WO1999065810A1 - Fadenchangierung - Google Patents

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WO1999065810A1
WO1999065810A1 PCT/CH1999/000253 CH9900253W WO9965810A1 WO 1999065810 A1 WO1999065810 A1 WO 1999065810A1 CH 9900253 W CH9900253 W CH 9900253W WO 9965810 A1 WO9965810 A1 WO 9965810A1
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WO
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arm
thread
unit according
stroke
pointer
Prior art date
Application number
PCT/CH1999/000253
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heike Kuprat
Marc Schaad
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US09/719,255 priority patent/US6505791B1/en
Priority to JP2000554646A priority patent/JP2002518276A/ja
Priority to EP99923364A priority patent/EP1089933B1/de
Priority to DE59907306T priority patent/DE59907306D1/de
Publication of WO1999065810A1 publication Critical patent/WO1999065810A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2827—Traversing devices with a pivotally mounted guide arm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2884—Microprocessor-controlled traversing devices in so far the control is not special to one of the traversing devices of groups B65H54/2803 - B65H54/325 or group B65H54/38
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    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/34—Traversing devices; Package-shaping arrangements for laying subsidiary winding, e.g. transfer tails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H57/00—Guides for filamentary materials; Supports therefor
    • B65H57/003—Arrangements for threading or unthreading the guide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a traversing with a thread guide that has to be moved via a predeterminable stroke, in particular when the thread guide is provided on a rotatably mounted arm or in the form of a rotatably mounted arm.
  • the arm which can be referred to as a “pointer”, was also previously arranged on one end part such that it can be rotated or pivoted and driven, and on the other end it was designed in such a way that it can guide the thread in a controlled manner No. 153 167 as well as from DE-C-11 31 575.
  • the arm for guiding a thread is provided with a thread-guiding fork slot at the free end and is pivotably mounted at the other end
  • the thread is guided over a guide rod, the geometry of the arrangement of this fixed guide rod, in comparison with the diameter of the package increasing during the winding travel, being intended to shorten the stroke.
  • the device is unsuitable for use in a modern bobbin winder .
  • the fork slot has a predetermined length such that a thread within the predetermined length of the fork slot, due to the position of a guide rule and the growing spool, is guided deeper and deeper in the fork slot, resulting in a shorter stroke of the oscillating thread due to the shortening of the distance between the pivot axis of the lever and the position in which the thread is guided in the fork slot, to thereby obtain conical ends of the bobbin.
  • a cam and a lever with a scanning roller which by means of a Connecting rod drives the thread guide lever, the arm is accelerated or decelerated at the ends of the bobbin.
  • EP-B-453 622 proposes a device with a thread guide and a thread guide carrier, the carrier being guided in a groove.
  • the device also includes a drive motor and a programmable controller, the motor operating with a higher than the nominal current while the thread guide is near a reversal point and with a current below the nominal current while the thread guide is in the remaining area becomes.
  • Basic programs for different winding sections are stored in the control.
  • the control system calculates the paths, speeds and accelerations for the motor movement based on the winding laws that are used. Parameters that can be saved include the basic stroke and the basic stroke variations for creating soft coil edges.
  • a stepper motor works as a drive motor, between the center of the stroke and a reversal point, against a torsion spring.
  • the spring constant is increased, the current supply to the stepper motor is increased and the frequency of its drive pulses is reduced. It should therefore come to a standstill at the reversal point.
  • Appropriate monitoring is not planned.
  • a sensor is provided in the middle of the stroke, which enables the detection of susceptible errors at this point in the traversing stroke.
  • a traverse stroke is always controlled from this point using a pulse sequence. The exact determination of the reversal points cannot be found in the document and is not possible at all, because it will result from the opposing forces of the motor and the spring.
  • EP-B-556 212 shows in Fig. 4 a traversing with a thread guide at the free end of a rotatably mounted arm.
  • this document is concerned with a method according to which the package structure by controlling the Relationship between the rotation of the winding and the speed of displacement of the thread happens. This is to be accomplished by a feedback arrangement controlling the rotation of the winding. The description emphasizes controlling the speed of thread displacement during a single stroke. None is said about determining the reversal points of this movement.
  • a finger or pointer shaped thread guide which is arranged to be drivable on a motor at one end and is equipped with a slot for guiding a thread at the other end.
  • the motor is controlled on the basis of a preprogrammed control for pivoting the pointer and thus for traversing the thread, and the pivoting movement of the pointer is continuously monitored with the aid of a photoelectric sensor, the pivoting movement being corrected in the event of deviations from a predetermined movement program.
  • the sensor responds to markings that can be scanned optically.
  • energy storage means for example springs
  • a likewise pivotable and drivable carrier which are charged with energy when the pointer is decelerated and discharged when the pointer is accelerated.
  • the carrier is pivotally provided by means of a drive and the drive is controlled by the control in such a way that the position of the energy store can be changed, so that on the one hand the energy store can adapt to the stroke to be used, for example for the construction of the coil.
  • the traverse according to EP-A-838 422 is designed for laying a thread which is drawn off from a supply spool. A precision winding is to be formed from this.
  • the photoelectric sensor monitoring the position of the pointer always relates its monitoring to a starting position of the thread guide, preferably to the zero point of its pivoting movement. This is done by first bringing the thread guide to one and then to the other reversal point, the sensor counting the number of markings corresponding to this stroke and calculating the zero point from this.
  • EP-A-838 422 does not explain how the turning points are set.
  • the stroke of the thread guide is to be defined by the stroke of the pivoting movement of the above-mentioned carrier and the latter stroke is to be monitored by a second sensor.
  • the adjustability of the energy store serves in any case to enable a "simple change" in the stroke of the thread guide.
  • the arrangement of the energy store on the oscillatingly drivable carrier is intended to change the stroke of the thread guide by merely changing the stroke of the carrier and enable without mechanical adjustment of the position of the energy storage.
  • the positions of the reversal points are related to the positions of the energy stores.
  • the positions of the energy storage devices can be influenced via the control.
  • DE-A-196 23 771 shows a traversing with at least one guide rail (Fig. 1/2) and possibly two guide rails (Fig. 3/4) for the thread guide.
  • the guide rail can be formed as the stator of a linear servo motor, for which purpose it can be provided with magnets.
  • a swivel arm is provided in order to transmit the traversing movement to the thread guide, for which purpose an “articulated connection” between the swivel arm and the thread guide is required.
  • JP 7-165368 shows a traversing with a “linear motor”. The structure of this motor and the way in which it interacts with the thread guide cannot be seen from the description or the illustration.
  • JP 7-137935 describes a linear motor, of which a carriage (with a thread guide) travels back and forth along a rod, the magnetic field being conducted through the rod. Springs are provided at the reversal points.
  • JP 7-137934 describes a similar arrangement in which the spring is replaced by sensors which cooperate with a timer to trigger the reversal.
  • the object of the invention is to eliminate disadvantages of the prior art.
  • the drive for the arm (pointer) or its holder is provided with a programmable control and the reversal points for the lifting movement can be defined in this control.
  • the definition could be made by entering the reversal points directly.
  • winding parameters are entered, from which the control can determine the reversal points on the basis of their programming.
  • the positions of the reversal points can be changed during a wind-up cycle.
  • the arrangement is such that the controlled drive can ensure reversal at a selected reversal point. Compliance with the required reversal accuracy can be monitored by suitable sensors and reported to the control system. Approaching and possibly moving away from a reversal point in particular to be monitored in order to detect errors at these points.
  • the reversal points of the arm correspond to the reversal points of the bracket.
  • the control can therefore be designed such that the oscillating movement of the holder is controlled directly. This results in the lifting movement of a thread guide provided on the arm.
  • the shape and weight of the arm is preferably designed such that the motor driving the arm can be accelerated and decelerated in accordance with a control program specified for a specified coil structure.
  • the arm is formed in accordance with a polynomial of at least first degree and preferably second degree, so that a linearly increasing mass moment of inertia curve is obtained from the axis of rotation to the tip of the pointer.
  • the cross-section of the arm has a larger dimension in the direction of movement than perpendicularly to it, likewise preferably the cross-section is hollow over at least a predetermined length range of the arm and likewise preferred, this hollow region is filled with a filler, the specific of which Weight is less than that of the walls of the hollow area.
  • the arm consists of more than one part, in that an inserted or attached thread guide element is advantageously provided on the thread-guiding end of the arm.
  • the arm is preferably divided into a supporting part and a thread-guiding part provided thereon.
  • the load-bearing part can be manufactured in a sandwich construction or as a hollow profile, it also being possible to assemble an (outer) shell of the load-bearing part from separately formed elements.
  • the arm can lay the thread within the stroke with a variable stroke length and can perform a predetermined function or several predetermined functions outside the stroke, for example the function of the retraction and the bobbin change, in that the arm can be positioned outside the stroke and in such a way that the arm is stopped at a point for catching the thread in a catch slot or a catch knife on the sleeve or bobbin mandrel, and for forming a thread reserve on a sleeve end . Furthermore, the arm can be stopped within the stroke to form an end bead on the finished spool.
  • the oscillating rotary movement of the holder preferably comprises a predetermined angle of rotation e.g. between 45 ° and 90 °, for example 60 °.
  • the length of the arm can be selected depending on the desired stroke width.
  • FIG. 1 is a winder with an arm according to the invention and an application of the arm according to the invention, each shown schematically,
  • FIG. 2 shows the winding machine of FIG. 1 in viewing direction I of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows the view of FIG. 2, however, additionally with a speed profile of the arm impressed by a control during the stroke
  • FIG. 4 shows a further variant of the view from FIG. 2, also additionally with the speed profile of the arm impressed by a control during the stroke
  • 5 is a diagram for explaining the programming of the motor control in a variant according to FIG. 1, 2, 3 or 4,
  • FIG. 7 shows a cross section of a first variant of a pointer according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a cross section of a second variant of a pointer according to FIG. 6,
  • Fig. 12 in the sketches 12A, 12B, 12C and 12D four different variants of the connection between the arm and the drive motor.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through a winding machine 1, in which a thread F is built into a bobbin 3 by means of a traversing device 2.
