WO2016045987A1 - Spulenträger für eine flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine - Google Patents

Spulenträger für eine flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine Download PDF

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WO2016045987A1
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WO
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data transmission
tensile force
coil
transmission device
carrier
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PCT/EP2015/070748
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Hubert Reinisch
Bernd Müller
Bernhard Nägele
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Maschinenfabrik Niehoff Gmbh & Co. Kg
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    • 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
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    • 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
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
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    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
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    • 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 coil, which is adapted for the development of a strand, wherein the bobbin for use in a braiding, winding or Spiralisiermaschine is provided.
  • a strand material is understood to mean an elongated, strand-shaped material, in particular, but not exclusively, wire, which may contain iron, but preferably consists of non-ferrous metals, or textile fibers, carbon fibers or other stranded carbon materials.
  • the invention relates to a tensile force measuring system for measuring the tensile force of the unwound from the coil strand, a braiding, winding or Spiralisiermaschine with such Switzerlandkraftmesssystem, a corresponding method for tensile force measurement and a visualization system for a braiding, winding or Spiralisiermaschine.
  • Braiding machines in particular rotary braiding machines, are used for producing hollow tubular braids from the stock to be processed, in particular from metal wires, yarns or synthetic fibers, or , ,
  • a plurality of strands of the strand to be intertwined are wound in opposite directions at a certain angle about a braiding axis or around the strand to be braided, for example a cable, and are crossed over according to a specific pattern, thereby resulting in the desired braid.
  • Winding machines are similar in function to the braiding machines, with the difference that the strands of the strand to be processed are not interwoven, but lie loosely on top of each other or on the strand to be wrapped. Winding machines can apply one or several winding layers to the strand to be wrapped. , Winding machines are used, for example, to produce cords or ropes, shields for hoses or cables or reinforcements for pressure hoses.
  • Spiraling machines largely correspond in their function to the winding machines, wherein the strand to be intertwined is preferably plastically deformable and therefore forms a self-supporting spiral during the winding around the braiding axis or around the strand to be braided.
  • Spiraling machines are used, for example, for sheathing cables with copper wires or soft steel wires in the form of a helix. , ,
  • All considered machines have in common that they have a plurality of bobbins on each of which at least one bobbin is arranged, is wound on a strand of the strand to be processed and from which this strand is unwound and processed during operation of the machine.
  • the bobbins are adapted to rotate relative to this during operation of the machine.
  • the unwound extruded material is guided around the braiding axis or around the bundle to be braided, which simultaneously moves in its longitudinal direction.
  • the invention will be described below using the example of a braiding machine for wire as the strand to be intertwined, d. H. for the production of wire mesh.
  • this is not a limitation; the invention can also be used for other braiding, winding or spiraling machines for processing any desired strand material.
  • the tensile force ie the tension of the wires unwound from the reels
  • Drahtzugkraft mechanical solutions are generally used in the prior art, in particular mounted on the bobbin mechanical belt or shoe brake for the coil in conjunction with a mechanical control or regulating systems for influencing the applied from the brake to the coil Braking torque as a function of the coil winding diameter and / or the Drahtzugkraft.
  • US Pat. No. 7,270,043 B2 proposes that the lower, radially outer coils of a rotary braiding machine, whose outgoing wire is mechanically deflected so as to guide it through or under the upper, radially inner coils, be electrically driven at variable speed.
  • the target wire drain speed is transmitted via a slip ring or even wirelessly to the bobbin and the wire flow speed on the coil is controlled so that it corresponds to the production speed of the braid. This is intended to avoid pulse-like excursions in the wire tension caused by the wire deflection and wire feed operation.
  • the present invention is therefore based on the object to improve the control and / or regulation of the tensile force of the unwound from the coils of a braiding, winding or Spiralisiermaschine extruded and in particular to allow early detection of too low or too high a tensile force.
  • a coil carrier according to claim 1 a traction measuring system according to claim 9, a braiding, winding or spiraling machine according to claim 1 1, a method for tensile force measurement according to claim 12 and a visualization system according to claim 13.
  • advantageous embodiments of the invention are included in the subclaims.
  • the invention is based on a bobbin for receiving a coil, which is set up to handle a strand, wherein the bobbin for use in a braiding, winding or Spiralisiermaschine , ,
  • the bobbin has a tensile force measuring device for measuring the tensile force of the unwound from the bobbin, d. 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 strap pressed against the outgoing wire is preferably measured.
