erfordert eine gute Regelung der - -
Verschiebegeschwindigkeit der Verlegeeinrichtung in Richtung der Rotationsachse in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Spule und von den Eigenschaften des Wickelgutes wie dessen Durchmesser, der Oberflächenstruktur und dem Reibungskoeffizienten von dessen Oberfläche oder dessen Steifigkeit.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Verschiebung der Verlegeeinrichtung während des Wickelvorgangs in Abhängigkeit des Auflaufwinkels des Wickelgutes zu regeln. Der Auflaufwinkel ist dabei der Winkel zwischen einer Senkrechten auf die Rotationsachse der Spule und der Auflaufachse des Wickelgutes, wobei mit der Auflaufachse die Achse gemeint ist, entlang derer das Wickelgut auf die Wicklung aufläuft.
Ist der Auflaufwinkel beispielsweise von der Senkrechten auf die Rotationsachse der Spule aus gesehen zur Verschieberichtung der Verlegeeinrichtung hin geöffnet, d. h. in die Richtung, in der die Wicklung auf der Spule gebildet wird, und übersteigt sein Betrag einen bestimmten Wert, so kann dies bedeuten, dass die Verlegeeinrichtung in die Verschieberichtung gesehen zu weit hinten steht, woraufhin die Regelung die Verschiebegeschwindigkeit geringfügig erhöhen würde. Ist der Auflaufwinkel dagegen gegen die Verschieberichtung geöffnet und übersteigt sein Betrag einen bestimmten Wert, so würde die Regelung die Verschiebegeschwindigkeit entsprechend geringfügig verringern.
Die Wickelvorrichtung weist dabei wenigstens einen Sensor zur Bestimmung des Auflaufwinkels des Wickelgutes auf.
Eine derartige Regelung der Verschiebung der Verlegeeinrichtung in Abhängigkeit des Auflaufwinkels wird beispielsweise in der DE 195 08 051 A1 und in der DE 38 27 078 A1 verwendet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Wickelvorrichtung der beschriebenen Art zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine rotierende Spule weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Bei der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung beträgt der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes. Unter dem Ablaufpunkt wird hierbei derjenige Punkt verstanden, an dem das Wickelgut die Verlegeeinrichtung verlässt, d. h. an dem das Wickelgut in seiner Laufrichtung gesehen die Verlegeeinrichtung letztmalig berührt.
Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs sogar stets höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes.
Durch diesen geringen Abstand zwischen Ablauf- und Auflaufpunkt, auf dem das Wickelgut nicht geführt wird, also "frei" im Raum verläuft, lässt sich eine sichere und exakte Führung des Wickelgutes und somit eine gute Bewicklung der Spule erreichen, bei der die einzelnen Windungen aneinander anliegen. Insbesondere wird ein "Überspringen" einzelner Windungen vermieden und das Wickelgut geschont, indem beispielsweise Druckstellen und Beschädigungen vermieden werden, wodurch sich eine Qualitätssteigerung der Bewicklung der Spule ergibt. Weitere Vorteile sind ein hoher Füllgrad der Spule durch die gleichmäßige Bewicklung, eine hohe Reproduzierbarkeit der Bewicklung und die Möglichkeit eines automatischen Betriebs ohne Eingreifen eines Bedieners. - -
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Verlegeeinrichtung eine Verlegelanze auf, entlang derer das Wickelgut zum Auflaufpunkt auf der Wicklung geführt wird. Die Verlegelanze ist vorzugsweise langgestreckt, weiter vorzugsweise stabförmig, und erstreckt sich vorzugsweise in ihrer Längsrichtung stets zumindest annähernd entlang der Auflaufachse. Die Verlegelanze kann jedoch auch eine andere Form haben, beispielsweise scheibenförmig sein.