  • the coil 3 is built up on a sleeve 4, which is received by a coil mandrel 14.
  • the bobbin 3 is driven either by a drive of the bobbin mandrel 14 (not shown) or by means of a friction roller or contact roller 5.
  • the friction or contact roller (when the bobbin mandrel is driven) also has the function of threading an oscillating thread guide 7 here Called pointer 7, too take.
  • the pointer 7 is arranged between or in front of a guide ruler 6 and the friction roller or tachometer roller 5, it being possible for the guide ruler 6 to be designed, for example, in the manner of the following FIGS. 2, 3 and 4.
  • the coil 3 with the sleeve 4 is shown in the working position, with an additional empty sleeve 4.1 located on the friction or at the beginning of a spool build-up in the working position.
  • Speedometer roller 5 is shown attached, while 4.2 empty sleeves are shown in the waiting position.
  • These two waiting positions are the starting positions for a rotary movement of a so-called turret drive, shown by the dash-dotted line, by means of which the empty sleeves on the distribution roller or the full spool 3.1 are moved away from the distribution roller into a removal position.
  • the pointer 7 is fastened in a rotationally fixed manner on the motor shaft 9 of a motor 8, for example as shown in FIGS. 12A-12D, with the larger and heavier end, the motor 8 being controlled by a controller 12 in accordance with a lifting program for the construction of a coil.
  • a lifting program for the construction of a coil.
  • Such a program is entered into the control via an input device 13.
  • a movement monitoring device 16 consisting of a signal transmitter 10 which is fixedly connected to the motor shaft 9 and a signal receiver 11 which is arranged separately therefrom and which outputs its received signals to the controller 12.
  • the thread F can be provided with an angle of attack ⁇ or ⁇ 1 depending on that, these angles of attack having to be provided such that the thread F never leaves the guide ruler 6 is lifted, unless the guide ruler, as shown in FIGS. 2 to 4, has counter rulers 6.1 or 6.2 which guide the thread in such a way that the thread is never lifted out of a guide slot 15 or 15.1 of the pointer 7.
  • the design of the ruler 6, including the design of the counter rulers 6.1 and 6.2, depending on the arrangement of the guide ruler, can be carried out with respect to the pointer 7 and the friction roller or tachometer roller 5, ie the design of the guide ruler 6 is not shown in the figures Figures 2-4 restricted.
  • the thread path corresponding to the angle of attack ⁇ .1 is marked with F.1 and the thread path corresponding to the angle of attack is marked with F.
  • the choice or the need for the appropriate location is related to the above-mentioned design of the guideline, or vice versa.
  • 2 shows the winding machine 1 in the viewing direction I, the input device 13 and the controller 12 not being shown for the sake of simplicity. 2 is intended to show firstly that the pointer 7 can not only be moved back and forth within the stroke H, but that the thread F can be stopped on the one hand for changing the bobbin by means of the pointer 7 in the position C in order to to form a so-called end bead of the finished coil.
  • the pointer 7 for a thread retraction at the start of a winding process or when changing the bobbin in the positions A and B outside the stroke H can be stopped, on the one hand in the position A, in order to hold the thread in a position in which it is from one Catch knife or core notch of a next following core can be caught, while position B serves to hold the thread on the new core in a position in which the thread can form a reserve winding on the core end.
  • the thread F is then guided by the pointer 7 into the stroke H and further shifted back and forth within the stroke.
  • the pointer of this variant can not only be decelerated or accelerated at the ends of the stroke without external aids, but that the pointer can be brought very quickly into positions in which it is for stands still for a short moment, then is moved or accelerated again at high speed into another functional area.
  • FIG. 3 additionally shows a speed profile of the pointer 7. This speed profile shown differs depending on the type of coil structure, which is why the speed profile shown does not constitute a restriction for the possible speed profile of the pointer 7.
  • the guide ruler 6.3 has an elongated guide track 17.1 compared to the guide ruler 6 of FIGS. 2 and 3 and on the other hand the thread F is guided in an elongated guide slot 15.1 of the thread guide 7. It is entirely possible, depending on the coil structure and traversing speed curve and arrangement of the friction roller or tachometer roller 5, to provide other guide rule shapes relative to the pointer 7 and relative to the guide rule 6.
  • the pointer to select a variable angle of rotation as a reversal point according to the control, in order to optimize the design of the coil.
  • Fig. 5 shows diagrammatically the axis of rotation D of the pointer 7 and the reversal points U1, U2 of a certain traversing movement of the thread guide 15 with a stroke length B.
  • the longitudinal axis ZL of the pointer 7 must be pivoted about the axis D by an angle ⁇ in order to generate the traversing movement .
  • This movement can be programmed into the controller 12, the reversal point being defined, for example, with respect to a reference line R.
  • the sensor 10 (FIG. 1) or the evaluation in the controller 12 can be designed such that the motor 8 reverses its rotation by the controller at a predetermined reversal point (U1 or U2).
  • the actual position of the pointer 7 is always known via the movement monitoring device 16 and can be compared by the controller 12 with the predetermined reversal points in order to enable the reversal at the desired point in each case.
  • the predetermined reversal points U1, U2 can be changed (within predetermined limits) via the input device 13, as will be explained in more detail below. This is indicated schematically with the dashed lines in FIG. 5.
  • the rotation speed of the arm has to be changed, for example if the linear speed of the thread guide has to remain constant.
  • a spool build cycle can also be entered, with which the stroke can be changed during spool build.
  • the set-up cycle also includes, for example, the definition of a related thread catching position, as already described. The entry can be made, for example, on the basis of predetermined winding parameters. For example, the operator 12 is prompted by the controller 12 to enter the required parameters before a winding cycle can be started.
  • Figures 1 to 5 therefore represent a first variant, according to which the reversal at predetermined reversal points U1, U2 (but possibly also at other points) is accomplished by the motor without additional aids.
  • 6 shows a variant according to which auxiliary means are provided, but the reversal points are nevertheless determined by the programmed control.
  • the arrangement according to FIG. 5 therefore also forms a starting point for the variant according to FIG. 6, certain differences becoming apparent in the course of the further description.
  • the pointer 100 comprises a fastening part 102, a middle part 104 and a thread guide 106 at the free end.
  • the pointer 100 has a length L up to the free end of the thread guide 106. It can be seen from FIG. 5 that for a given rotation angle ⁇ this length is decisive for the stroke width B. If, for example, the length of the pointer in FIG. 5 were shortened, the reversal points would be at U3 or U4, for example, and would result in a correspondingly shorter stroke width (not specifically indicated).
  • a pointer of a particular traversing unit could be replaced by a shorter (or longer) Pointers are replaced to adjust the stroke width to the requirements.
  • Pointers are replaced to adjust the stroke width to the requirements.
  • Different traversing units eg for bobbins with different numbers of threads
  • predetermined programming (geometry) - or at least only a few variants - is preferably provided.
  • the length L is preferably between 10 to 50 cm and the angle of rotation ⁇ between 40 ° and 100 °, preferably 45 ° -90 °.
  • the pointer is formed as a hollow body with a width W (at the point mentioned) and a “depth” t.
  • the depth t is preferably greater than the length of the pointer 100 is constant: it is clear from Fig. 10 that the width W is considerably greater than the depth t and this also applies over the entire length of the pointer 100.
  • the hollow body should preferably be formed from a stiff but light material Made of fiber-reinforced plastic, the fibers preferably have a high modulus of elasticity (for example carbon fibers, boron fibers or aramid fibers).
  • the pointer has a reinforcement 108 (Fig. 6) e.g. made of metal.
  • the reinforcement 108 has a U-shaped attachment (not specifically indicated) which extends as an insert into the hollow body 104 and is connected therein to the hollow body (for example by means of an adhesive).
  • the metal part is provided with a receptacle 110 for the shaft 44 (FIG. 6) of the drive motor.
  • the U-shape of the attachment is not essential, but the connection between the section 102 and the hollow body 104 should ensure the safe transmission of the driving forces (Torques) on the hollow body, reliably over the life of the hollow body 104.
  • the thread guide 106 is preferably also formed as a separate part and connected to the hollow body, a part of the thread guide provided with a slot remaining free.
  • This part can e.g. be made of ceramics.
  • the hollow profile 104 in the form of a rectangular profile can e.g. are formed as a winding body.
  • a winding process for a larger body
  • the hollow profile 104 could, however, as an alternative from e.g. two shell parts are formed, which are connected to each other (e.g. using adhesive) to form a composite hollow body.
  • Each shell part could e.g. B. are formed as a U-profile of lesser depth, the side walls of these shell parts being connected to one another to form the hollow body.
  • FIG. 6 clearly shows that the cross section of the pointer 100 changes over the length L, preferably as a function of the distance from the axis of rotation D.
  • FIG. 9 shows a pointer with a linear relationship between the pointer cross section and this distance, a quadratic relationship actually being preferred. Since the depth t is preferably constant, the change in cross-section manifests itself in a change in the width W.
  • FIG. 8 shows a modified cross section, the dimensions W and t being unchanged compared to FIG. 7.
  • the pointer 100 comprises a first plate 112, a second plate 114 and an intermediate filling layer 116 which is connected to the plates, for example by means of an adhesive.
  • the end parts 102 and 106 can be the same as the parts already described.
  • the previous description refers to reversal points for the arm or the pointer, because these points are of great importance for the actual function.
  • the control does not refer directly to the momentary position of the arm, but to that of the motor shaft, which serves as an element of a holder for the arm (pointer).
  • the control is therefore programmed on the basis of reversal points for this holder (for the shaft), which are then expressed in the reversal points for the arm already described.
  • the current angular position of the shaft (bracket) can be displayed by an encoder.
  • This encoder can be an incremental encoder or an absolute encoder.