  • an optical tensile force measuring device the line described by the outgoing wire is preferably detected by optical sensors, in particular by a camera, and preferably their shape or their vibrations are evaluated.
  • Such traction measuring devices are known in the art and therefore will not be described in more detail here.
  • the coil carrier has a first data transmission device for transmitting, in particular for transmitting and / or receiving, data.
  • the first data transmission device is preferably an electronic, more preferably a digital data transmission device.
  • the first data transmission device preferably supports at least one of the common wired or wireless technical standards or standard protocols for data transmission, preferably Ethernet, IP, CAN bus, WLAN, Bluetooth, Zigbee or ANT.
  • the first data transmission device is set up to transmit measured tensile force measured values to a second data transmission device arranged outside the coil carrier.
  • the second data transfer device is preferably fixed relative to the machine, but may also be movable or spatial relative to the machine - -
  • the machine be arranged independently, preferably mobile to the operator of the machine.
  • the tensile force measured values are preferably transmitted together with an identification of the respective bobbin carrier, in particular a number or an identification code.
  • an identification of the respective bobbin carrier in particular a number or an identification code.
  • the tensile force values measured on the individual coil carriers can be stored, and / or in a suitable manner, preferably in real time and / or together with the identification of the respective coil carrier, made known by the second data transmission device to the operator of the machine via a suitable display device for process documentation.
  • the display unit is preferably fixed relative to the machine, but may also be arranged relative to the machine movable or spatially independent of the machine, preferably mobile to 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 may include only the display unit to which the data is transferred from the second communication device through data forwarding.
  • this has a control and / or regulating device for controlling or regulating the tensile force of the stranded product unwound from the bobbin.
  • the first data transfer device is furthermore set up to receive desired tensile force values from the second data transfer device.
  • the control and / or regulating behavior of the control or regulating system for the bobbin carrier brake which is characterized in the prior art by a rigid, in particular mechanical coupling between the Glaskraftmess issued and the bobbin brake, dynamically, preferably in real time, the production requirements to adjust.
  • the braiding defects and wire tears occurring at high process speeds can thereby be avoided.
  • the data transmission from the first to the second data transmission device is preferably carried out by a fixedly arranged relative to the machine slip ring on which a arranged on the coil carrier and rotates with this sliding contact, which forms part of the first data transmission device rotates.
  • the first data transmission device is configured 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.
  • an inductive coupling is preferably a first inductive , ,
  • the first data transfer device is set up for data transfer via the continuous material unwound from the bobbin to and / or from the second data transfer device. This requires that the data transmission takes place by means of electrical signals and that the extruded material is electrically conductive. Preferably, this type of data transmission is used when the extruded material is a metallic wire.
  • the electrical signals can then be taken from or fed into the braided product by the second data transmission device, preferably on a take-off disk which pulls the product from a braided sleeve on which the braiding takes place or on the braided sleeve itself.
  • the coil carrier has a power 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 for supplying energy to the coil carrier.
  • the power supply device has a dynamo
  • it is preferably driven by the rotating coil or by wire guide rollers.
  • the dynamo via a drive wheel, in particular a gear or a friction wheel, by a, preferably in the opposite direction, rotating braiding rotor, are mounted on the other coil carrier, or driven by fixed machine components such as a base plate.
  • the power supply device has an electric motor
  • this is preferably arranged in the coil carrier and operates in the braking mode, wherein the electric motor can then simultaneously serve as an electromagnetic coil brake.
  • the energy supply device has a rotor of a generator
  • permanent magnets are preferably mounted in an opposite and, preferably in the opposite direction, rotating braiding rotor, which induces a voltage in the rotor, which preferably has a wire loop.
  • the latter has an energy transfer device for receiving and / or converting electrical energy, in particular an electrical contact device or an inductive coupler, which is set up for supplying energy to the bobbin carrier.
  • a rotating sliding contact is preferably arranged on the energy transmission device on the coil carrier and a slip ring is fixedly arranged on the machine; in the case of an inductive coupler, a first inductive transmission element and fixed to the - -
  • Machine or co-rotating attached to a braiding rotor, a second inductive transmission element.
  • the energy transfer device is set up to receive electrical energy via the stranded product unwound from the bobbin.
  • the invention further relates to a traction measuring system.
  • An inventive tensile force measuring system has a plurality of coil carriers according to at least one of the embodiments described above and a second, arranged outside the coil carrier data transmission device.
  • the tensile force measuring system is set up for the unidirectional or bidirectional transmission of data between the first data transmission devices of the coil carriers and the second data transmission device.