Die Verlegelanze und die Auflaufachse sind in einer unbelasteten Stellung, in der beispielsweise das Wickelgut nicht unter mechanischer Spannung steht, vorzugsweise rechtwinklig zur Rotationsachse der Spule ausgerichtet, d. h. ein in dieser Stellung gemessener Auflaufwinkel hat den Wert Null.
Durch die Verlegelanze ist es möglich, das Wickelgut sehr nah an den Auflaufpunkt auf der Wicklung heranzuführen und damit den erfindungsgemäßen geringen Abstand zu erreichen.
Besonders bevorzugt ist die Verlegelanze an der Verlegeeinrichtung derart beweglich angebracht, dass der Abstand vom Ablaufpunkt zur Rotationsachse der Spule während des Wickelvorgangs veränderbar ist. Durch eine entsprechende Nachregelung dieses Abstands kann bei zunehmendem Durchmesser der Wicklung auf der Spule während des Wickelvorgangs der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und den Auflaufpunkt weitgehend konstant gehalten werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Verlegelanze in einer Ebene, welche die Auflaufachse enthält und welche zur Rotationsachse der Spule parallel ist, in sich beweglich. Eine Bewegung der Verlegelanze in dieser Ebene kann also eine Veränderung der Auflaufachse und damit des Auflaufwinkels bewirken.
Bevorzugt wird die Beweglichkeit der Verlegelanze in sich dadurch erreicht, dass die Verlegelanze flexibel ist. Dadurch ergibt sich die Beweglichkeit der - -
Verlegelanze bereits aus deren Materialeigenschaften, so dass keine weiteren konstruktiven Elemente mehr erforderlich sind.
Besonders bevorzugt wird die Beweglichkeit der Verlegelanze in sich jedoch dadurch erreicht, dass die Verlegelanze mehrteilig ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei ihrer Teile beweglich, insbesondere durch ein Gelenk oder Scharnier, miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich erreichen, dass die Verlegelanze einer Bewegung in sich kein oder nur ein sehr geringes Rückstellmoment entgegensetzt, so dass die Spannung des Wickelgutes von der Bewegung der Verlegelanze in sich nicht oder nur kaum beeinflusst wird.
Bevorzugt ist der wenigstens eine Sensor an der Verlegelanze angebracht. Auf diese Weise kann auch die Messung des Auflaufwinkels sehr nah am Auflaufpunkt und somit mit einer hohen Genauigkeit erfolgen. Bei einer mehrteiligen Verlegelanze ist der wenigstens eine Sensor besonders bevorzugt an oder nahe dem Punkt der Verlegelanze angebracht, an dem sich die beiden Teile der Verlegelanze gegeneinander bewegen können.
Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Sensor dazu eingerichtet, die Bewegung der Verlegelanze in sich zu messen. Wenn sich zumindest ein Teil der Verlegelanze stets im Wesentlichen entlang der Auflaufachse erstreckt, lässt sich aus der Messung des Sensors auch der Auflaufwinkel ermitteln.
Besonders bevorzugt weist die Verlegelanze wenigstens eine Umlenkrolle auf, über welche das Wickelgut geführt wird.
Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Sensor ein optischer oder ein mechanischer Sensor oder eine Kombination von beidem, beispielsweise ein Lasersensor mit einem mechanischen Winkelgeber, welcher vorzugsweise ein triangulationsähnliches Verfahren zur Winkelmessung verwendet. - -
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Spule wenigstens einen Flansch auf. Weiterhin ist die Wickelvorrichtung derart ausgelegt, dass der Abstand vom Ablaufpunkt zur Rotationsachse der Spule während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise geringer als der Durchmesser des Flansches ist. Mit anderen Worten kann die Verlegeeinrichtung, insbesondere die Verlegelanze, also neben dem Flansch bzw. zwischen den Flanschen in die Spule "eintauchen". Auf diese Weise lässt sich auch bei einer Spule mit Flanschen der gewünschte geringe Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt erreichen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Wickelverfahren zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine rotierende Spule mittels einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung. Bei dem erfindungsgemäßen Wickelverfahren beträgt der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes.
