EP3198068B1 - Spulenträger für eine flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine - Google Patents

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EP3198068B1
EP3198068B1 EP15766089.5A EP15766089A EP3198068B1 EP 3198068 B1 EP3198068 B1 EP 3198068B1 EP 15766089 A EP15766089 A EP 15766089A EP 3198068 B1 EP3198068 B1 EP 3198068B1
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EP
European Patent Office
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data transmission
tensile force
transmission device
bobbin
bobbin carrier
Prior art date
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Active
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EP15766089.5A
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French (fr)
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EP3198068A1 (de
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Hubert Reinisch
Bernd Müller
Bernhard Nägele
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Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Priority to PL15766089T priority Critical patent/PL3198068T3/pl
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/02—Braiding or lacing machines with spool carriers guided by track plates or by bobbin heads exclusively
    • D04C3/14—Spool carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • B65H63/02—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/02—Braiding or lacing machines with spool carriers guided by track plates or by bobbin heads exclusively
    • D04C3/38—Driving-gear; Starting or stopping mechanisms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/48—Auxiliary devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/36—Wires
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B7/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, rope- or cable-making machines; Auxiliary apparatus associated with such machines
    • D07B7/02—Machine details; Auxiliary devices

Definitions

  • the invention relates to a bobbin for receiving a bobbin, which is set up for the unwinding of a continuous material, the bobbin being provided for use in a braiding, winding or spiraling machine.
  • An extruded material is understood to mean an elongated, strand-like material, in particular, but not exclusively, wire which can contain iron, but preferably consists of non-ferrous metals, or textile fibers, carbon fibers or other strand-like carbon materials.
  • the invention further relates to a tensile force measuring system for measuring the tensile force of the continuous material unwound from the coil, a braiding, winding or spiraling machine with such a tensile force measuring system and a corresponding method for tensile force measurement.
  • Braiding machines in particular rotary braiding machines, are used for the production of hollow tubular braids from the strand material to be processed, in particular from metal wires, yarns or plastic fibers, or (by subsequent rolling of such a hose braid) of flat braids, of braids or also for braiding, for example, a cable with a wire braid or for the production of bodies of low mass, in particular in lightweight construction, by braiding carbon fibers or other strand-like carbon materials.
  • Areas of use for technical braids produced in this way are, for example, shields for electrical cables against electromagnetic fields or protective coverings against mechanical loads for cables or hoses.
  • Another application is the production of medical braids for vascular implants, for example stents or vascular prostheses.
  • spiraling machines largely correspond to the winding machines, the strand material to be braided being preferably plastically deformable and therefore forming a self-supporting spiral when being wound around the braiding axis or around the strand material to be braided.
  • Spiraling machines are used, for example, to coat cables with copper wires or soft steel wires in the form of a spiral.
  • All the machines considered have in common that they have a plurality of bobbin supports, on each of which at least one bobbin is arranged, on which a strand of the strand material to be processed is wound and from which this strand is unwound and processed during operation of the machine.
  • the coil carriers are set up to rotate relative to the machine during operation.
  • the unwound strand material is guided around the braiding axis or around the strand material to be braided, which simultaneously moves in its longitudinal direction.
  • the tensile force plays a role.
  • H The mechanical tension of the wires unwound from the coils plays an important role: If the tensile force is too low, the braiding of the braid produced can be uneven, the wires can "get tangled" with one another or even tear inside the machine. If the tensile force is too high, the wires can also tear, especially at high process speeds. Both lead to increased rejects and / or longer machine downtimes and thus increase production costs.
  • the US 1,989,656 A shows a bobbin for a textile machine with a tensile force measuring device, namely a control element or switch-off lever, which detects whether the thread has broken or its tension has dropped below a predetermined threshold, in order to then switch off the machine, for example by an electrical switch-off mechanism.
  • the present invention is therefore based on the object of improving the control and / or regulation of the tensile force of the continuous material unwound from the coils of a braiding, winding or spiraling machine and, in particular, to enable early detection of an insufficient or excessive tensile force.
  • the invention is based on a bobbin for receiving a bobbin, which is set up for unwinding a continuous material, the bobbin for use in a braiding, winding or spiraling machine is provided and set up to rotate relative to the machine during operation.
  • the invention is described below using the example of a wire braiding machine.
  • the coil carrier has a tensile force measuring device for measuring the tensile force of the unwound from the coil, i. H. of the running wire.
  • the tensile force measuring device is preferably based on mechanical, optical, electromagnetic or other physical principles.
  • a mechanical tensile force measuring device the deflection of a measuring bracket pressed against the running wire is preferably measured.
  • an optical tensile force measuring device the line described by the running wire is preferably detected by optical sensors, in particular by a camera, and its shape or its vibrations are preferably evaluated.
  • Such tensile force measuring devices are known in the prior art and are therefore not described in more detail here.
  • the first data transmission device is set up for the transmission of measured tensile force measured values to a second data transmission device arranged outside the coil carrier.
  • the second data transmission device is preferably arranged fixed relative to the machine, but can also be movable relative to the machine or spatially be arranged independently of the machine, preferably mobile for the operator of the machine.
  • the tensile force measured values are preferably transmitted together with an identification of the respective coil carrier, in particular a number or an identification code.
  • an identification of the respective coil carrier in particular a number or an identification code.
  • the display unit is also preferably arranged fixed relative to the machine, but can also be arranged to be movable relative to the machine or spatially independent of the machine, preferably mobile for the operator of the machine.
  • the second data transmission device and the display unit are preferably integrated together in one device, preferably in the machine control or in a mobile device, preferably a tablet or notebook computer.
  • the mobile device can also contain only the display unit to which the data are transmitted from the second data transmission device by data forwarding.
  • this has a control and / or regulating device for controlling or regulating the tensile force of the continuous material unwound from the coil.
  • the first data transmission device is further configured to receive target tensile force values from the second data transmission device.
  • the control and / or regulating behavior of the control system for the coil carrier brake which is characterized in the prior art by a rigid, in particular mechanical coupling between the tensile force measuring device and the coil carrier brake, can be dynamically, preferably in real time, the production requirements to adjust. In particular, this can avoid the braiding defects and wire cracks that occur at high process speeds.
  • the data transmission from the first to the second data transmission device is preferably carried out by means of a slip ring which is fixed relative to the machine and on which a sliding contact which is arranged on the coil carrier and rotates with it and which forms part of the first data transmission device rotates.
  • the first data transmission device is set up for wireless data transmission, preferably via electromagnetic waves, in particular via radio signals or light signals, or via an inductive coupling, to and / or from the second data transmission device.
  • wireless data transmission preferably via electromagnetic waves, in particular via radio signals or light signals, or via an inductive coupling
  • an inductive coupling there is preferably a first inductive one Transmission element on the first data transmission device on the coil carrier and a second inductive transmission element fixed to the machine or rotatably attached to a braiding rotor.
  • the first data transmission device is set up for data transmission via the strand material unwound from the coil to and / or from the second data transmission device.
  • This type of data transmission is preferably used when the strand material is a metallic wire.
  • the electrical signals can then be picked up or fed into the braided or braided product by the second data transmission device, preferably on a pull-off disk which pulls the product away from a braided bushing on which the braiding takes place, or on the braided bushing itself.