  • the tension measuring system can also be set up to provide further of the functionalities described above in connection with the coil carriers.
  • An inventive tensile force measuring system can also be retrofitted to an existing braiding machine, for which essentially the bobbin carriers have to be exchanged and the second data transmission device additionally has to be provided.
  • this further comprises a data processing device, which with the - -
  • the invention further relates to a braiding, winding or spiraling machine which is equipped with a tension 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 carriers.
  • the invention further relates to a visualization system for a braiding, winding or spiraling machine.
  • a visualization system is understood to mean a system with which at least one component of the system can be optically visualized in a specific, preferably time-dependent manner.
  • the visualization system has a braiding, winding or spiraling machine with a plurality of reel carriers for receiving in each case a reel for unwinding a strand material, wherein the reel carriers are set up to rotate together during operation of the machine relative thereto. Furthermore, the visualization system has a visualization device for the periodic visualization of at least one - -
  • Spool carrier adapted to expose the at least one spool carrier within each period for less than one-hundredth, preferably less than one-thousandth, more preferably less than one ten-thousandth, even more preferably less than one-hundredth the duration of one revolution of the spool carriers , wherein the period is substantially equal to the duration of one revolution of the coil carriers or an integer multiple thereof.
  • the operator of the machine can see the at least one bobbin at each visualization substantially in the same place. In this way, the operator can also view and evaluate the course of the strand material, which is unwound and interlaced from this bobbin, at substantially the same point during the braiding process.
  • a strong bulge or a vibration of a wire may indicate a too low tensile force and thus a too weak set brake on the considered coil carrier.
  • the visualization device is a stroboscope, a 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.
  • a shutter glasses glasses are understood that the light transmittance of the lenses, for both eyes separately or together, periodically on and off, preferably by a suitable arrangement of polarizing filters in the lenses.
  • Under a chopper becomes one, - -
  • rotating aperture understood which can be arranged in front of a light source to periodically pass their light and not let through.
  • the mentioned visualization devices are standard products, whereby the visualization system can be realized inexpensively.
  • the synchronization of the visualization device with the rotational frequency of the coil carrier is preferably carried out by manually adjusting the frequency of visualization on the visualization device or, if the visualization device provides such a function, by an automatic synchronization, preferably with a generated by the machine reference signal, which preferably from a periodic Light signal is made, which has the same frequency as the rotational frequency of the bobbin.
  • Fig. 1 a schematic representation of an inventive
  • Fig. 2 the schematic representation of Fig. 1 with an additional
  • Braiding machine has a larger number of bobbins, 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 Dra ht of the wire 1 running from a coil 2 directly or indirectly.
  • An immediate measurement is preferably carried out via an integrated force measuring sensor.
  • An indirect measurement is preferably carried out over the travel path of the dancer. There is a direct relationship between the travel path of the dancer arm or slide and the wire pull force F Dra ht, which is used to calculate the wire pull force F wire.
  • the measured value for the wire tensile force F Dra ht 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 therewith.
  • the data transmission takes place wirelessly by radio, preferably at a frequency of 2.4 GHz.
  • the braiding wire 1 to be processed itself can also 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 to be movable, preferably on a rotating rotary table and fixed relative thereto. In this case, in addition, a data forwarding on outside of the rotary table, in particular relative to the machine permanently arranged components, preferably via a slip ring.
  • the process data is transferred between the bobbin 7 and a higher-level in the process hierarchy instance, namely the display unit 5, preferably for documentation and / or visualization of the process data.
  • information and input unit for the operator is preferably a (not shown) - -
  • Machine control or an external operating device preferably a laptop or tablet computer.
  • the data transmission of the process data takes place unidirectionally, but preferably bidirectionally.
  • actual data in particular the wire traction force F Dra ht
  • wire traction force F Dra ht are preferably transmitted to the higher-level machine control unit where they are further processed and / or stored. More actual data are next to the wire tensile force ⁇ "wire preferably alerts when certain thresholds and setting limits, preferably wear limits for the brake unit 6, which will be described in more detail below, are exceeded.
  • a bi-directional data transmission are preferably additionally
  • Target data preferably the desired wire tensile force, transmitted from the machine control to the bobbin 7 (see the further explanation in connection with FIG. 2 below). All actual and target data are preferably transmitted together with a unique coil carrier identifier, which allows a clear assignment of the data to a bobbin 7.
  • the bobbin 7 further comprises a brake unit 6 for the coil 2 to generate the required wire traction force F Dra ht on.