  • the system In the case of an incremental encoder, the system must be brought to a reference point when starting up, from which the incremental encoder subsequently "counts" position changes. At most, the reference must occasionally be returned to in order to check the system status and, if necessary, correct it of, for example, +/- 0.25 mm.
  • this "calibration" can be dispensed with.
  • Different (eg contactless) sensors can be used to reference the encoder.
  • Examples are optical, pneumatic, electrical and inductive (magnetic) sensors.
  • a signal provided by the sensor which shows the "presence" of the arm in its vicinity, can be sent to the control and evaluated there to provide a reference for the positioning system.
  • the arm can be brought into contact with a mechanical stop
  • the corresponding output signal of the encoder can be evaluated in order to provide a reference for the positioning.
  • This step is to be carried out as a special referencing step, with the motor generating a lower torque in order to ensure damage-free contact between the arm and the stop bring.
  • the reference sensor or the stop can be outside the maximum stroke range because the motor is able to move the arm outside this range, for example for the referencing step mentioned.
  • the reference sensor or the stop could be within the stroke range. In the latter case, the stop must be removed from the path of movement of the arm before the actual traversing movement takes place.
  • the stop can be moved, for example, at right angles or at least obliquely to the traversing plane between a ready position outside the traversing plane and a working position in the traversing plane, for example by means of a cylinder-piston unit.
  • the programming of the control consists of a "fixed" part, which the end user cannot (or should not) influence and a part requested by the user, which preferably consists of certain winding parameters.
  • a nominal stroke width preferably belongs to the fixed program part, the Effective stroke width (the laying length) for a specific thread stroke is calculated by the control on the basis of the winding parameters entered by the user.
  • the crossing angle defines the (average) traversing speed related to the current winding speed.
  • FIG. 9 schematically shows the change in the crossing angle profile during the winding travel, the representation corresponding to FIG. 8 from EP-B-629174.
  • the bandwidth defines the deviation by which the predetermined crossing angle may vary (FIG. 9) if a step precision winding is desired (cf. FIG. 8, EP-B-629 174).
  • the deviation from the average crossing angle of the belt is, for example, 0 to 3 °. Break table
  • the break table contains the broken parts of the reliable turn ratios (see e.g. US-B-5,605,295).
  • Selected turn ratios can e.g. B. stored as recipes in a winder of the controller.
  • the stroke course defines the laying length over the winding travel. E.g. four
  • Stroke width can then be selected constantly via the coil travel, or a (e.g. diameter-dependent) course can be entered (similar to the
  • the course of an operating parameter could be defined as a function of time or another parameter correlating with the coil structure.
  • the horizontal axis in FIG. 9 would have to be adapted accordingly.
  • a variable course could in particular be defined as a function of the number of strokes of the traversing device, the number of strokes from the start of the winding travel or from a preceding base could be defined.
  • Various "traversing recipes" can be permanently programmed in the control (fixed does not necessarily mean cannot be changed, but only cannot be influenced by the user when entering winding parameters). The user can then call up one of these recipes and use the entered winding parameters to form certain coils "link".
  • the capabilities of the new traversing mechanism can be used, as can be seen in Fig. 10 is.
  • the "core" K in this figure represents a cylindrical packing that can be built up on the sleeve H with the previous traversing.
  • this core packing K is considerably shorter than the length of the sleeve H because the bulging to be expected is an extension of the
  • a traverse according to this invention at least one package with biconical ends E can be formed, because the length of the stroke can be changed during the winding travel, which means that more thread material can be wound up per tube without the bobbin being built up by one
  • a traversing unit (with a pointer) according to the invention must be provided for each pack.
  • a common motor can be provided for all traversing units are, the rotary movements of the motor shaft are transmitted to the respective traversing units by a suitable transmission (for example by means of a belt).
  • the transmission is preferably carried out so reliably that there is no need for monitoring per unit, ie only one servo controller is provided for the central drive. If the transmission path becomes too long, the drive can take place “in groups”, ie a common drive can be provided for a group (two or more) of adjacent units.
  • FIGS. 11A and 11B Two possible variants are shown in FIGS. 11A and 11B.
  • the first variant (FIG. 11A) comprises an elongated body 130A with side surfaces 131, 132 tapering in the longitudinal direction, which result in a relatively wide foot part 133 and a narrow head 134.
  • the foot part 133 is taken up by the arm (not shown), so that the head part 134 is free.
  • the head section 134 has a longitudinal slot 135 which opens at the free end of the thread guide.
  • the variant according to FIG. 11B also has a foot part 133 and a head 134 with a longitudinal slot 135.
  • the body 130B has parallel side faces 136 which each have a projection 137 in the area from the inner end of the slot 135.
  • the head width is therefore equal to the foot width in this case, and the body 130B could also be provided with tapered side surfaces.
  • the foot part 133 of the body 130A or 130B is installed or embedded in the arm in such a way that the projections 137 and / or the tapering side surfaces 131, 132 form the desired positive connection with the arm.
  • FIG. 11C also shows a thread guide in the form of an elongated body 130C with a foot part 133 (similar to the foot part of the variant according to FIG. 11 B), a head 134 and a longitudinal slot 135.
  • the legs 138, 139 formed by the slot 135 are but in this case of unequal length, which favors the threading of the thread guide when moving the arm in one of its directions of rotation.
  • the thread guide can be formed from a suitable material, for example Al 2 0 3 or SSiC. However, it is also possible to fundamentally form the body 130 from another expensive material and to provide it with a suitable coating.
  • the coating material has to meet two requirements, namely (1) form a surface that causes only little friction between the thread and the thread guide, and (2) have a high wear resistance, since the thread during high-speed winding (e.g.> 4000 m / min., preferably> 6000 m / min, for example up to about 10,000 m / min.) produces a highly abrasive effect.
  • the coating material, or the material of the body, if a coating is not used, must therefore be hard and tough. Suitable coating processes are, for example, galvanic coating or plasma coating.
  • the thread guide should be formed with as little mass as possible. Its length is therefore kept as short as possible, with a shortening below a certain limit being prevented by the required function.
  • the body 130 therefore preferably has a small thickness (cf. the dimension “t” in FIGS. 6 and 7), ie at right angles to the plane of the illustration in FIGS. 11A to 11 C.
  • the preferred thickness of the body 130 is therefore in the range 0.2 to 1.5 mm, preferably about 0.6 mm.
  • the body 130 can have roundings in the area of the slot 135 or only have broken edges.
  • an additional connecting means can be used, for example an adhesive or a screw.
  • the connection can be made while the arm is being manufactured, ie the thread guide can be integrated into it when assembling or forming the arm be, or the thread guide can only be connected to the arm later, ie after the arm itself has been completed.
  • the thread guide can be embedded in the carrier arm in such a way that it is supported. This prevents the thin ceramic plate from breaking.
  • the larger adhesive or Connection surface also ensures a good distribution of forces. It is not essential to the invention to form the thread guide separately and to attach it to the arm.
  • a thread guide slot could be formed directly in the arm itself. The necessary protection against wear and tear could be ensured by a suitable coating.
  • FIG. 12A shows an end portion 102A (see FIG. 6) that has a through bore 140 to receive the free end of the motor shaft 44.
  • the end part of the shaft 44 is ground on one side to form a surface 142.
  • a side wall 143 of part 102A has a threaded bore (not specifically indicated) for receiving a mounting screw 144, the inner end of the screw pressing firmly against surface 142 or protruding into a hole (not shown) in the shaft end.
  • 12B shows a similar variant, with one-sided grinding from the shaft end being dispensed with.
  • the screw 144 works with a threaded hole (blind hole) or spring groove in the shaft end.
  • 12C shows an end portion 102B in cross section. This part is provided with a tapered hole 145 to receive a truncated cone 146 at the free end of the shaft 44.
  • a clamping screw 147 clamps the end portion 142 on the shaft end.
  • 12D shows an end portion 102C with a slot 150 extending through the bore 140 to form two elastically deformable legs 148 or 149.
  • a tension screw 151 can be provided in order to press the legs against one another and thereby produce a non-positive connection with the shaft end accommodated in the bore 140.
  • the adhesion may not be sufficient in the long run. It can therefore be supplemented by an additional positive connection, for example by longitudinal ribs at the shaft end (not shown) which engage in corresponding grooves in the end part 102.
  • the end part 102 preferably has a low mass inertia. Therefore, e.g. be formed from a light metal alloy (Al alloy). As in the case of the thread guide, it can be integrated into the support arm when it is created or subsequently integrated, e.g. using adhesive.
  • a light metal alloy Al alloy
  • stroke breathing refers to an intermittent or periodic shift of one or both reversal points of a traverse stroke.
  • the principle is well known to the person skilled in the art and has also often been implemented, but usually by means of considerable mechanical complexities - see, for example, US Pat. No. 5,275,843; US Pat. No. 4,555,069 , EP 27173 and EP 12 937.
  • the ability of the now The existing oscillation, to program the stroke characteristics for individual layers or at least individual layers of the pack makes it possible to realize stroke breathing even in a high-speed winder without mechanical intervention in the normal thread guide.

Abstract

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

Description

Fadenchangierung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Changierung mit einem Fadenführer, der über einen vorgebbaren Hub bewegt werden muss, insbesondere dann wenn der Fadenführer auf einem drehbar gelagerten Arm bzw. in der Form eines drehbar gelagerten Armes vorgesehen ist.
Stand der Technik:
Das Grundprinzip ist sehr alt.
Der Arm, welcher als „Zeiger" bezeichnet werden kann, wurde auch früher an einem Endteil dreh- bzw. schwenk- und antreibbar angeordnet und am anderen Ende so ausgebildet, dass er den Faden kontrolliert führen kann. Ein solcher Arm ist aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 153 167 sowie aus DE-C-11 31 575 bekannt. In CH 153 167 ist der Arm für das Führen eines Fadens am freien Ende mit einem fadenführenden Gabelschlitz versehen und am anderen Ende schwenkbar gelagert. Der Antrieb erfolgt durch einen mechanischen Übertrieb aus dem Antrieb der Spule heraus. Der Faden wird über eine Leitstange geführt, wobei die Geometrie der Anordnung dieser festen Leitstange, gegenüber dem sich während der Spulreise vergrössenden Durchmesser der Packung, zu einer Hubverkürzung führen soll. Das Gerät ist zur Anwendung in einem modernen Spuler ungeeignet.