  • the already existing electrical connection between the rotating coil carriers and the stationary part of the machine is used in the form of the strand material to be processed for data transmission.
  • the coil carrier has an energy supply device with a generator for generating electrical energy, in particular with a dynamo, an electric motor or a rotor of a generator, which is set up to supply energy to the coil carrier.
  • the energy supply device has a dynamo
  • this is preferably driven by the rotating coil or by wire guide rollers.
  • the dynamo is driven by a drive wheel, in particular a gear wheel or a friction wheel, by a braiding rotor which rotates, preferably in the opposite direction, on which further coil carriers are fastened, or by stationary machine components such as a base plate.
  • the energy supply device has an electric motor
  • this is preferably arranged in the coil carrier and works in the braking mode, the electric motor then being able to serve as an electromagnetic coil brake at the same time.
  • This has the further advantage that the mechanical coil brake customary in the prior art is dispensed with.
  • the energy supply device has a rotor of a generator
  • permanent magnets are preferably mounted in an opposing and rotating, preferably in the opposite direction, braiding rotor, which induce a voltage in the rotor, which preferably has a wire loop.
  • this has an energy transmission device for receiving and / or converting electrical energy, in particular an electrical contact device or an inductive coupler, which is set up to supply energy to the coil carrier.
  • a rotating sliding contact is preferably arranged on the energy transmission device on the coil carrier and a slip ring is fixed on the machine; in the case of an inductive coupler there is preferably a first inductive transmission element on the energy transmission device on the coil carrier and fixed on the Machine or rotating attached to a braid rotor, a second inductive transmission element.
  • the energy transmission device is set up to receive electrical energy via the strand material unwound from the coil.
  • the invention further relates to a tensile force measuring system.
  • a tensile force measuring system according to the invention has a plurality of coil carriers according to at least one of the embodiments described above and a second data transmission device arranged outside the coil carrier.
  • the tensile force measuring system is set up for unidirectional or bidirectional transmission of data between the first data transmission devices of the coil carrier and the second data transmission device.
  • the tensile force measuring system can also be set up to provide further of the functionalities described above in connection with the coil carrier.
  • a tensile force measuring system according to the invention can also be retrofitted to an existing braiding machine, for which the coil carriers essentially have to be exchanged and the second data transmission device must also be provided.
  • this furthermore has a data processing device which is connected to the is connected to the second data transmission device and is set up to store, evaluate and / or display data which have been transmitted from the first data transmission devices to the second data transmission device.
  • a data processing device which is connected to the is connected to the second data transmission device and is set up to store, evaluate and / or display data which have been transmitted from the first data transmission devices to the second data transmission device.
  • the invention further relates to a braiding, winding or spiraling machine which is equipped with a tensile force measuring system according to the invention.
  • the invention further relates to a method for tensile force measurement for execution on a tensile force measuring system according to the invention.
  • the tensile force measuring devices of the coil carriers measure tensile force measured values
  • the first data transmission devices transmit the tensile force measured values to the second data transmission device.
  • the method according to the invention can carry out further of the functionalities described above in connection with the coil carrier.
  • a visualization system for a braiding, winding or spiraling machine is described.
  • a visualization system is understood to mean a system with which at least one component of the system can be made optically visible in a specific, preferably time-dependent, manner.
  • the visualization system has a braiding, winding or spiraling machine with a plurality of bobbin supports for receiving one bobbin each for unwinding a continuous material, the bobbin supports being set up to rotate together relative to the machine during operation. Furthermore, the visualization system has a visualization device for the periodic visualization of at least one Coil carrier, which is configured to visualize the at least one coil carrier within each period for less than a hundredth, preferably less than a thousandth, more preferably less than a ten-thousandth, even more preferably less than a hundred-thousandth of the period of one revolution of the coil carrier , wherein the period is substantially equal to the duration of one revolution of the coil carrier or an integer multiple thereof.
  • the operator of the machine can see the at least one coil carrier essentially at the same point with each visualization. In this way, the operator can also view and evaluate the course of the continuous material, which is unwound and intertwined by this bobbin, essentially at the same point during the braiding process.
  • a strong bulge or a vibration of a wire can indicate an insufficient tensile force and thus an insufficiently adjusted brake on the coil carrier under consideration.
  • the visualization device is a stroboscope, shutter glasses or a combination of a light source and a chopper.
  • a stroboscope is understood in the usual way to mean a light source which periodically emits short flashes of light.
  • Shutter glasses are glasses which can periodically switch the light transmission of the glasses, for both eyes separately or together, on and off, preferably by means of a suitable arrangement of polarization filters in the glasses.
  • the visualization devices mentioned are standard products, as a result of which the visualization system can be implemented at low cost.
  • the synchronization of the visualization device with the rotational frequency of the coil carrier is preferably carried out by manually setting the frequency of the visualization on the visualization device or, if the visualization device provides such a function, by automatic synchronization, preferably with a reference signal generated by the machine, which preferably consists of a periodic Light signal exists that has the same frequency as the rotational frequency of the coil carrier.
  • the braiding machine on which the exemplary embodiments are based and which is equipped with a mechatronic tensile force measuring system according to the invention has a larger number of bobbin carriers, preferably between 8 and 36.
  • the tensile force measuring system has a coil carrier 7 with a wire tensile force measuring device 3, which measures the wire tensile force F wire of the wire 1 running from a coil 2 directly or indirectly.
  • An immediate measurement is preferably carried out via an integrated force measurement sensor.
  • An indirect measurement is preferably carried out via the dancer's travel path. There is a direct relationship between the travel path of the dancer arm or carriage and the wire tensile force F wire , which is used to calculate the wire tensile force F wire .
  • the measured value for the wire tensile force F wire is transmitted to a programmable control unit, in the exemplary embodiment to a microcontroller 4, where it is processed and processed.
  • a first data transmission device 4 Arranged on or integrated with the microcontroller 4 is a first data transmission device 4, which transmits the processed measured values to a second data transmission device 5, which is arranged on a display unit 5 or integrated with the latter.
  • the data is transmitted wirelessly by radio, preferably at a frequency of 2.4 GHz. More preferably, the braided wire 1 to be processed can itself be used as a medium for data transmission, or an inductive coupler can be used.
  • the display unit / second data transmission device 5 can also be arranged movably, preferably on a rotating rotary table and fixed relative to it. In this case, data can also be forwarded to components fixedly arranged outside the rotary table, in particular relative to the machine, preferably via a slip ring.
  • the process data are transmitted between the coil carrier 7 and an entity higher in the process hierarchy, namely the display unit 5, preferably for documentation and / or visualization of the process data.
  • A (not shown) is preferably used as the visualization, information and input unit for the operator.
  • Machine control or an external control device preferably a laptop or tablet computer.
  • the process data is transmitted unidirectionally, but preferably bidirectionally.
  • actual data in particular the wire tensile force F wire
  • the wire tensile force F wire are preferably transmitted to the higher-level machine control and processed and / or stored there.
  • further actual data are preferably warning messages when certain threshold values and setting limits, preferably wear limits, for the brake unit 6, which will be described in more detail below, are exceeded.
  • additional desired data preferably the desired wire tensile force
  • the machine control preferably the desired wire tensile force
  • All actual and target data are preferably transmitted together with a unique coil carrier identification, which enables the data to be clearly assigned to a coil carrier 7.