Das erfindungsgemäße Wickelverfahren kann auch den Schritt der Berechnung der Verlegesteigung aus dem Durchmesser des Spulenkörpers und dem Produktdurchmesser aufweisen. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden im Zusammenhang mit den beigefügten, teilweise schematischen Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung mit einer teilweise bewickelten Spule; - -
Fig. 2: eine perspektivische Schrägansicht eines Teiles einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung mit einer leeren Spule;
Fig. 3: die Verlegeeinrichtung der Wickelvorrichtung aus Fig. 2 in einer vergrößerten Detaildarstellung.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Wickelvorrichtung 1 mit einer teilweise gewickelten Spule 2, welche um eine Rotationsachse 3 drehbar gelagert ist. Die Spule 2 weist einen Spulenkörper 4 auf, an dessen beiden Enden Flansche 5 angebracht sind.
Zwischen den Flanschen 5 der Spule 2 ist eine Wicklung aus einem Wickelgut mit einem runden Querschnitt bereits teilweise durch die Wickelvorrichtung 1 gebildet. Das Wickelgut ist vorzugsweise Draht und hat vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 8 und 30 mm.
Die Wicklung besteht aus mehreren Lagen 7 aus einzelnen Windungen 6, welche im Querschnitt (in Fig. 1 in idealisierter Form dargestellt) eine
hexagonale Anordnung bilden.
Mit der Windung 8 ist exemplarisch eine "Übersprungswindung" dargestellt, welche beim Wickeln der äußersten Lage 7 die zuvor gewickelte Windung übersprungen hat und auf dieser radial weiter außen zu liegen gekommen ist. Nach der Windung 8 sind noch drei weitere Windungen in korrekter Weise in der zuletzt gewickelten Lage 7 gewickelt worden. Derartige Übersprungswindungen 8 sind beim Wickeln möglichst zu vermeiden, da sich die durch sie verursachten Störungen einer gleichmäßigen Bewicklung der Spule bei den darauf folgenden Lagen noch verstärken, woraus insgesamt eine ungleichmäßige, schlechte Bewicklung der Spule mit einem entsprechend schlechten Füllgrad der Spule resultieren kann. . .
Die Wickelvorrichtung 1 weist eine Verlegeeinrichtung 9 auf, welche entlang einer parallel zur Rotationsachse 3 der Spule 2 angeordneten Spindel 11 verschiebbar ist. Zu diesem Zweck wird die Spindel 1 1 durch einen Motor 10 in Drehung versetzt, wodurch ein auf der mit einem Außengewinde versehenen Spindel 1 1 beweglich gelagerter Verlegeschlitten 12 mit einem entsprechenden Innengewinde (nicht dargestellt) in eine lineare Bewegung entlang der Spindel 1 1 versetzt wird.
Der Verlegeschlitten 12 ist mit einer Verlegelanze 13 verbunden, welche senkrecht zur Rotationsachse 3 und zur Spindel 1 1 ausgerichtet ist. Die
Verlegelanze 13 besteht aus einem hinteren Teil 13b, welcher starr mit dem Verlegeschlitten 12 verbunden ist , und einem vorderen Teil 13a, welcher mit dem hinteren Teil 13b über ein Drehgelenk 14 drehbar verbunden ist, wobei die Drehung in derjenigen Ebene möglich ist, welche durch die Verlegelanze 13 und die Rotationsachse 3 aufgespannt wird, d. h. in Fig. 1 in der Zeichenebene (angedeutet durch den halbkreisförmigen Doppelpfeil am Gelenk 14).