Der Gabelschlitz weist eine derart vorgegebene Länge auf, dass ein Faden innerhalb der vorgegebenen Länge des Gabelschlitzes, aufgrund der Lage eines Leitlineales und der wachsenden Spule, immer tiefer im Gabelschlitz geführt wird, wodurch eine Hubverkürzung des changierenden Fadens entsteht und zwar aufgrund der Verkürzung des Abstandes zwischen der Schwenkachse des Hebels und der Stelle, in welcher der Faden im Gabelschlitz geführt wird, um dadurch konische Enden der Spule zu erhalten. Mittels einer Kurvenscheibe und eines Hebels mit Abtastrolle, welcher mittels einer Pleuelstange den Fadenführerhebel antreibt, wird an den Enden der Spule der Arm beschleunigt bzw. verzögert.
EP-B-453 622 schlägt eine Vorrichtung mit einem Fadenführer und einem Fadenführerträger vor, wobei der Träger in einer Nut geführt ist. Die Vorrichtung umfasst auch einen Antriebsmotor und eine programmierbare Steuerung, wobei der Motor, während sich der Fadenführer in der Nähe eines Umkehrpunktes befindet, mit höherem als den Nennstrom und, während sich der Fadenführer im übrigen Bereich befindet, mit einem unterhalb des Nennstromes liegenden Stromes betrieben wird. Grundprogramme für verschiedene Wicklungsabschnitte sind in der Steuerung gespeichert. In der Steuerung erfolgt die Berechnung der Wege, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen für die Motorbewegung aufgrund der zur Anwendung kommenden Wickelgesetze. Parameter, die gespeichert werden können, umfassen den Grundhub und die Grundhubvariationen, zur Erzeugung weicher Spulenkanten.
Gemass der als Beispiel dargestellten Ausführung arbeitet ein Schrittmotor als Antriebsmotor, zwischen der Hubmitte und einem Umkehrpunkt, gegen eine Torsionsfeder. In der Nähe eines Umkehrpunktes wird die Federkonstante erhöht, die Stromzufuhr an den Schrittmotor erhöht und die Frequenz seiner Ansteuerungsimpulse reduziert. Er soll somit im Umkehrpunkt zum Stillstand kommen. Eine entsprechende Überwachung ist nicht vorgesehen. Es ist ein Sensor in der Hubmitte vorgesehen, der das Erkennen anfälliger Fehler an dieser Stelle im Changierhub ermöglicht. Ein Changierhub wird stets von dieser Stelle aus mittels einer Impulssequenz gesteuert. Die genaue Bestimmung der Umkehrpunkte ist aus der Schrift nicht zu entnehmen und ist allenfalls auch nicht möglich, weil sie sich aus den sich widerstrebenden Kräften des Motors und der Feder ergeben wird.
EP-B-556 212 (WO 92 086 64) zeigt in Fig. 4 eine Changierung mit einem Fadenführer am freien Ende eines drehbar gelagerten Armes. Gemass dem Hauptanspruch befasst sich diese Schrift mit einem Verfahren, wonach der Packungsaufbau durch Steuern der Beziehung zwischen der Drehung der Wicklung und der Geschwindigkeit der Verschiebung des Fadens geschieht. Dies soll durch eine die Drehung der Wicklung steuernde Rückführungsanordnung bewerkstelligt werden. In der Beschreibung wird das Steuern der Geschwindigkeit der Fadenverschiebung während einer einzigen Hubbewegung betont. Es wird aber nichts über die Bestimmung der Umkehrpunkte dieser Bewegung gesagt.
Aus der EP-0 838 422A1 ist ein finger- bzw. zeigerförmig geformter Fadenführer bekannt, welcher an einem Ende auf einem Motor antreibbar angeordnet und am anderen Ende mit einem Schlitz zur Führung eines Fadens ausgestattet ist. Der Motor wird aufgrund einer vorprogrammierten Steuerung für das Schwenken des Zeigers und damit für das Changieren des Fadens gesteuert und die Schwenkbewegung des Zeigers wird mit Hilfe eines fotoelektrischen Sensors kontinuierlich überwacht, wobei bei Abweichungen von einem vorgegebenen Bewegungsprogramm die Schwenkbewegung korrigiert wird. Der Sensor spricht auf optisch abtastbare Markierungen an.
Um das Verzögern und Beschleunigen des Zeigers an den Hubenden zu unterstützen, sind auf einem ebenfalls schwenk- und antreibbaren Träger Energiespeicher, beispielsweise Federn, vorgesehen, welche beim Verzögern des Zeigers mit Energie aufgeladen und beim Beschleunigen des Zeigers entladen werden. Der Träger ist mittels eines Antriebes schwenkbar vorgesehen und der Antrieb wird mittels der Steuerung derart gesteuert, dass die Lage der Energiespeicher veränderbar ist, so dass einerseits der Energiespeicher sich an den zu verwendenden Hub, beispielsweise für den Aufbau der Spule, anpassen kann.
Die Changierung nach EP-A-838 422 ist zur Verlegung eines Fadens konzipiert, der von einer Vorratsspule abgezogen wird. Daraus soll eine Präzisionswicklung gebildet werden. Der die Position des Zeigers überwachende fotoelektrische Sensor bezieht seine Überwachung immer auf eine Ausgangsposition des Fadenführers, vorzugsweise auf den Nullpunkt von dessen Schwenkbewegung. Die erfolgt dadurch, dass der Fadenführer zuerst an den einen und dann an den anderen Umkehrpunkt gebracht wird, wobei der Sensor die diesem Hub entsprechende Anzahl der Markierungen zählt und daraus den Nullpunkt berechnet. In EP-A-838 422 ist nicht erklärt, wie die Umkehrpunkte festgelegt sind. Der Hub des Fadenführers soll durch den Hub der Schwenkbewegung des vorerwähnten Trägers definiert werden und der letztere Hub soll durch einen zweiten Sensor überwacht werden. Die Koordination der Bewegungen des Trägers und des Zeigers ist erwähnt, aber nicht erklärt worden. Gemass der Beschreibung dient auf jeden Fall die Einstellbarkeit der Energiespeicher dazu, eine „einfache Änderung" des Hubes des Fadenführers zu ermöglichen. Dazu soll die Anordnung der Energiespeicher auf dem oszillierend antreibbaren Träger eine Änderung des Hubes des Fadenführers durch eine blosse Änderung des Hubes des Trägers und ohne mechanische Verstellung der Position der Energiespeicher ermöglichen.
Es ist anzunehmen, dass die Positionen der Umkehrpunkte mit den Positionen der Energiespeicher zusammenhängen. Die Positionen der Energiespeicher können über die Steuerung beeinflusst werden.
DE-A-196 23 771 zeigt eine Changierung mit mindestens einer Führungsschiene (Fig. 1/2) und gegebenenfalls zwei Führungsschienen (Fig. 3/4) für den Fadenführer. In einer Variante (Fig. 1/2) kann die Führungsschiene als der Stator eines linearen Servomotors gebildet werden, wozu sie mit Magneten versehen werden kann. In der anderen Variante ist ein Schwenkarm vorgesehen, um die Changierbewegung auf den Fadenführer zu übertragen, wozu eine „gelenkige Verbindung" zwischen dem Schwenkarm und dem Fadenführer erforderlich ist. Über die Bestimmung der Umkehrpunkte ist in DE-A-196 23 771 nichts zu finden. Wie der lineare Servomotor arbeiten soll, ist auch nicht aus dieser Schrift zu ermitteln. JP 7-165368 zeigt eine Changierung mit einem „Linearmotor". Der Aufbau dieses Motors bzw. die Art und Weise wie er mit dem Fadenführer zusammen wirkt ist aus der Beschreibung bzw. der Darstellung nicht ersichtlich.
JP 7-137935 beschreibt einen Linearmotor, wovon ein Schlitten (mit einem Fadenführer) einer Stange entlang hin und her fährt, wobei das magnetische Feld durch die Stange geleitet wird. Es sind Federn an den Umkehrstellen vorgesehen.
JP 7-137934 beschreibt eine ähnliche Anordnung, wobei die Feder durch Sensoren ersetzt werden, die mit einer Zeitsteuerung zusammenarbeiten, um die Umkehr auszulösen.
Der Aufbau des Linearmotors ist aus den letztgenannten Schriften nicht klar ersichtlich.
Die Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Die Lösung liegt darin, dass der Antrieb für den Arm (Zeiger) bzw. seine Halterung mit einer programmierbaren Steuerung versehen ist und die Umkehrstellen für die Hubbewegung in dieser Steuerung festgelegt werden können. Die Festlegung könnte dadurch erfolgen, dass die Umkehrstellen direkt eingegeben werden. Vorzugsweise werden aber Spulparameter eingegeben, aus welchen die Steuerung die Umkehrstellen anhand ihrer Programmierung ermitteln kann. Die Positionen der Umkehrstellen können während eines Aufwindezykluses geändert werden. Die Anordnung ist derart getroffen, dass der gesteuerte Antrieb die Umkehr an einer gewählten Umkehrstelle gewährleisten kann. Das Einhalten der erforderlichen Umkehrgenauigkeit kann durch eine geeignete Sensorik überwacht und an die Steuerung gemeldet werden. Die Annäherung an und allenfalls das sich Entfernen von einer Umkehrstelle kann insbesondere überwacht werden, um Fehler an diesen Stellen zu erkennen. Die Umkehrstellen des Armes entsprechen den Umkehrpunkten der Halterung. Die Steuerung kann daher derart ausgelegt werden, dass die oszillierende Bewegung der Halterung direkt gesteuert wird. Daraus ergibt sich die Hubbewegung eines auf dem Arm vorgesehenen Fadenführers.