  • the coil carrier 7 also has a braking unit 6 for the coil 2 for generating the required wire tensile force F wire .
  • a mechanical band, shoe or disc brake is preferably used as the wire or spool brake.
  • an electric brake motor or a magnetically operating brake in particular a magnetic brake, an eddy current brake, a hysteresis brake or a rheological fluid brake, can also be used.
  • the coil carrier 7 has a (not shown) energy supply device for the electrical components of the coil carrier 7.
  • the energy supply can take place directly via the braided wire 1 from a voltage and current source which is fixed relative to the machine.
  • small amounts of energy are preferably efficiently transmitted, in particular to supply a (energy-saving) control unit, the wire tensile force measuring device 3 and a preferably small number of actuators.
  • the braided bushing preferably forms the positive pole.
  • the wire guide parts on the coil carrier 7 are preferably attached to an insulator.
  • the frame of the coil carrier 7 is preferably grounded via a slideway on which the coil carriers rotate.
  • an energy transmission device can also be used via an inductive coupler, a moving, preferably small, current generator or via sliding contacts.
  • an inductive coupler electrical energy is transmitted via two wire coils, the fixed coil preferably functioning as the energy transmitter and the moving coil functioning as the energy receiver.
  • a current generator or dynamo is preferably integrated in the coil carrier 7 and driven directly or indirectly by the rotating coil 2 or by the running wire 1.
  • Magnets can preferably also be integrated in a braiding rotor, which simultaneously functions as a rotating carrier of a slideway. As soon as the coil carrier 7, which is possibly mounted on a carrier slide, with the coil 2 arranged thereon passes such a magnet, a voltage is induced in a wire winding arranged on the coil carrier 7.
  • This in Fig. 2 traction measuring system shown extends the in Fig. 1 shown by an electronic control system 8 for the wire tensile force F wire , in which a program for influencing the temporal and intensity-related reaction of the brake unit 6 for controlling and regulating the wire tensile force F wire is stored.
  • the program can preferably be changed by intervening directly in the control and regulating system 8 when the machine is at a standstill, but more preferably also when the machine is running via the first and the second data transmission devices 4, 5.
  • a compact, freely programmable microcontroller 4 is provided in order to be able to flexibly adapt the control algorithm to product and process requirements.
  • the microcontroller 4 is supplied with electrical energy via the energy supply device described above.
  • a target wire tensile force is transmitted by the machine control and the second data transmission device 5 to the first data transmission device 4 and the microcontroller 4, which is then used as the target value for the control and regulating system 8, by means of bidirectional data transmission .
  • the target wire tensile force can preferably be specified by the operator of the machine.
  • the control and / or regulation is preferably carried out via an actuator 9 on the dancer and / or via an actuator 9 on the brake unit 6 Fig. 2 actuators 9 for setting the dancer force and / or for setting the braking torque applied to the coil 2 by the braking unit 6.
  • An actuator for setting the dancer force is preferably provided when target data for the wire tensile force are transmitted from the higher-level entity, preferably the machine control, to the coil carrier 7.
  • the dancer force in the working point, ie in the middle position, is preferably changed via the pretension of the dancer spring.
  • the braking torque of the braking unit 6 is preferably also changed by an actuator 9 on the basis of the target data for the wire tensile force F wire and adapted to the process requirements. In this way, a largely constant wire tensile force F wire can be achieved.
  • the tensile force measuring system results in an improvement in the quality of the braiding pattern as a result of a more uniform coil carrier setting. Furthermore, information on preventive coil carrier maintenance can be output to the operator of the machine if certain predefined threshold values for the wire tensile force F wire on the individual coil carriers 2 are exceeded. In this way, malfunctions are recognized early and machine downtimes are reduced.
  • the tensile force measuring system further enables continuous process data acquisition and data storage for the purpose of proof of quality, preferably proof of process capability, and / or documentation. Furthermore, the operation of the machine is made easier by the fact that the desired wire tensile force on individual or on all coil carriers 2 can be set automatically via the display unit 5 in the machine control.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spulenträger zur Aufnahme einer Spule, welche zur Abwicklung eines Strangguts eingerichtet ist, wobei der Spulenträger zum Einsatz in einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine vorgesehen ist. Unter einem Stranggut wird dabei ein langgestrecktes, strangförmiges Material verstanden, insbesondere, aber nicht ausschließlich, Draht, der Eisen enthalten kann, bevorzugt aber aus Nicht-Eisen-Metallen besteht, oder Textilfasern, Kohlenstofffasern oder andere strangförmige Carbonmaterialien.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Zugkraftmesssystem zur Messung der Zugkraft des von der Spule abgewickelten Strangguts, eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine mit einem derartigen Zugkraftmesssystem sowie ein entsprechendes Verfahren zur Zugkraftmessung.
  • Flechtmaschinen, insbesondere Rotationsflechtmaschinen, werden verwendet zur Herstellung von hohlen Schlauchgeflechten aus dem zu verarbeitenden Stranggut, insbesondere aus Metalldrähten, Garnen oder Kunststofffasern, oder (durch nachfolgendes Walzen eines solchen Schlauchgeflechtes) von flachen Litzengeflechten, von Zopfgeflechten oder auch zum Umflechten beispielsweise eines Kabels mit einem Drahtgeflecht oder zur Herstellung von Körpern geringer Masse, insbesondere im Leichtbau, durch Flechten von Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien. Einsatzgebiete für derartig hergestellte technische Geflechte sind beispielsweise Abschirmungen für elektrische Kabel gegen elektromagnetische Felder oder Schutzumhüllungen gegen mechanische Belastungen für Kabel oder Schläuche. Eine weitere Anwendung ist die Herstellung medizinischer Geflechte für Gefäßimplantate, beispielsweise Stents oder Gefäßprothesen.
  • Im Betrieb der Flechtmaschine werden mehrere Stränge des zu verflechtenden Strangguts in entgegengesetzten Richtungen in einem bestimmten Winkel um eine Flechtachse bzw. um das zu umflechtende Stranggut, beispielsweise ein Kabel, herumgewickelt und dabei nach einem bestimmten Muster miteinander überkreuzt, wodurch sich das gewünschte Geflecht ergibt.
  • Wickelmaschinen ähneln von ihrer Funktion her den Flechtmaschinen, mit dem Unterschied, dass die Stränge des zu verarbeitenden Strangguts nicht miteinander verwoben werden, sondern lose aufeinander bzw. auf dem zu umwickelnden Stranggut liegen. Wickelmaschinen können eine oder auch mehrere Wickellagen auf das zu umwickelnde Stranggut aufbringen.. Wickelmaschinen werden beispielsweise eingesetzt, um Schnüre oder Seile, Abschirmungen für Schläuche oder Kabel oder Verstärkungen für Druckschläuche herzustellen.
  • Spiralisiermaschinen entsprechen von ihrer Funktion her weitgehend den Wickelmaschinen, wobei das zu verflechtende Stranggut vorzugsweise plastisch verformbar ist und daher bei der Wicklung um die Flechtachse bzw. um das zu umflechtende Stranggut eine selbsttragende Spirale bildet. Spiralisiermaschinen werden beispielsweise zur Ummantelung von Kabeln mit Kupferdrähten oder weichen Stahldrähten in Form einer Wendel eingesetzt.