Das Wickelgut wird über zwei Umlenkrollen 15 entlang der Verlegelanze 13 der Wicklung zugeführt (aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Wickelgut selbst in Fig. 1 nicht dargestellt). Man beachte, dass der Abstand zwischen der äußersten Stelle der linken Umlenkrolle 15 und der zuletzt gewickelten Windung, d. h. der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt, weniger als den einfachen Durchmesser des Wickelgutes beträgt. Dieser Abstand kann durch einen (nicht dargestellten) Mechanismus nachgeregelt werden,
beispielsweise indem die Verlegelanze 13 um die Spindel 1 1 um einen vorgebbaren Winkel schwenkbar ist.
Die Verlegelanze 13 taucht somit während des Wickelvorgangs zwischen die beiden Flansche 5 der Spule 2 ein, kann jedoch zu Beginn des Wickelvorgangs auch in den Bereich zwischen den Flanschen 5 hineingeschwenkt bzw. am
Ende des Wickelvorgangs wieder aus diesem herausgeschwenkt werden. Somit - -
ist ein Spulenwechsel problemlos möglich, ohne dass die Spule 2 mit der Verlegelanze 13 kollidieren kann.
Über einen Sensor (nicht dargestellt), der am Gelenk 14 an der Verlegelanze 13 angebracht ist, kann der Winkel zwischen dem vorderen Teil 13a und dem hinteren Teil 13b der Verlegelanze 13 gemessen werden. Da der hintere Teil 13b stets senkrecht zur Rotationsachse 3 steht und der vordere Teil 13a in Richtung der Auflaufachse des Wickelgutes verläuft, entspricht dieser Winkel dem Auflaufwinkel des Wickelgutes.
Durch eine entsprechende Regelung der Verlegegeschwindigkeit, d. h. der Verschiebegeschwindigkeit des Verlegeschlittens 12 entlang der Spindel 1 1 , welche sich aus der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 11 ergibt, in
Abhängigkeit von dem gemessenen Auflaufwinkel kann die Verlegung so gesteuert werden, dass die Windungen aneinander anliegen, ohne dass Lücken entstehen oder dass Windungen im obigen Sinne übersprungen werden.
Die gewünschte Liniengeschwindigkeit, d. h. die Vorschubgeschwindigkeit des Wickelgutes, und die sich daraus zu einem bestimmten Zeitpunkt ergebende Verlegegeschwindigkeit werden der Regelung vorzugsweise als Sollwert zur Verfügung gestellt.
Die Regelung der Verlegegeschwindigkeit geschieht vorzugsweise in Echtzeit, d. h. die Sensordaten werden so schnell verarbeitet, dass die
Verlegegeschwindigkeit durch den Regelungsvorgang nicht beeinträchtigt wird.
Das Regelungsverfahren ist hierbei derart ausgelegt, dass nicht versucht wird, das Wickelgut in exakte Bahnen zu lenken. Stattdessen wird nur die
Verlegeeinrichtung 9 anhand des gemessenen Auflaufwinkels so nachgeführt, dass die Verlegelanze 13 stets an einer möglichst guten Position für die
Bewicklung steht. Dabei wird nur das Wickeln der momentan gewickelten - -
Windung, nicht jedoch von bereits vorher gewickelten Windungen oder Lagen nachgeregelt.
Die Bildung der ersten, d. h. innersten Lage auf einer unbewickelten Spule kann ohne Einsatz der Regelung, nur durch eine gesteuerte Verschiebung der Verlegeeinrichtung 9, erfolgen.
Weiterhin können durch einen oder mehrere geeignete, vorzugsweise optische Sensoren (nicht dargestellt) die Flansche 5 der Spule 2 erkannt werden, so dass die Verlegerichtung, d. h. die Verschieberichtung der Verlegeeinrichtung 9 entlang der Rotationsachse 3, beim Erreichen eines Flansches 5 automatisch umgekehrt wird, um die nächste Lage in umgekehrter Richtung zu bilden. Diese Richtungsumkehrung kann jedoch auch an fest vorgegebenen
Umschaltpunkten, welche den Positionen der Flansche 5 auf dem Verfahrweg der Verlegeeinrichtung 9 entsprechen, erfolgen.