Der Arm wird bezüglich Form und Gewicht vorzugsweise derart gestaltet, dass der den Arm antreibende Motor entsprechend einem für einen vorgegebenen Spulenaufbau vorgegebenen Steuerprogramm beschleunigt und verzögert werden kann. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der Arm gemass einem Polynom mindestens ersten Grades und vorzugsweise zweiten Grades gebildet, so dass man einen linear ansteigenden Massenträgheitsmomentenverlauf von der Drehachse zur Zeigerspitze erhält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Querschnitt des Armes, in Bewegungsrichtung, eine grössere Dimension auf als senkrecht dazu, ebenso bevorzugt ist der Querschnitt über mindestens einen vorgegebenen Längenbereich des Armes hohl und ebenfalls bevorzugt, ist dieser hohle Bereich mit einem Füllstoff gefüllt, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als dasjenige der Wände des hohlen Bereiches.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Arm aus mehr als einem Teil besteht, indem vorteilhafterweise am fadenführenden Ende des Armes ein ein- oder angesetztes Fadenführerelement vorgesehen ist.
Weiter ist es vorteilhaft, den Arm mindestens teilweise aus einem Kohlenfaserverbund- werkstoff zu fertigen. Ausserdem ist vorzugsweise der Arm in einen tragenden Teil und einen daran vorgesehenen fadenführenden Teil aufgeteilt. Der tragende Teil kann in Sandwichbauweise oder als Hohlprofil gefertigt werden, wobei auch eine (äussere) Schale des tragenden Teils aus separat gebildeten Elementen zusammengesetzt werden kann. Durch die günstige Ausgestaltung des Armes und des Antriebs besteht eine mögliche Verwendung dieses Armes darin, dass der Arm den Faden innerhalb des Hubes mit einer variablen Hublänge verlegen kann und ausserhalb des Hubes eine vorgegebene Funktion oder mehrere vorgegebene Funktionen erfüllen kann, z.B. die Funktion des Einzugs und des Spulenwechsels, indem der Arm ausserhalb des Hubes positioniert werden kann und zwar derart, dass der Arm an einer Stelle für das Fangen des Fadens in einem Fangschlitz oder einem Fangmesser an der Hülse oder Spulendorn, und zur Bildung einer Fadenreserve auf einem Hülsenende stillgesetzt wird. Im weiteren kann der Arm zur Bildung eines Endwulstes auf der fertigen Spule auch innerhalb des Hubes stillgesetzt werden.
Die oszillierende Drehbewegung der Halterung umfasst vorzugsweise einen vorbestimmten Drehwinkel z.B. zwischen 45° und 90°, beispielsweise 60°. Die Länge des Armes kann in Abhängigkeit von der gewünschten Hubbreite gewählt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigt:
Fig. 1 eine Spulmaschine mit einem erfindungsgemässen Arm und einer erfindungsgemässen Anwendung des Armes, je schematisch dargestellt,
Fig. 2 die Spulmaschine von Fig. 1 in Blickrichtung I von Fig. 1 dargestellt,
Fig. 3 die Ansicht von Fig. 2 jedoch zusätzlich mit einem von einer Steuerung aufgeprägten Geschwindigkeitsverlauf des Armes während des Hubes,
Fig. 4 eine weitere Variante der Ansicht von Fig. 2, ebenfalls zusätzlich mit von einer Steuerung aufgeprägten dem Geschwindigkeitsverlauf des Armes während des Hubes, Fig. 5 ein Diagramm zur Erklärung der Programmierung der Motorsteuerung in einer Variante nach Fig. 1 , 2, 3 oder 4,
Fig. 6 schematisch einen Plan eines Zeigers gemass der Erfindung,
Fig. 7 einen Querschnitt einer ersten Variante eines Zeigers nach Fig. 6,
Fig. 8 einen Querschnitt einer zweiten Variante eines Zeigers nach Fig. 6,
Fig. 9 ein Diagramm zur Erklärung gewisser Spulparameter, die in die Steuerung eingegeben werden können,
Fig. 10 ein Diagramm zur Erklärung eines Beispiels der Ausnutzung der Fähigkeiten der neuen Changierung, und
Fig. 11 in den Skizzen 11 A, 11 B und 11 C drei verschiedene Varianten des Fadenführers, und
Fig. 12 in den Skizzen 12A, 12B, 12C und 12D vier verschiedene Varianten der Verbindung zwischen dem Arm und dem Antriebsmotor.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Spulmaschine 1 , in welcher mittels einer Changiervorrichtung 2 ein Faden F zu einer Spule 3 aufgebaut wird. Die Spule 3 baut sich auf einer Hülse 4 auf, welche von einem Spulendorn 14 aufgenommen ist.
Der Antrieb der Spule 3 erfolgt entweder über einen Antrieb des Spulendornes 14 (nicht gezeigt) oder mittels einer Reibwalze oder Kontaktwalze 5. Die Reib- oder Kontaktwalze (bei angetriebenem Spulendorn) hat ausserdem noch die Funktion, den Faden von einem changierenden Fadenführer 7, hier Zeiger 7 genannt, zu übernehmen. Der Zeiger 7 ist zwischen oder vor einem Leitlineal 6 und der Reibwalze bzw. Tachowalze 5, angeordnet, wobei das Leitlineal 6 beispielsweise in der Art der folgenden Figuren 2 bzw. 3 und 4 gestaltet werden kann.
Die Spule 3 mit der Hülse 4 ist in Arbeitsposition gezeigt, wobei zusätzlich eine bei Beginn eines Spuienaufbaus in Arbeitsposition befindliche leere Hülse 4.1 an der Reibbzw. Tachowalze 5 anliegend gezeigt ist, während mit 4.2 leere Hülsen in Warteposition gezeigt sind. Diese beiden Wartepositionen sind die Ausgangspositionen für eine mit strichpunktierter Linie gezeigten Drehbewegung eines sogenannten Revolverantriebes, mittels welchem die leeren Hülsen an die Reibwalze bzw. die volle Spule 3.1 von der Reibwalze weg in eine Wegnahmeposition bewegt werden.
Der Zeiger 7 ist mit dem formmässig grösseren und gewichtsmässig schwereren Ende auf einer Motorwelle 9 eines Motors 8 beispielsweise gemass Figur 12A - 12D drehfest befestigt, wobei der Motor 8 von einer Steuerung 12 entsprechend eines Hubprogrammes für den Aufbau einer Spule gesteuert ist. Die Eingabe eines solchen Programmes in die Steuerung geschieht über ein Eingabegerät 13.
Zur Kontrolle der Bewegung des Zeigers 7 ist ein Bewegungsüberwachungsgerät 16 vorgesehen, bestehend aus einem fest mit der Motorwelle 9 verbundenen Signalgeber 10 und einem davon getrennt angeordneten Signalempfänger 11 , welcher seine empfangenen Signale der Steuerung 12 abgibt.
Entsprechend der Gestaltung des Leitlineales 6, wie dies mit den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, kann der Faden F je nach dem mit einem Anstellwinkel α oder α1 vorgesehen werden, wobei diese Anstellwinkel derart vorgesehen werden müssen, dass der Faden F nie vom Leitlineal 6 abgehoben wird, es sei denn, das Leitlineal weise, wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigt, Gegenlineale 6.1 bzw. 6.2 auf, welche den Faden derart führen, dass der Faden nie aus einem Führungsschlitz 15 bzw. 15.1 des Zeigers 7 gehoben wird. Die Gestaltung des Lineales 6, inkl. der Gestaltung der Gegenlineale 6.1 bzw. 6.2, ist je nach Anordnung des Leitlineals, gegenüber dem Zeiger 7 und der Reibwalze bzw. Tachowalze 5 durchführbar, d.h. die Gestaltung des Leitlineales 6 ist nicht auf die Darstellungen in den Figuren 2 - 4 eingeschränkt.
Der Fadenlauf entsprechend dem Anstellwinkel α.1 ist mit F.1 und der Fadenlauf entsprechend dem Anstellwinkel ist mit F gekennzeichnet. Die Wahl oder die Notwendigkeit der entsprechenden Lage hängt mit der vorgenannten Gestaltung des Leitlineals zusammen, oder umgekehrt.
Die Fig. 2 zeigt die Spulmaschine 1 in Blickrichtung I, wobei der Einfachheit halber das Eingabegerät 13 und die Steuerung 12 nicht dargestellt sind. Mit der Fig. 2 soll erstens dargestellt werden, dass der Zeiger 7 nicht nur innerhalb des Hubes H hin- und herbewegt werden kann, sondern dass der Faden F einerseits für den Spulenwechsel mittels des Zeigers 7 in der Stellung C stillgesetzt werden kann, um auf der fertigen Spule einen sogenannten Endwulst zu bilden.
Im weiteren kann der Zeiger 7 für einen Fadeneinzug bei Beginn eines Spulvorganges oder beim Spulenwechsel in der Position A und B ausserhalb des Hubes H stillgesetzt werden und zwar einerseits in der Position A, um den Faden in einer Position zu halten, in welcher dieser von einem Fangmesser oder Hülsenkerbe einer nächstfolgenden Hülse gefangen werden kann, während die Stellung B dazu dient, den Faden auf der neuen Hülse in einer Position zu halten, in welcher der Faden eine Reservewicklung auf das Hülsenende bilden kann. Anschliessend wird der Faden F durch den Zeiger 7 in den Hub H geführt und weiter innerhalb des Hubes hin- und herchangiert.
Daraus ist ersichtlich, dass der Zeiger dieser Variante nicht nur an den Enden des Hubes ohne äussere Hilfsmittel verzögert bzw. beschleunigt werden kann, sondern dass der Zeiger sehr rasch in Positionen gebracht werden kann, in welchen dieser für einen kurzen Moment stillsteht, um anschliessend wieder mit hoher Geschwindigkeit in einen weiteren Funktionsbereich verschoben bzw. beschleunigt zu werden.