  • Allen betrachteten Maschinen ist gemeinsam, dass sie eine Mehrzahl von Spulenträgern aufweisen, auf denen jeweils mindestens eine Spule angeordnet ist, auf der einen Strang des zu verarbeitenden Strangguts aufgewickelt ist und von der dieser Strang im Betrieb der Maschine abgewickelt und verarbeitet wird. Die Spulenträger sind dazu eingerichtet, im Betrieb der Maschine relativ zu dieser zu rotieren. Dabei wird das abgewickelte Stranggut um die Flechtachse bzw. um das zu umflechtende Stranggut, welches sich gleichzeitig in seiner Längsrichtung bewegt, herumgeführt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Flechtmaschine für Draht als dem zu verflechtenden Stranggut, d. h. zur Herstellung von Drahtgeflechten, beschrieben. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; die Erfindung kann auch für andere Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschinen zur Verarbeitung eines beliebigen Strangguts eingesetzt werden.
  • Beim Betrieb einer Flechtmaschine spielt die Zugkraft, d. h. die mechanische Spannung der von den Spulen abgewickelten Drähte eine wichtige Rolle: Bei einer zu geringen Zugkraft kann das Flechtbild des hergestellten Geflechtes ungleichmäßig sein, die Drähte können sich innerhalb der Maschine miteinander "verheddern" oder sogar reißen. Bei einer zu hohen Zugkraft können die Drähte, insbesondere bei hohen Prozessgeschwindigkeiten, ebenfalls reißen. Beides führt zu erhöhtem Ausschuss und/oder zu längeren Maschinenstillstandszeiten und erhöht somit die Produktionskosten.
  • Zur Einstellung und Regelung der Drahtzugkraft werden im Stand der Technik im Allgemeinen mechanische Lösungen eingesetzt, insbesondere eine auf dem Spulenträger angebrachte mechanische Band- oder Backenbremse für die Spule in Verbindung mit einem mechanischen Steuer- oder Regelsystemen zur Beeinflussung des von der Bremse auf die Spule aufgebrachten Bremsmoments in Abhängigkeit des Spulenwickeldurchmessers und/oder der Drahtzugkraft.
  • Die US 1,989,656 A zeigt einen Spulenträger für eine Textilmaschine mit einer Zugkraftmesseinrichtung, nämlich einem Kontrollelement oder Abschaltehebel, welche detektiert, ob der Faden gerissen ist oder seine Spannung unter eine vorbestimmte Schwelle gefallen ist, um daraufhin die Maschine abzuschalten, beispielsweise durch einen elektrischen Abschaltmechanismus.
  • Die US 7,270,043 B2 schlägt dagegen vor, die unteren, radial äußeren Spulen einer Rotationsflechtmaschine, deren ablaufender Draht mechanisch umgelenkt wird, um ihn über die oberen, radial inneren Spulen hinweg oder unter diesen hindurch zu leiten, elektrisch mit variabler Geschwindigkeit anzutreiben. Dabei wird die Soll-Drahtablaufgeschwindigkeit über einen Schleifring oder auch drahtlos auf den Spulenträger übertragen und die Drahtablaufgeschwindigkeit an den Spulen so geregelt, dass sie der Produktionsgeschwindigkeit des Geflechts entspricht. Hierdurch sollen impulsartige Ausschläge in der Drahtspannung, die durch den Drahtablenkungs- und Drahtvorschubvorgang verursacht werden, vermieden werden.
  • Technische Probleme mit derartigen Steuer- oder Regelungseinrichtungen, wie beispielsweise die Fehleinstellung eines Spulenträgers oder der Verschleiß einer Bremse, können vom Bediener der Maschine jedoch nur mittelbar erkannt werden, wenn eines der oben genannten Symptome für eine zu geringe oder zu hohe Zugkraft wie ein ungleichmäßiges Flechtbild oder ein Drahtriss auftritt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Steuerung und/oder Regelung der Zugkraft des von den Spulen einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine abgewickelten Strangguts zu verbessern und dabei insbesondere eine frühzeitige Erkennbarkeit einer zu geringen oder zu hohen Zugkraft zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenträger nach Anspruch 1, ein Zugkraftmesssystem nach Anspruch 9, eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine nach Anspruch 11 und ein Verfahren zur Zugkraftmessung nach Anspruch 12. Weitere, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Der Erfindung liegt ein Spulenträger zur Aufnahme einer Spule zu Grunde, welche zur Abwicklung eines Strangguts eingerichtet ist, wobei der Spulenträger zum Einsatz in einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine vorgesehen und dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Maschine relativ zu dieser zu rotieren. Wie oben bereits erwähnt, wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel einer Drahtflechtmaschine beschrieben.
  • Der Spulenträger weist eine Zugkraftmesseinrichtung zur Messung der Zugkraft des von der Spule abgewickelten, d. h. des ablaufenden Drahtes auf. Die Zugkraftmesseinrichtung basiert vorzugsweise auf mechanischen, optischen, elektromagnetischen oder sonstigen physikalischen Prinzipien. Bei einer mechanischen Zugkraftmesseinrichtung wird vorzugsweise die Auslenkung eines gegen den ablaufenden Draht gedrückten Messbügels gemessen. Bei einer optischen Zugkraftmesseinrichtung wird vorzugsweise die von dem ablaufenden Draht beschriebene Linie durch optische Sensoren, insbesondere durch eine Kamera, detektiert und vorzugsweise deren Form oder deren Schwingungen ausgewertet. Derartige Zugkraftmesseinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und werden daher hier nicht ausführlicher beschrieben.
  • Weiterhin weist der Spulenträger eine erste Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung, insbesondere zum Senden und/oder Empfangen, von Daten auf. Bei der ersten Datenübertragungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische, weiter vorzugsweise um eine digitale Datenübertragungseinrichtung. Vorzugsweise unterstützt die erste Datenübertragungseinrichtung wenigstens einen der gängigen drahtgebundenen oder drahtlosen technischen Standards bzw. Standardprotokolle zur Datenübertragung, vorzugsweise Ethernet, IP, CAN-Bus, WLAN, Bluetooth, Zigbee oder ANT.
  • Erfindungsgemäß ist die erste Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung von gemessenen Zugkraftmesswerten an eine zweite, außerhalb des Spulenträgers angeordnete Datenübertragungseinrichtung eingerichtet. Die zweite Datenübertragungseinrichtung ist vorzugsweise relativ zur Maschine fest angeordnet, kann jedoch auch relativ zur Maschine beweglich oder räumlich von der Maschine unabhängig angeordnet sein, vorzugsweise mobil beim Bediener der Maschine.
  • Vorzugsweise werden die Zugkraftmesswerte gemeinsam mit einer Identifikation des jeweiligen Spulenträgers, insbesondere einer Nummer oder eines Identifikationscodes, übertragen. Auf diese Weise können die an den einzelnen Spulenträgern gemessenen Zugkraftwerte, vorzugsweise in Echtzeit und/oder gemeinsam mit der Identifikation des jeweiligen Spulenträgers, von der zweiten Datenübertragungseinrichtung dem Bediener der Maschine über eine geeignete Anzeigevorrichtung bekannt gemacht, gespeichert und/oder auf geeignete Weise, vorzugsweise zur Prozessdokumentation, weiterverarbeitet werden.