Die Sensordaten können digital oder analog erfasst werden. Weiterhin können in der Wickelvorrichtung 1 offene Schnittstellen zu externen Steuerungen vorgesehen sein, um die Wickelvorrichtung 1 flexibler und modularer zu gestalten.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Schrägansicht eines Teiles der in Fig. 1 nur schematisch dargestellten, erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung 1 mit einer leeren Spule. Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung der Verlegeeinrichtung 9 aus Fig. 2. Die Bezugszeichen entsprechen dabei denjenigen aus Fig. 1. - -
Bezugszeichenliste
1 Wickelvorrichtung
2 Spule
3 Rotationsachse
4 Spulenkörper
5 Flansch
6 Windung
7 Lage
8 Übersprungswindung
9 Verlegeeinrichtung
10 Motor
11 Spindel
12 Verlegeschlitten
13 Verlegelanze
13a vorderer Teil der Verlegelanze
13b hinterer Teil der Verlegelanze
14 Gelenk
15 Umlenkrolle

Claims

Patentansprüche
Wickelvorrichtung (1 ) zum Aufwickeln von strangformigem Wickelgut auf eine rotierende Spule (2), aufweisend eine Verlegeeinrichtung (9), über die das Wickelgut zu dem Auflaufpunkt, an dem das Wickelgut auf die Wicklung auf der Spule (2) aufläuft, geführt wird, und welche im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse (3) der Spule (2) verschiebbar ist, weiter aufweisend wenigstens einen Sensor zur Bestimmung des Auflaufwinkels des Wickelgutes zwischen einer Senkrechten auf die Rotationsachse (3) der Spule (2) und der Auflaufachse, entlang derer das Wickelgut auf die Wicklung auf der Spule (2) aufläuft, wobei die Wickelvorrichtung (1 ) derart ausgelegt ist, dass die Verschiebung der Verlegeeinrichtung (9) während des Wickelvorgangs in Abhängigkeit des über den wenigstens einen Sensor bestimmten Auflaufwinkels geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt, an dem das Wickelgut die Verlegeeinrichtung (9) verlässt, und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes beträgt.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegeeinrichtung (9) eine Verlegelanze (13) aufweist, entlang derer das Wickelgut zum Auflaufpunkt auf der Wicklung (2) geführt wird.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegelanze (13) an der Verlegeeinrichtung (9) derart beweglich angebracht ist, dass der Abstand vom Ablaufpunkt zur Rotationsachse (3) der Spule (2) während des Wickelvorgangs veränderbar ist.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegelanze (13) in einer Ebene, welche die Auflaufachse enthält und welche zur Rotationsachse (3) der Spule (2) parallel ist, in sich beweglich ist.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegelanze (13) flexibel ist.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegelanze (13) mehrteilig ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei ihrer Teile (13a, 13b) beweglich, insbesondere durch ein Gelenk (14) oder Scharnier, miteinander verbunden sind.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor an der Verlegelanze (13) angebracht ist.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Verlegelanze (13) in sich zu messen.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegelanze (13) wenigstens eine Umlenkrolle (15) aufweist, über welche das Wickelgut geführt wird. Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor ein optischer oder ein mechanischer Sensor oder eine Kombination von beidem ist.
Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) wenigstens einen Flansch (5) aufweist und dass die Wickelvorrichtung (1 ) derart ausgelegt ist, dass der Abstand vom Ablaufpunkt zur Rotationsachse (3) der Spule (29 während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise geringer als der Durchmesser des Flansches (5) ist.
Wickelverfahren zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut auf eine rotierende Spule (2) mittels einer Wickelvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt und dem Auflaufpunkt während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise höchstens das Vierfache, vorzugsweise höchstens das Zweifache, weiter vorzugsweise höchstens das Einfache des Durchmessers des Wickelgutes beträgt.
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