Die Fig. 3 zeigt zusätzlich einen Geschwindigkeitsverlauf des Zeigers 7. Dieser gezeigte Geschwindigkeitsverlauf ist je nach Art des Spuienaufbaus unterschiedlich, weshalb der gezeigte Geschwindigkeitsverlauf keine Einschränkung für den möglichen Geschwindigkeitsverlauf des Zeigers 7 darstellt.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante des Leitlineales 6, indem einerseits das Leitlineal 6.3 gegenüber dem Leitlineal 6 der Fig. 2 und 3 eine gestreckte Führungsbahn 17.1 aufweist und andererseits der Faden F in einem verlängerten Führungsschlitz 15.1 des Fadenführers 7 geführt ist. Dabei besteht durchaus die Möglichkeit, je nach Spulenaufbau und Changiergeschwindigkeitsverlauf und Anordnung der Reibwalze bzw. Tachowalze 5 relativ zum Zeiger 7 und relativ zum Leitlineal 6 andere Leitlinealformen vorzusehen.
Im weiteren besteht die Möglichkeit für den Zeiger, zur optimierten Gestaltung der Spule, einen variablen Drehwinkel als Umkehrpunkt gemass der Steuerung zu wählen.
Fig. 5 zeigt diagrammatisch die Drehachse D des Zeigers 7 sowie die Umkehrstellen U1 , U2 einer bestimmten Changierbewegung des Fadenführers 15 mit Hublänge B. Die Längsachse ZL des Zeigers 7 muss um die Achse D durch einen Winkel γ geschwenkt werden, um die Changierbewegung zu erzeugen. Diese Bewegung kann in die Steuerung 12 einprogrammiert werden, wobei die Umkehrstelle z.B. gegenüber einer Referenzlinie R definiert werden. Der Sensor 10 (Fig.1) bzw. die Auswertung in der Steuerung 12 kann derart ausgelegt werden, dass der Motor 8 durch die Steuerung an einer vorgegebenen Umkehrstelle (U1 bzw. U2) seine Drehung umkehrt. Die Ist- Position des Zeigers 7 ist über das Bewegungsüberwachungsgerät 16 stets bekannt und kann von der Steuerung 12 mit den vorgegebenen Umkehrstellen verglichen werden, um die Umkehr jeweils an der gewünschten Stelle zu ermöglichen. Die vorgegebenen Umkehrstellen U1 , U2 können (innerhalb vorgegebener Grenzen) über das Eingabegerät 13 geändert werden, wie nachfolgend näher erklärt wird. Dies ist schematisch mit den gestrichelten Linien in Fig. 5 angedeutet. Es muss allenfalls die Drehgeschwindigkeit des Armes geändert werden, z.B. wenn die Lineargeschwindigkeit des Fadenführers konstant bleiben muss. Es kann z.B. auch ein Spulenaufbauzyklus eingegeben werden, womit der Hub während des Spuienaufbaus geändert werden kann. Zum Aufbauzyklus gehört z.B. auch die Definition einer damit verbundenen Fadenfangposition, wie schon beschrieben. Die Eingabe kann z.B. anhand von vorbestimmten Spulparameter erfolgen. Die Bedienungsperson wird zum Beispiel von der Steuerung 12 dazu aufgefordert, die erforderlichen Parameter einzugeben, bevor ein Spulzyklus gestartet werden kann.
Die Figuren 1 bis 5 stellen daher eine erste Variante dar, wonach die Umkehr an vorgegebenen Umkehrstellen U1 , U2 (aber möglicherweise auch an anderen Stellen) durch den Motor ohne zusätzliches Hilfsmittel bewerkstelligt wird. Fig. 6 zeigt eine Variante, wonach Hilfsmittel vorgesehen sind, wobei aber die Umkehrstellen trotzdem von der programmierten Steuerung bestimmt werden. Die Anordnung nach Fig. 5 bildet daher eine Ausgangslage auch für die Variante nach Fig. 6, wobei gewisse Unterschiede im Laufe der weiteren Beschreibung ersichtlich werden.
Fig. 6 zeigt nun schematisch einen Zeiger 100 zur Verwendung in den Ausführungen gemass den anderen Figuren. Der Zeiger 100 umfasst eine Befestigungspartie 102, einen Mittelteil 104 und einen Fadenführer 106 am freien Ende. Ausgehend von der Drehachse D weist der Zeiger 100 eine Länge L bis zum freien Ende des Fadenführers 106 aus. Aus Fig. 5 wird ersichtlich, dass bei einem vorgegebenen Drehwinkel γ diese Länge für die Hubbreite B massgebend ist. Wenn z.B. die Länge des Zeigers in Fig. 5 verkürzt wäre, würden die Umkehrstellen z.B. bei U3 bzw. U4 liegen und eine entsprechend kürzere Hubbreite (nicht speziell angedeutet) ergeben. Im Prinzip könnte ein Zeiger einer bestimmten Changiereinheit durch einen kürzeren (oder längeren) Zeiger ersetzt werden, um die Hubbreite an die Anforderungen anzupassen. Normalerweise wird es aber bevorzugt sein, die Zeigerlänge einer bestimmten Changiereinheit unverändert beizubehalten und die Flexibilität der Programmierung für Hubänderungen auszunutzen. Dabei können verschiedene Changiereinheiten (z.B. für Spuler mit verschiedener Anzahl Fäden) verschiedene Zeigerlängen aufweisen. Im Prinzip ist es auch möglich, die maximalen Drehwinkel verschiedener Changiereinheiten individuell zu programmieren (und die Geometrie der Elemente entsprechend anzupassen). Vorzugsweise ist aber eine vorgegebene Programmierung (Geometrie) - oder zumindest nur wenige Variante - vorgesehen.
Vorzugsweise beträgt die Länge L zwischen 10 bis 50 cm und der Drehwinkel γ zwischen 40° und 100°, vorzugsweise 45°-90°.
Fig. 7 zeigt einen möglichen Querschnitt des Zeigers 100 an einer beliebigen Stelle im Mittelteil 104. In dieser Variante ist der Zeiger als Hohlkörper mit einer Breite W (an der erwähnten Stelle) und einer „Tiefe" t gebildet. Die Tiefe t ist vorzugsweise über die Länge des Zeigers 100 konstant. Aus Fig. 10 ist klar, dass die Weite W erheblich grösser als die Tiefe t ist und dies gilt auch über die ganze Länge des Zeigers 100. Der Hohlkörper sollte aus einem steifen aber leichten Material gebildet werden, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Die Fasern weisen vorzugsweise einen hohen E-Modul auf (z.B. Kohlenfasern, Borfasern oder Aramidfasern).
In der Befestigungspartie 102 weist der Zeiger eine Verstärkung 108 (Fig. 6) z.B. aus Metall auf. Die Verstärkung 108 hat in diesem Beispiel einen U-förmigen Vorsatz (nicht speziell angedeutet), die sich als Einschub in den Hohlkörper 104 erstreckt und darin mit dem Hohlkörper (z.B. mittels Klebstoff) verbunden wird. Der Metallteil ist mit einer Aufnahme 110 für die Welle 44 (Fig. 6) des Antriebmotors versehen.
Die U-Form des Vorsatzes ist nicht wesentlich, die Verbindung zwischen der Partie 102 und dem Hohlkörper 104 sollte aber für die sichere Übertragung der Antriebskräfte (Drehmomente) auf den Hohlkörper sorgen und zwar zuverlässig über die Lebensdauer des Hohlkörpers 104.
Der Fadenführer 106 ist vorzugsweise auch als separater Teil gebildet und mit dem Hohlkörper verbunden, wobei ein mit einem Schlitz versehener Teil des Fadenführers freibleibt. Dieser Teil kann z.B. aus Keramik gebildet werden.
Das Hohlprofil 104 (Fig. 7) in der Form eines Rechteckprofils kann z.B. als Wickelkörper gebildet werden. Ein Wickelverfahren (für einen grösseren Körper) ist schematisch in EP-A-894876 gezeigt - es kann zur Bildung des Profils 104 angepasst werden. Das Hohlprofil 104 könnte aber als Alternative aus z.B. zwei Schalenteilen gebildet werden, die miteinander verbunden werden (z. B. mittels Klebstoff), um einen zusammengesetzten Hohlkörper zu bilden. Jedes Schalenteil könnte z. B. als ein U- Profil geringerer Tiefe gebildet werden, wobei die Seitenwände dieser Schalenteile miteinander verbunden werden, um den Hohkörper zu bilden.
Fig. 6 zeigt deutlich, dass sich der Querschnitt des Zeigers 100 über die Länge L ändert und zwar vorzugsweise als eine Funktion des Abstandes von der Drehachse D aus gemessen. Die Figur 9 zeigt einen Zeiger mit einer linearen Beziehung zwischen dem Zeigerquerschnitt und diesem Abstand, wobei eine quadratische Beziehung eigentlich bevorzugt wird. Da die Tiefe t vorzugsweise konstant ist, äussert sich die Querschnittsänderung in einer Änderung der Breite W.
Fig. 8 zeigt einen modifizierten Querschnitt, wobei die Dimensionen W und t gegenüber Fig. 7 unverändert sind. Der Zeiger 100 umfasst in dieser Variante eine erste Platte 112, eine zweite Platte 114 und eine dazwischenliegende Füllschicht 116, die mit den Platten z.B. mittels Klebstoff verbunden ist. Die Endteile 102 und 106 können den schon beschriebenen Teilen gleich sein. Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf Umkehrstellen für den Arm bzw. den Zeiger, weil diese Stelle für die eigentliche Funktion von grösser Bedeutung sind. Die Steuerung bezieht sich aber nicht direkt auf die Momentanposition des Armes, sondern auf diejenige der Motorwelle, die als Element einer Halterung für den Arm (Zeiger) dient. Die Steuerung wird daher anhand von Umkehrpunkten für diese Halterung (für die Welle) programmiert, die sich dann in den schon beschriebenen Umkehrstellen für den Arm äussern.