  • Auch die Anzeigeeinheit ist vorzugsweise relativ zur Maschine fest angeordnet, kann jedoch auch relativ zur Maschine beweglich oder räumlich von der Maschine unabhängig angeordnet sein, vorzugsweise mobil beim Bediener der Maschine. Die zweite Datenübertragungseinrichtung und die Anzeigeeinheit sind vorzugsweise gemeinsam in einem Gerät integriert, vorzugsweise in der Maschinensteuerung oder in einem mobilen Gerät, vorzugsweise einem Tablet- oder Notebook-Computer. Jedoch kann das mobile Gerät auch nur die Anzeigeeinheit enthalten, auf welche die Daten von der zweiten Datenübertragungseinrichtung durch eine Datenweiterleitung übertragen werden.
  • Dadurch kann der Bediener zu niedrige oder zu hohe Zugkraftwerte frühzeitig erkennen und zur verbesserten Fehlersuche den einzelnen Spulenträgern direkt zuordnen. Die Fertigungsqualität wird somit unabhängiger vom "Expertenwissen" des Bedieners. Weiterhin wird auch eine in Flechtmaschinen im Stand der Technik eingesetzte, separate Drahtrissüberwachungseinrichtung überflüssig, da bereits ein gemessener Zugkraftmesswert von Null auf einen Drahtriss hindeutet, woraufhin die Maschine vorzugsweise automatisch abgeschaltet wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers weist dieser eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Zugkraft des von der Spule abgewickelten Strangguts auf. Dadurch kann die Zugkraft nicht nur überwacht, sondern auch gezielt angepasst und korrigiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers ist die erste Datenübertragungseinrichtung weiterhin zum Empfang von Soll-Zugkraftwerten von der zweiten Datenübertragungseinrichtung eingerichtet. Auf diese Weise lässt sich das Steuer- und/oder Regelverhalten des Steuer- oder Regelsystems für die Spulenträgerbremse, welches im Stand der Technik durch eine starre, insbesondere mechanische Kopplung zwischen der Zugkraftmesseinrichtung und der Spulenträgerbremse gekennzeichnet ist, dynamisch, vorzugsweise in Echtzeit, den Produktionsanforderungen anpassen. Insbesondere lassen sich dadurch die bei hohen Prozessgeschwindigkeiten auftretenden Flechtfehler und Drahtrisse vermeiden.
  • Die Datenübertragung von der ersten zur zweiten Datenübertragungseinrichtung erfolgt vorzugsweise durch einen relativ zur Maschine fest angeordneten Schleifring, auf dem ein am Spulenträger angeordneter und mit diesem rotierender Schleifkontakt, welcher einen Teil der ersten Datenübertragungseinrichtung bildet, umläuft.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers ist die erste Datenübertragungseinrichtung jedoch für eine drahtlose Datenübertragung, vorzugsweise über elektromagnetische Wellen, insbesondere über Funksignale oder Lichtsignale, oder über eine induktive Kopplung, zu und/oder von der zweiten Datenübertragungseinrichtung eingerichtet. Auf diese Weise wird eine drahtgebundene Verbindung zwischen den rotierenden Spulenträgern und der außerhalb der Spulenträger angeordneten zweiten Datenübertragungseinrichtung überflüssig. Im Falle einer induktiven Kopplung ist vorzugsweise ein erstes induktives Übertragungselement an der ersten Datenübertragungseinrichtung am Spulenträger und ein zweites induktives Übertragungselement feststehend an der Maschine oder mitdrehend an einem Flechtrotor angebracht.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers ist die erste Datenübertragungseinrichtung für eine Datenübertragung über das von der Spule abgewickelte Stranggut zu und/oder von der zweiten Datenübertragungseinrichtung eingerichtet. Dies setzt voraus, dass die Datenübertragung durch elektrische Signale erfolgt und dass das Stranggut elektrisch leitfähig ist. Vorzugsweise wird diese Art der Datenübertragung eingesetzt, wenn es sich bei dem Stranggut um einen metallischen Draht handelt. Die elektrischen Signale können dann von der zweiten Datenübertragungseinrichtung an dem geflochtenen bzw. umflochtenen Produkt abgenommen bzw. in dieses eingespeist werden, vorzugsweise an einer Abzugscheibe, welche das Produkt von einer Flechtbuchse abzieht, an welcher die Verflechtung erfolgt, oder an der Flechtbuchse selbst.
  • Bei dieser Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers wird die ohnehin bestehende elektrische Verbindung zwischen den rotierenden Spulenträgern und dem feststehenden Teil der Maschine in Form des zu verarbeitenden Strangguts zur Datenübertragung ausgenutzt. Dadurch kann einerseits eine technisch einfachere drahtgebundene als eine technisch aufwändigere drahtlose Datenübertragung eingesetzt werden, andererseits werden zusätzliche elektrische Verbindungsleitungen zur Datenübertragung überflüssig.
  • In einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers weist der Spulenträger eine Energieversorgungseinrichtung mit einem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere mit einem Dynamo, einem Elektromotor oder einem Rotor eines Generators, auf, die zur Energieversorgung des Spulenträgers eingerichtet ist.
  • In dem Fall, dass die Energieversorgungseinrichtung einen Dynamo aufweist, wird dieser vorzugsweise durch die sich drehende Spule oder durch Drahtführungsrollen angetrieben. Weiter vorzugsweise wird der Dynamo über ein Antriebsrad, insbesondere ein Zahnrad oder ein Reibrad, durch einen sich, vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung, drehenden Flechtrotor, auf dem weitere Spulenträger befestigt sind, oder durch feststehende Maschinenbauteile wie eine Grundplatte angetrieben.
  • In dem Fall, dass die Energieversorgungseinrichtung einen Elektromotor aufweist, ist dieser vorzugsweise im Spulenträger angeordnet und arbeitet im Bremsmodus, wobei der Elektromotor dann gleichzeitig als elektromagnetische Spulenbremse dienen kann. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, dass die im Stand der Technik übliche mechanische Spulenbremse entfällt.
  • In dem Fall, dass die Energieversorgungseinrichtung einen Rotor eines Generators aufweist, sind vorzugsweise in einem gegenüberliegenden und sich, vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung, drehenden Flechtrotor Permanentmagnete angebracht, welche in dem Rotor, der vorzugsweise eine Drahtschleife aufweist, eine Spannung induzieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers weist dieser eine Energieübertragungseinrichtung zum Empfang und/oder zur Umwandlung von elektrischer Energie, insbesondere eine elektrische Kontakteinrichtung oder einen induktiven Koppler, auf, die zur Energieversorgung des Spulenträgers eingerichtet ist.
  • Analog zu den oben genannten Ausführungen für die Datenübertragung ist im Falle einer elektrischen Kontakteinrichtung vorzugsweise an der Energieübertragungseinrichtung am Spulenträger ein rotierender Schleifkontakt und feststehend an der Maschine ein Schleifring angeordnet; im Falle eines induktiven Kopplers ist vorzugsweise an der Energieübertragungseinrichtung am Spulenträger ein erstes Induktives Übertragungselement und feststehend an der Maschine oder mitdrehend an einem Flechtrotor ein zweites induktives Übertragungselement angebracht.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Spulenträgers ist die Energieübertragungseinrichtung zum Empfang von elektrischer Energie über das von der Spule abgewickelte Stranggut eingerichtet.
  • Analog zur oben beschriebenen Datenübertragung über das von der Spule abgewickelte Stranggut setzt dies voraus, dass das Stranggut elektrisch leitfähig ist. Die elektrische Energie kann dann an dem geflochtenen bzw. umflochtenen Produkt eingespeist werden, vorzugsweise an der Abzugscheibe oder an der Flechtbuchse. Auch die Vorteile dieser Ausführung ergeben sich weitgehend analog zu der oben beschriebenen Ausführung mit einer Datenübertragung über das von der Spule abgewickelte Stranggut.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Zugkraftmesssystem. Ein erfindungsgemäßes Zugkraftmesssystem weist eine Mehrzahl von Spulenträgern nach wenigstens einer der oben beschriebenen Ausführungen und eine zweite, außerhalb der Spulenträger angeordnete Datenübertragungseinrichtung auf. Das Zugkraftmesssystem ist zur uni- oder bidirektionalen Übertragung von Daten zwischen den ersten Datenübertragungseinrichtungen der Spulenträger und der zweiten Datenübertragungseinrichtung eingerichtet. Je nach Ausführung der Spulenträger kann das Zugkraftmesssystem auch zur Bereitstellung von weiteren der oben im Zusammenhang mit den Spulenträgern beschriebenen Funktionalitäten eingerichtet sein. Ein erfindungsgemäßes Zugkraftmesssystem kann auch an einer bestehenden Flechtmaschine nachgerüstet werden, wofür im Wesentlichen die Spulenträger ausgetauscht und die zweite Datenübertragungseinrichtung zusätzlich vorgesehen werden müssen.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Zugkraftmesssystems weist dieses weiterhin eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, die mit der zweiten Datenübertragungseinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, Daten, die von den ersten Datenübertragungseinrichtungen an die zweite Datenübertragungseinrichtung übertragen wurden, zu speichern, auszuwerten und/oder anzuzeigen. Hierdurch wird, wie oben bereits erwähnt, unter anderem eine frühzeitige Erkennbarkeit von zu niedrigen oder zu hohen Zugkräften sowie eine Prozessdokumentation ermöglicht.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Zugkraftmesssystem ausgestattet ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Zugkraftmessung zur Ausführung auf einem erfindungsgemäßen Zugkraftmesssystem. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren messen die Zugkraftmesseinrichtungen der Spulenträger Zugkraftmesswerte, und die ersten Datenübertragungseinrichtungen übertragen die Zugkraftmesswerte an die zweite Datenübertragungseinrichtung. Je nach Ausführung der Spulenträger in dem Zugkraftmesssystem kann das erfindungsgemäße Verfahren noch weitere der oben im Zusammenhang mit den Spulenträgern beschriebenen Funktionalitäten ausführen.
  • Weiterhin wird ein Visualisierungssystem für eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine beschrieben. Unter einem Visualisierungssystem wird dabei ein System verstanden, mit dem wenigstens eine Komponente des Systems in einer bestimmten, vorzugsweise zeitabhängigen, Art und Weise optisch sichtbar gemacht werden kann.
  • Das Visualisierungssystem weist eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine mit einer Mehrzahl von Spulenträgern zur Aufnahme jeweils einer Spule zur Abwicklung eines Strangguts auf, wobei die Spulenträger dazu eingerichtet sind, im Betrieb der Maschine relativ zu dieser gemeinsam zu rotieren. Weiterhin weist das Visualisierungssystem eine Visualisierungseinrichtung zur periodischen Sichtbarmachung wenigstens eines Spulenträgers auf, die dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Spulenträger innerhalb jeder Periodendauer für weniger als ein Hundertstel, vorzugsweise weniger als ein Tausendstel, weiter vorzugsweise weniger als ein Zehntausendstel, noch weiter vorzugsweise weniger als ein Hunderttausendstel der Zeitdauer einer Umdrehung der Spulenträger sichtbar zu machen, wobei die Periodendauer im Wesentlichen gleich der Zeitdauer einer Umdrehung der Spulenträger oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.
  • Durch diese Zeitsynchronisation der Sichtbarmachung des wenigstens einen Spulenträgers mit der Umdrehung der Spulenträger kann der Bediener der Maschine den wenigstens einen Spulenträger bei jeder Sichtbarmachung im Wesentlichen an derselben Stelle sehen. Auf diese Weise kann der Bediener auch den Verlauf des Strangguts, welches von diesem Spulenträger abgewickelt und verflochten wird, während des Flechtprozesses im Wesentlichen an derselben Stelle betrachten und auswerten. Insbesondere kann eine starke Ausbauchung oder eine Schwingung eines Drahtes auf eine zu geringe Zugkraft und damit auf eine zu schwach eingestellte Bremse an dem betrachteten Spulenträger hindeuten. Durch Markierungen der Spulenträger, vorzugsweise eine Beschriftung mit Nummern oder dergleichen, kann der betrachtete Spulenträger eindeutig identifiziert und nach dem Abschalten der Maschine wieder aufgefunden werden, insbesondere zum Zwecke einer Wartung des Spulenträgers.
  • In einer bevorzugten Ausführung des Visualisierungssystems ist die Visualisierungseinrichtung ein Stroboskop, eine Shutterbrille oder eine Kombination aus einer Lichtquelle und einem Chopper. Hierbei wird unter einem Stroboskop in üblicher Weise eine Lichtquelle verstanden, welche periodisch kurze Lichtblitze aussendet. Unter einer Shutterbrille wird eine Brille verstanden, die die Lichtdurchlässigkeit der Brillengläser, für beide Augen getrennt oder gemeinsam, periodisch ein- und ausschalten kann, vorzugsweise durch eine geeignete Anordnung von Polarisationsfiltern in den Brillengläsern. Unter einem Chopper wird eine, vorzugsweise rotierende, Blende verstanden, welche vor einer Lichtquelle angeordnet werden kann, um deren Licht periodisch durchzulassen und nicht durchzulassen.
  • Die genannten Visualisierungseinrichtungen sind Standardprodukte, wodurch das Visualisierungssystem preisgünstig realisiert werden kann.
  • Die Synchronisation der Visualisierungseinrichtung mit der Umlauffrequenz der Spulenträger erfolgt vorzugsweise durch manuelles Einstellen der Frequenz der Sichtbarmachung an der Visualisierungseinrichtung oder, falls die Visualisierungseinrichtung eine solche Funktion bereitstellt, durch eine automatische Synchronisation, vorzugsweise mit einem von der Maschine erzeugten Referenzsignal, welches vorzugsweise aus einem periodischen Lichtsignal besteht, das dieselbe Frequenz wie die Umlauffrequenz der Spulenträger aufweist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung enthalten. Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugkraftmesssystems für eine Drahtflechtmaschine;
    Fig. 2:
    die schematisierte Darstellung aus Fig. 1 mit einem zusätzlichen Steuer- oder Regelsystem.
  • Die den Ausführungsbeispielen zu Grunde liegende, mit einem erfindungsgemäßen, mechatronischen Zugkraftmesssystem ausgestattete Flechtmaschine hat eine größere Anzahl von Spulenträgern, vorzugsweise zwischen 8 und 36.