Die momentane Winkelstellung der Welle (Halterung) kann von einem Drehgeber angezeigt werden. Dieser Drehgeber kann ein Inkrementalgeber oder ein Absolutdrehgeber sein. Im Falle eines lnkrementalgebers muss das System beim Aufstarten an einen Referenzpunkt gebracht werden, wovon der Inkrementalgeber Positionsänderungen nachher „zählt". Allenfalls muss gelegentlich an diese Referenz zurückgefahren werden, um den Systemzustand zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Mit einem solchen Gerät kann eine Fadenablagegenauigkeit von z.B. +/- 0,25 mm erzielt werden. Mit einem Absolutwertgeber kann auf diese „Kalibrierung" verzichtet werden.
Es können verschiedene (z.B. berührungslose) Sensoren zum Referenzieren des Drehgebers verwendet werden. Beispiele sind optische, pneumatische, elektrische und induktive (magnetische) Sensoren. Ein vom Sensor geliefertes Signal, welches die „Anwesenheit" des Armes in seiner Nähe zeigt, kann an die Steuerung geleitet und da ausgewertet werden, um eine Referenz für das Positionierungssystem zu geben. In einer Alternative kann der Arm in Berührung mit einem mechanischen Anschlag gebracht werden, wobei das entsprechende Ausgangssignal des Encoders ausgewertet werden kann, um eine Referenz für die Positionierung zu geben. Dieser Schritt soll als spezieller Referenzierungsschritt ausgeführt werden, wobei der Motor ein niedrigeres Drehmoment erzeugt, um eine beschädigungsfreie Berührung zwischen dem Arm und dem Anschlag zustande zu bringen. Der Referenzsensor bzw. der Anschlag kann sich ausserhalb des maximalen Hubbereiches befinden, weil der Motor in der Lage ist, den Arm ausserhalb dieses Bereiches zu bewegen z.B. für den genannten Referenzierungsschritt. Der Referenzsensor bzw. der Anschlag könnte sich aber innerhalb des Hubbereiches befinden. Im letzteren Fall muss der Anschlag aus dem Bewegungspfad des Armes entfernt werden, bevor die eigentliche Changierbewegung erfolgt. Dazu kann der Anschlag z.B. rechtwinklig oder zumindest schräg zur Changierebene zwischen einer Bereitschaftsstellung ausserhalb der Changierebene und einer Arbeitsstellung in der Changierebene bewegt werden, beispielsweise mittels einer Zylinder-Kolben-Einheit.
Die Programmierung der Steuerung besteht aus einem „fest vorgegebenen" Teil, der vom Endbenutzer nicht beeinflusst werden kann (oder soll) und einem vom Benutzer angeforderten Teil, der vorzugsweise aus gewissen Spulparameter besteht. Eine nominale Hubbreite gehört vorzugsweise zum fest vorgegebenen Programmteil, wobei die effektive Hubbreite (die Verlegelänge) für einen bestimmten Fadenhub von der Steuerung anhand der vom Benutzer eingegebenen Spulparameter errechnet wird. Folgende Spulparameter können beispielsweise eingegeben werden:
Kreuzunqswinkel
Der Kreuzungswinkel definiert die auf die aktuelle Spulgeschwindigkeit bezogene (mittlere) Changiergeschwindigkeit. Fig. 9 zeigt schematisch die Veränderung des Kreuzungswinkelverlaufes während der Spulreise, wobei die Darstellung der Figur 8 aus EP-B-629174 entspricht.
Bandbreite
Die Bandbreite definiert die Abweichung, um die der vorgegebene Kreuzungswinkel variieren darf (Fig. 9), falls eine Stufenpräzisionswicklung gewünscht wird (vgl. Fig. 8, EP-B-629 174). Die Abweichung vom mittleren Kreuzungswinkel des Bandes beträgt z.B. 0 bis 3°.. Bruchtabelle
Die Bruchtabelle enthält die gebrochenen Teile der zuverlässigen Windungsverhältnisse (vgl. z.B. US-B-5,605,295). Ausgewählte Windungsverhältnisse können z. B. als Rezepte in einem Spuler der Steuerung abgelegt werden.
Hubatmunq
Mit der Hubatmung wird eine periodische Änderung der Verlegelänge definiert. Auch in diesem Fall können Rezepte abgelegt werden.
Hubverlauf
Der Hubverlauf definiert die Verlegelänge über die Spulreise. Es werden z.B. vier
Stützpunkten je eine Verlegelänge zugeordnet.
Einheit: % (der normalen Hubbreite), Bereich: 80-120 %.
In diesem Bereich wird ein nominaler Hub (= 100 %) in die Software eingegeben. Die
Änderung kann dann z. B. nur zwischen 80-120 % vollzogen werden. Ist z.B. ein nominaler Hub = 250 mm definiert, kann zwischen 200-300 mm changiert werden. Die
Hubbreite kann dann konstant über die Spulenreise gewählt werden, oder ein (z. B. durchmesserabhängiger) Verlauf eingegeben werden (ähnlich dem
Kreuzungswinkelverlauf). Dem überlagert kann sich die Hubbreite via Hubatmung ändern (ähnlich Stufenpräzisionswicklung oder Wobbelung über den
Kreuzungswinkelverlauf).
Der Verlauf eines Betriebsparameters (z.B. Kreuzungswinkel, bzw Hubverlauf) könnte als eine Funktion der Zeit oder eines anderen mit dem Spulenaufbau korrelierenden Parameter definiert werden. Die horizontale Achse in Fig. 9 müsste entsprechend angepasst werden. Ein variierbarer Verlauf könnte insbesondere als eine Funktion der Anzahl Hübe des Changiergerätes definiert werden, wobei die Anzahl Hübe vom Beginn der Spulreise oder von einem vorgehenden Stützpunkt definiert werden könnte. In der Steuerung können verschiedene „Changierrezepte" fest programmiert werden (fest bedeutet nicht unbedingt unveränderbar, sondern bloss vom Benutzer beim Eingeben von Spulparameter nicht beeinflussbar). Der Benutzer kann dann eines dieser Rezepte aufrufen und sie mit dem eingegebenen Spulparameter zum Bilden von bestimmten Spulen „verknüpfen".
Die Hubbreite sollte die Hülsenlänge optimal einschliessen (Packungsvolumen = max.). Falls aber aus technologischen Gründen (z.B. wegen extremer Ausbauchung) eine schmalere Packung gespult werden kann, ohne dass die Bäuche über den Hülsenrand herausragen, kann dies ein Vorteil für den Transport sein Dazu können die Fähigkeiten der neuen Changierung ausgenutzt werden, was aus Fig 10 ersichtlich ist. Der „Kern" K in dieser Figur stellt eine zylindrische Packung dar, die auf der Hülse H mit den bisherigen Changierungen aufgebaut werden kann Die axiale Länge dieser Kernpackung K ist erheblich kürzer als die Länge der Hülse H, weil die zu erwartende Ausbauchung eine Erweiterung des Kerns bis an die zulassigen Grenzen bewirken wird. Mittels einer Changierung nach dieser Erfindung kann zumindest eine Packung mit bikonischen Enden E gebildet werden, weil die Hublange während der Spulreise geändert werden kann. Dadurch kann mehr Fadenmateπal pro Hülse aufgewickelt werden, ohne den Spulenaufbau durch einen speziellen Ablagealgorithmus beeinflussen zu müssen. Durch die volle Ausnutzung der Fähigkeiten der neuen Changierung, d.h. beim gesteuerten Verlegen des Fadens innerhalb der einzelnen Changierhübe, ist es aber allenfalls möglich, eine zylindrische Packung Z mit der maximal zulässigen Axiallänge zu bilden.
In einem praktischen Spuler (siehe z.B. US-B-5,794,868 oder US-B-5.553,686) werden normalerweise mehrere Fäden nebeneinander auf einem einzigen Spulendorn zu je einer Packung gespult. Es muss für jede Packung eine Changiereinheit (mit einem Zeiger) nach der Erfindung vorgesehen werden. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, für jeden Zeiger einen eigenen Motor vorzusehen, obwohl dies offensichtlich möglich ist. Statt dessen kann für alle Changiereinheiten ein gemeinsamer Motor vorgesehen werden, wobei die Drehbewegungen der Motorwelle durch eine geeignete Übertragung (z.B. mittels eines Riemens) an die jeweiligen Changiereinheiten übertragen werden. Die Übertragung erfolgt vorzugsweise derart zuverlässig, dass auf eine Überwachung pro Einheit verzichtet werden kann d.h. es ist auch nur ein Servo-Regler für den zentralen Antrieb vorgesehen. Wenn der Übertragungsweg zu lang wird kann der Antrieb „gruppenweise" erfolgen, d.h. es kann für eine Gruppe (zwei oder mehr) benachbarter Einheiten ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen werden.
Fig. 11 befasst sich mit geeigneten Ausführungen des Fadenführers. Die bevorzugte Konstruktion umfasst eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fadenführer und dem Arm (Zeiger). Zwei mögliche Varianten sind in den Figuren 11A und 11 B gezeigt. Die erste Variante (Fig. 11A) umfasst einen länglichen Körper 130A mit sich in der Längsrichtung verjüngenden Seitenflächen 131 , 132, die eine relativ breite Fusspartie 133 und einen engen Kopf 134 ergeben. Die Fusspartie 133 wird vom Arm (nicht gezeigt) aufgenommen, so dass die Kopfpartie 134 freisteht. Die Kopfpartie 134 hat einen Längsschlitz 135, der am freien Ende des Fadenführers mündet. Die Variante nach Fig. 11 B hat auch eine Fusspartie 133 und einen Kopf 134 mit einem Längsschlitz 135. Der Körper 130B hat aber sich parallel verlaufende Seitenflächen 136, die im Bereich vom inneren Ende des Schlitzes 135 je einen Vorsprung 137 aufweisen. Die Kopfbreite ist daher in diesem Fall der Fussbreite gleich, wobei der Körper 130B auch mit sich verjüngenden Seitenflächen versehen werden könnte. Die Fusspartie 133 des Körpers 130A bzw. 130B wird derart im Arm eingebaut bzw. eingebettet, dass die Vorsprünge 137 und/oder die sich verjüngenden Seitenflächen 131 , 132 mit dem Arm die gewünschte formschlüssige Verbindung bilden.
Fig. 11C zeigt ebenfalls einen Fadenführer in der Form eines länglichen Körpers 130C mit einer Fusspartie 133 (ähnlich der Fusspartie der Variante nach Fig. 11 B), einen Kopf 134 und einen Längsschlitz 135. Die durch den Schlitz 135 gebildeten Schenkel 138, 139 sind aber in diesem Fall ungleich lang, was das Einfädeln des Fadenführers beim Bewegen des Armes in einer seiner Drehrichtungen begünstigt. Der Fadenführer kann aus einem geeigneten Material gebildet sein, z.B. Al203 oder SSiC. Es ist aber auch möglich, den Körper 130 grundsätzlich aus einem anderen teuren Material zu bilden und mit einer geeigneten Beschichtung zu versehen. Das Beschichtungsmaterial muss zwei Anforderungen erfüllen, nämlich (1.) eine Oberfläche bilden, die nur eine geringe Reibung zwischen dem Faden und dem Fadenführer verursacht, und (2.) einen hohen Verschleisswiderstand aufweisen, da der Faden beim Hochgeschwindigkeitsspulen (z.B. > 4000 m/min., vorzugsweise > 6000 m/min beispielsweise bis ca. 10,000 m/min.) eine hoch abrasive Wirkung erzeugt. Das Beschichtungsmaterial, oder das Material des Körpers, falls auf eine Beschichtung verzichtet wird, muss daher hart und zäh sein. Geeignete Beschichtungsverfahren sind z.B. das galvanische Beschichten oder das Plasmabeschichten.
Der Fadenführer sollte möglichst massearm gebildet werden. Seine Länge wird daher möglichst kurz gehalten, wobei eine Verkürzung unterhalb einer gewissen Grenze durch die erforderliche Funktion verhindert wird. Der Körper 130 weist daher vorzugsweise eine geringe Dicke (vgl. der Dimension „t" in den Figuren 6 und 7) auf, d.h. rechtwinklig zur Ebene der Darstellung in den Figuren 11A bis 11 C. Die bevorzugte Dicke des Körpers 130 liegt daher im Bereich 0,2 bis 1 ,5 mm, vorzugsweise ca. 0,6 mm.
Um die Reibung zwischen dem Faden und dem Körper 130 auf ein Minimum zu halten, kann der Körper 130 im Bereich des Schlitzes 135 Rundungen aufweisen oder lediglich über gebrochene Kanten verfügen.
Um den Fadenführer mit dem Arm sicher zu verbinden, kann ein zusätzliches Verbindungsmittel verwendet werden, z.B. ein Klebstoff oder eine Schraube. Die Verbindung kann während des Hersteilens des Armes erzeugt werden d.h. der Fadenführer kann beim Zusammenstellen bzw. bilden des Armes darin integriert werden, oder der Fadenführer kann erst nachträglich mit dem Arm verbunden werden, d.h. nachdem der Arm selbst fertiggestellt worden ist.
Der Fadenführer kann derart in den Trägerarm eingebettet sein, dass er abgestützt ist. Damit wird vermieden, dass das dünne Keramikplättchen bricht. Die grössere Klebebzw. Verbindungsfläche sorgt zudem für eine gute Kräfteverteilung. Es ist nicht erfindungswesentlich, den Fadenführer separat zu bilden und am Arm zu befestigen. Ein Fadenführerschlitz könnte direkt im Arm selbst gebildet werden. Der erforderliche Schutz gegen Verschleiss könnte durch eine geeignete Beschichtung gewährleistet werden.
Am anderen Ende des Armes vom Fadenführer muss eine Verbindung mit der Antriebswelle des Motors erstellt werden. Diese Verbindung ist wichtig, weil die Fähigkeit des Motors, die Position des Fadenführers genau zu bestimmen, von der Genauigkeit der Übertragung der Bewegungen der Motorenwelle auf dem Arm abhängt. Auch in diesem Fall kommt vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung zustande. Fig. 12A zeigt einen Endteil 102A (vgl. Fig. 6), das eine durchgehende Bohrung 140 aufweist, um das freie Ende der Motorenwelle 44 aufzunehmen. Der Endteil der Welle 44 ist in diesem Fall einseitig angeschliffen, um eine Fläche 142 zu bilden. Eine Seitenwand 143 des Teils 102A hat eine Gewindebohrung (nicht speziell angedeutet) zum Aufnehmen einer Befestigungsschraube 144, wobei das innere Ende der Schraube fest gegen die Fläche 142 drückt bzw. in ein Loch (nicht gezeigt) im Wellenende hineinragt.
Fig. 12B zeigt eine ähnliche Variante, wobei auf das einseitige Schleifen vom Wellenende verzichtet wird. Die Schraube 144 arbeitet mit einer Gewindebohrung (Sackloch) oder Federnut im Wellenende zusammen. Fig. 12C zeigt ein Endteil 102B im Querschnitt. Dieser Teil ist mit einem sich verjüngenden Loch 145 versehen, um ein Kegelstumpf 146 am freien Ende der Welle 44 aufzunehmen. Eine Klemmschraube 147 klemmt den Endteil 142 auf dem Wellenende fest. Fig. 12D zeigt einen Endteil 102C mit einem bis zur Bohrung 140 durchgehenden Schlitz 150 zur Bildung zweier elastisch deformierbarer Schenkel 148 bzw. 149. Eine Zugschraube 151 kann vorgesehen werden, um die Schenkel gegeneinander zu drücken und dabei eine kraftschlüssige Verbindung mit dem in der Bohrung 140 aufgenommenen Wellenende zu erzeugen. Der Kraftschluss wird gegebenenfalls auf die Dauer nicht ausreichen. Er kann daher durch einen zusätzlichen Formschluss ergänzt werden, z.B. durch Längsrippen am Wellenende (nicht gezeigt), die in entsprechende Nuten im Endteil 102 eingreifen.
Das Endteil 102 weist vorzugsweise eine niedrige Massenträgheit auf. Es kann daher z.B. aus einer Leichtmetalllegierung (AI-Legierung) gebildet werden. Wie im Fall des Fadenführers, kann es beim Erstellen des Trägerarmes darin integriert oder nachträglich darin eingebunden werden, z.B. mittels Klebstoff.
Wie an verschiedenen Stellen in der Beschreibung erwähnt wurde, können mit einer Changierung nach der Erfindung mittels geeigneter Programmierung viele Packungsarten realisiert werden, die bis anhin nur durch eine mehr oder weniger grosse Anpassung der Maschine selbst (Austausch der Changierung) erzielt werden konnten. Beispiele sind:
- die verschiedenen konventionellen Wicklungsarten (wilde Wicklung, Präzisionswicklung und Stufenpräzisionswicklung);
- die verschiedenen konventionellen Packungsformen (zylindrisch, konisch, bikonisch..)
- Hubänderungen, wie Hubverkürzung, Hubverlegung und „Hubatmung".
Der Begriff „Hubatmung" bezieht sich auf eine intermittierende bzw. periodische Verschiebung einer oder beider Umkehrpunkte eines Changierhubes. Das Prinzip ist dem Fachmann gut bekannt und es ist auch oft realisiert worden, allerdings normalerweise mittels erheblicher mechanischer Komplexitäten - siehe z.B. US 5,275,843; US 4,555,069, EP 27173 und EP 12 937. Die Fähigkeit der nun vorliegenden Changierung, die Hubcharakteristik für einzelne Lagen bzw. zumindest einzelne Schichten der Packung zu programmieren, ermöglicht nun das Realisieren einer Hubatmung auch in einem Hochgeschwindigkeitsspuler ohne einen mechanischen Eingriff in die normale Fadenführung.
Wichtig im Zusammenhang mit der Gestaltung der Maschine selbst ist ihr einfacher Aufbau, der aber auf dem optimalen Ausnutzen moderner Materialien (massenarmer Konstruktion) und Regelungsprinzipien (digitale Servoregler) beruht. Dadurch wird es möglich, den Fadenführer direkt mit dem Motor zu verbinden, so dass die Bewegungen des Rotors ohne Übersetzung auf den Fadenführer übertragen werden können, wodurch die hohen dynamischen Forderungen einer Changierung für einen Hochgeschwindigkeitsspuler trotzdem erfüllt werden können. Wichtig in diesem Zusammenhang ist das Fehlen „zusätzlicher" Reibungskräfte zwischen dem Fadenführer und einer „Fadenführerführung". Das Versehen bzw. Anbringen des Fadenführers an einen Träger (Arm), der selbst keine zusätzliche Führung erfordert (d.h. die erforderliche Steifigkeit bei niedrigem Massenträgheitsmoment aufweist) ermöglicht daher eine wesentliche Verbesserung der dynamischen Fähigkeiten des Systems.
Es ist trotzdem möglich, dass die genaue Einhaltung der vorgegebenen Umkehrpunktion (ohne die Verwendung eines „überdimensionierten Motors") zu Schwierigkeiten führen wird, sodass zumindest für gewisse Anwendungen z.B. mit einem Überschiessen der Umkehrpunkte gerechnet werden muss. In solchen Fällen kann der Fehler gemessen werden, weil die Winkelstellung des Armes bzw. seiner Halterung stets bekannt ist und die Motorensteuerung kann derart angeorndet werden, dass der Fehler soweit möglich durch eine Änderung der Hubcharakteristik ausgeglichen wird. Das Überschiessen mit Messen des Fehlers mit anschliessender Fehlerkompensation wird dementsprechend in den Ansprüchen als „Einhalten der vorgegebenen Umkehrpunkte" betrachtet.

Claims

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