  • Das Zugkraftmesssystem gemäß Fig. 1 weist einen Spulenträger 7 mit einer Drahtzugkraftmesseinrichtung 3 auf, welche die Drahtzugkraft FDraht des von einer Spule 2 ablaufenden Drahtes 1 unmittelbar oder mittelbar misst. Eine unmittelbare Messung erfolgt vorzugsweise über einen integrierten Kraftmesssensor. Eine mittelbare Messung erfolgt vorzugsweise über den Verfahrweg des Tänzers. Zwischen dem Verfahrweg des Tänzerarms oder - schlittens und der Drahtzugkraft FDraht besteht hierbei ein direkter Zusammenhang, welcher zur Berechnung der Drahtzugkraft FDraht dient.
  • Der Messwert für die Drahtzugkraft FDraht wird an eine programmierbare Steuereinheit, im Ausführungsbeispiel an einen Mikrocontroller 4, übertragen und dort verarbeitet und aufbereitet. An dem Mikrocontroller 4 angeordnet oder mit diesem integriert ist eine erste Datenübertragungseinrichtung 4, welche die aufbereiteten Messwerte an eine zweite Datenübertragungseinrichtung 5 übertragen, welche an einer Anzeigeeinheit 5 angeordnet oder mit dieser integriert ist. In dem Zugkraftmesssystem gemäß Fig. 1 erfolgt die Datenübertragung drahtlos per Funk, vorzugsweise auf einer Frequenz von 2,4 GHz. Weiter vorzugsweise kann auch der zu verarbeitende Flechtdraht 1 selbst als Medium zur Datenübertragung genutzt werden, oder es kann ein induktiver Koppler eingesetzt werden.
  • Die Anzeigeeinheit / zweite Datenübertragungseinrichtung 5 kann auch beweglich angeordnet sein, vorzugsweise auf einem drehenden Rundtisch und relativ zu diesem fest. In diesem Fall kann zusätzlich eine Datenweiterleitung auf außerhalb des Rundtisches, insbesondere relativ zur Maschine fest angeordnete Komponenten erfolgen, vorzugsweise über einen Schleifring.
  • Auf diese Weise werden die Prozessdaten zwischen dem Spulenträger 7 und einer in der Prozesshierarchie übergeordneten Instanz, nämlich der Anzeigeeinheit 5, übertragen, vorzugsweise zur Dokumentation und/oder Visualisierung der Prozessdaten. Als Visualisierungs-, Informations- und Eingabeeinheit für den Bediener dient vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Maschinensteuerung oder auch ein externes Bediengerät, vorzugsweise ein Laptop- oder Tablet-Computer.
  • Die Datenübertragung der Prozessdaten erfolgt hierbei unidirektional, vorzugsweise jedoch bidirektional.
  • Bei einer unidirektionalen Datenübertragung werden vorzugsweise Ist-Daten, insbesondere die Drahtzugkraft FDraht, an die übergeordnete Maschinensteuerung übertragen und dort weiterverarbeitet und/oder gespeichert. Weitere Ist-Daten sind neben der Drahtzugkraft FDraht vorzugsweise Warnmeldungen, wenn bestimmte Schwellwerte und Einstellgrenzen, vorzugsweise Verschleißgrenzen für die Bremseinheit 6, welche weiter unten noch näher beschrieben wird, überschritten werden.
  • Bei einer bidirektionalen Datenübertragung werden vorzugsweise zusätzlich Soll-Daten, vorzugsweise die Soll-Drahtzugkraft, von der Maschinensteuerung an den Spulenträger 7 übertragen (siehe die nähere Erläuterung im Zusammenhang mit Fig. 2 unten).
  • Alle Ist- und Soll-Daten werden vorzugsweise gemeinsam mit einer eindeutigen Spulenträgerkennung übertragen, welche eine eindeutige Zuordnung der Daten zu einem Spulenträger 7 ermöglicht.
  • Der Spulenträger 7 weist weiterhin eine Bremseinheit 6 für die Spule 2 zur Erzeugung der erforderlichen Drahtzugkraft FDraht auf. Als Draht- bzw. Spulenbremse wird vorzugsweise eine mechanische Band-, Backen- oder Scheibenbremse verwendet. Weiter vorzugsweise kann auch ein elektrischer Bremsmotor oder eine magnetisch arbeitende Bremse, insbesondere eine Magnetbremse, eine Wirbelstrombremse, eine Hysteresebremse oder eine rheologische Flüssigkeitsbremse zum Einsatz kommen.
  • Weiterhin weist der Spulenträger 7 eine (nicht dargestellte) Energieversorgungseinrichtung für die elektrischen Komponenten des Spulenträgers 7 auf. Die Energieversorgung kann dabei direkt über den Flechtdraht 1 von einer relativ zur Maschine fest angeordneten Spannungs- und Stromquelle aus erfolgen. Hierbei werden vorzugsweise kleine Energiemengen, insbesondere zur Versorgung einer (Energie sparenden) Steuereinheit, der Drahtzugkraftmesseinrichtung 3 und einer vorzugsweise geringen Anzahl von Aktuatoren effizient übertragen. Die Flechtbuchse bildet dabei vorzugsweise den Pluspol. Die Drahtführungsteile am Spulenträger 7 sind vorzugsweise auf einem Isolator befestigt. Der Rahmen des Spulenträgers 7 ist vorzugsweise über eine Gleitbahn, auf der die Spulenträger rotieren, geerdet.
  • Vorzugsweise ist auch eine Energieübertragungseinrichtung über einen induktiven Koppler, einen mitlaufenden, vorzugsweise kleinen, Stromgenerator oder über Schleifkontakte einsetzbar. Bei einem induktiven Koppler wird über zwei Drahtspulen elektrische Energie übertragen, wobei vorzugsweise die feststehende Spule als Energiesender und die bewegte Spule als Energieempfänger fungiert. Ein Stromgenerator oder Dynamo wird vorzugsweise in den Spulenträger 7 integriert und unmittelbar oder mittelbar von der rotierenden Spule 2 oder von dem ablaufenden Draht 1 angetrieben. Vorzugsweise können auch Magnete in einem Flechtrotor, welcher gleichzeitig als rotierender Träger einer Gleitbahn fungiert, integriert werden. Sobald der Spulenträger 7, welcher ggf. auf einem Trägerschlitten montiert ist, mit der darauf angeordneten Spule 2 an einem solchen Magneten vorbeifährt, wird in einer auf dem Spulenträger 7 angeordneten Drahtwicklung eine Spannung induziert.
  • Weiter vorzugsweise kann der Spulenträger 7 auch einen, vorzugsweise kleinen, Akku oder Pufferkondensator aufweisen, der bei einem Maschinenstopp oder einem Wechsel der Spule 2 die erforderliche elektrische Energie liefert und als Energiepuffer fungiert.
  • Das in Fig. 2 gezeigte Zugkraftmesssystem erweitert das in Fig. 1 gezeigte um ein elektronisches Steuer- und Regelsystem 8 für die Drahtzugkraft FDraht, in welchem ein Programm zur Beeinflussung der zeitlichen und intensitätsmäßigen Reaktion der Bremseinheit 6 zur Steuerung und Regelung der Drahtzugkraft FDraht hinterlegt ist. Das Programm kann vorzugsweise durch einen Eingriff direkt in das Steuer-und Regelsystem 8 bei still stehender Maschine, weiter vorzugsweise aber auch bei laufender Maschine über die erste und die zweite Datenübertragungseinrichtung 4, 5 geändert werden. Hierfür ist ein kompakter, frei programmierbarer Mikrocontroller 4 vorgesehen, um den Steuer- und Regelalgorithmus flexibel den Produkt- und Prozessanforderungen anpassen zu können. Der Mikrocontroller 4 wird über die oben beschriebene Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
  • Vorzugsweise wird - zusätzlich zu den oben beschriebenen Drahtzugkraftmesswerten - durch eine bidirektionale Datenübertragung eine Soll-Drahtzugkraft von der Maschinensteuerung und die zweite Datenübertragungseinrichtung 5 an die erste Datenübertragungseinrichtung 4 und den Mikrocontroller 4 übertragen, welche dann als Zielwert für das Steuer-und Regelsystem 8 verwendet wird. Die Soll-Drahtzugkraft kann dabei vorzugsweise vom Bediener der Maschine vorgegeben werden.
  • Die Steuerung und/oder Regelung erfolgt vorzugsweise über einen Aktuator 9 am Tänzer und/oder über einen Aktuator 9 an der Bremseinheit 6. Weiterhin weist das Zugkraftmesssystem gemäß Fig. 2 noch Aktuatoren 9 zur Einstellung der Tänzerkraft und/oder zur Einstellung des von der Bremseinheit 6 auf die Spule 2 aufgebrachten Bremsmomentes auf.
  • Ein Aktuator zur Einstellung der Tänzerkraft ist vorzugsweise dann vorgesehen, wenn Soll-Daten für die Drahtzugkraft von der übergeordneten Instanz, vorzugsweise der Maschinensteuerung, an die Spulenträger 7 übertragen werden. Die Tänzerkraft im Arbeitspunkt, d. h. in der Mittelstellung, wird vorzugsweise über die Vorspannung der Tänzerfeder verändert.
  • Das Bremsmoment der Bremseinheit 6 wird vorzugsweise ebenfalls durch einen Aktuator 9 aufgrund der Soll-Daten für die Drahtzugkraft FDraht verändert und den Prozesserfordernissen angepasst. Auf diese Weise kann eine weitgehend konstante Drahtzugkraft FDraht erreicht werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Zugkraftmesssystem ergibt sich eine Qualitätsverbesserung des Flechtbildes infolge einer gleichmäßigeren Spulenträgereinstellung. Weiterhin können Hinweise zur präventiven Spulenträgerwartung an den Bediener der Maschine ausgegeben werden, wenn bestimmte, vordefinierte Schwellenwerte für die Drahtzugkraft FDraht an den einzelnen Spulenträgern 2 überschritten werden. Hierdurch werden Störungen frühzeitig erkannt und somit Stillstandszeiten der Maschine reduziert.
  • Das erfindungsgemäße Zugkraftmesssystem ermöglicht weiterhin eine fortlaufende Prozessdatenerfassung und eine Datenspeicherung zum Zwecke eines Qualitätsnachweises, vorzugsweise eines Prozessfähigkeitsnachweises, und/oder einer Dokumentation. Weiterhin wird die Bedienung der Maschine erleichtert, indem die Soll-Drahtzugkraft an einzelnen oder an allen Spulenträgern 2 über die Anzeigeeinheit 5 in der Maschinensteuerung automatisch eingestellt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Draht
    2
    Spule
    3
    Drahtzugkraftmesseinrichtung
    4
    Mikrocontroller / erste Datenübertragungseinrichtung
    5
    Anzeigeeinheit / zweite Datenübertragungseinrichtung
    6
    Bremseinheit
    7
    Spulenträger
    8
    Steuer- und Regelsystem
    9
    Aktuator für die Einstellung der Drahtzugkraft

Claims (12)

  1. Spulenträger (7) zur Aufnahme einer Spule (2), welche zur Abwicklung eines Strangguts (1) eingerichtet ist, wobei der Spulenträger (7) zum Einsatz in einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine vorgesehen und dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Maschine relativ zu dieser zu rotieren, mit einer Zugkraftmesseinrichtung (3) zur Messung der Zugkraft des von der Spule (2) abgewickelten Strangguts (1) und einer ersten Datenübertragungseinrichtung (4) zur Übertragung von Daten,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Datenübertragungseinrichtung (4) zur Übertragung von gemessenen Zugkraftmesswerten an eine zweite, außerhalb des Spulenträgers (7) angeordnete Datenübertragungseinrichtung (5) eingerichtet ist.
  2. Spulenträger (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (7) eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (8) zur Steuerung bzw. Regelung der Zugkraft des von der Spule (2) abgewickelten Strangguts (1) aufweist.
  3. Spulenträger (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenübertragungseinrichtung (4) weiterhin zum Empfang von Soll-Zugkraftwerten von der zweiten Datenübertragungseinrichtung (5) eingerichtet ist.
  4. Spulenträger (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenübertragungseinrichtung (4) für eine drahtlose Datenübertragung, insbesondere über Funksignale, Lichtsignale oder eine induktive Kopplung, zu und/oder von der zweiten Datenübertragungseinrichtung (5) eingerichtet ist.
  5. Spulenträger (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenübertragungseinrichtung (4) für eine Datenübertragung über das von der Spule (2) abgewickelte Stranggut (1) zu und/oder von der zweiten Datenübertragungseinrichtung (5) eingerichtet ist.
  6. Spulenträger (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (7) eine Energieversorgungseinrichtung mit einem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere einem Dynamo, einem Elektromotor oder einem Rotor eines Generators, aufweist, die zur Energieversorgung des Spulenträgers (7) eingerichtet ist.
  7. Spulenträger (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (7) eine Energieübertragungseinrichtung zum Empfang und/oder zur Umwandlung von elektrischer Energie, insbesondere eine elektrische Kontakteinrichtung oder einen induktiven Koppler, aufweist, die zur Energieversorgung des Spulenträgers (7) eingerichtet ist.
  8. Spulenträger (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung zum Empfang von elektrischer Energie über das von der Spule (2) abgewickelte Stranggut (1) eingerichtet ist.
  9. Zugkraftmesssystem mit einer Mehrzahl von Spulenträgern (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer zweiten, außerhalb der Spulenträger angeordneten Datenübertragungseinrichtung (5), welches zur uni- oder bidirektionalen Übertragung von Daten zwischen den ersten Datenübertragungseinrichtungen (4) der Spulenträger (7) und der zweiten Datenübertragungseinrichtung (5) eingerichtet ist.
  10. Zugkraftmesssystem nach Anspruch 9, welches weiterhin eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweist, die mit der zweiten Datenübertragungseinrichtung (5) verbunden und dazu eingerichtet ist, von den ersten Datenübertragungseinrichtungen (4) an die zweite Datenübertragungseinrichtung (5) übertragene Daten zu speichern, auszuwerten und/oder anzuzeigen.
  11. Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine mit einem Zugkraftmesssystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
  12. Verfahren zur Zugkraftmessung zur Ausführung auf einem Zugkraftmesssystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Zugkraftmesseinrichtungen (3) der Spulenträger (7) Zugkraftmesswerte messen und die ersten Datenübertragungseinrichtungen (4) die Zugkraftmesswerte an die zweite Datenübertragungseinrichtung (5) übertragen.
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