  • a wire or coil brake preferably a mechanical band, jaw or disc brake is used.
  • an electric brake motor or a magnetically operating brake in particular a magnetic brake, an eddy current brake, a hysteresis brake or a theological fluid brake can be used.
  • the bobbin 7 has a (not shown) power supply device for the electrical components of the bobbin 7.
  • the power supply can be done directly over the braid wire 1 from a relative to the machine fixed voltage and current source.
  • preferably small amounts of energy, in particular for supplying a (energy-saving) control unit, the wire tension measuring device 3 and a preferably small number of actuators are transmitted efficiently.
  • the braided bushing preferably forms the positive pole.
  • the wire guide parts on the bobbin 7 are preferably mounted on an insulator.
  • the frame of the bobbin 7 is preferably grounded via a slide on which rotate the bobbin.
  • an energy transmission device via an inductive coupler a revolving, preferably small, power generator or sliding contacts can be used.
  • electrical energy is transmitted via two wire coils, wherein preferably the stationary coil acts as an energy transmitter and the moving coil as an 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 outgoing wire 1.
  • Magnets may also preferably be integrated in a braiding rotor, which at the same time functions as a rotating carrier of a slideway. As soon as the bobbin 7, which is optionally mounted on a carrier carriage, passes by the coil 2 arranged thereon on such a magnet, a voltage is induced in a wire winding arranged on the bobbin carrier 7.
  • the bobbin 7 also have a, preferably small, battery or buffer capacitor, which provides the required electrical energy at a machine stop or a change of the coil 2 and acts as an energy buffer. - -
  • the traction measuring system shown in Fig. 2 extends the shown in Fig. 1 by an electronic control system 8 for the wire traction 'wire, ⁇ which a program for influencing the temporal and intensity response of the brake unit 6 for controlling and regulating the wire traction force F D. raht is deposited.
  • the program can preferably be changed by an intervention directly into 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 device 4, 5.
  • a compact, freely programmable microcontroller 4 is provided in order to be able to flexibly adapt the control and regulation algorithm to the product and process requirements.
  • the microcontroller 4 is supplied with electrical energy via the power supply device described above.
  • bi-directional data transmission transfers a desired wire tensile force from the machine control and the second data transfer device 5 to the first data transfer device 4 and the microcontroller 4, which is then used as the target value for the control system 8 .
  • the desired wire tension 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 an actuator 9 on the brake unit 6.
  • the Switzerlandkraftmesssystem shown in FIG. 2 still actuators 9 for adjusting the dancer force and / or setting of the brake unit 6 on the coil 2 applied braking torque.
  • An actuator for adjusting the dancer force is preferably provided when desired data for the wire traction of the parent instance, preferably the machine control, are transmitted to the bobbin 7.
  • the dancer force at the operating point, ie in the middle position, is preferably changed by the bias of the dancer spring.
  • the braking torque of the brake unit 6 is preferably also changed by an actuator 9 due to the desired data for the wire tension F Dra ht and adapted to the process requirements. In this way, a largely constant wire tensile force F Dra ht can be achieved.
  • the tensile force measuring system according to the invention results in a quality improvement of the weave pattern as a result of a more uniform spool carrier adjustment. Furthermore, instructions for preventive package support maintenance can be issued to the operator of the machine if certain predefined threshold values for the wire tensile force F Dra ht at the individual package carriers 2 are exceeded. As a result, faults are detected early and thus reduces downtime of the machine.
  • the tensile force measuring system according to the invention further enables a continuous process data acquisition and data storage for the purpose of quality verification, preferably a proof of process capability, and / or documentation. Furthermore, the operation of the machine is facilitated by the target wire tension can be set automatically on individual or on all bobbins 2 via the display unit 5 in the machine control.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen 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. Der Spulenträger 7 weist eine Zugkraftmesseinrichtung 3 zur Messung der Zugkraft des von der Spule 2 abgewickelten Strangguts 1 und eine erste Datenübertragungseinrichtung 4 zur Übertragung von Daten auf. Erfindungsgemäß ist die erste Datenübertragungseinrichtung 4 zur Übertragung von gemessenen Zugkraftmesswerten an eine zweite, außerhalb des Spulenträgers angeordnete Datenübertragungseinrichtung 5 eingerichtet. Hierdurch können zu geringe oder zu hohe Zugkräfte des Strangguts 1 an den einzelnen Spulenträgern 7 frühzeitig erkannt werden. Durch die Übertragung von Soll-Zugkraftwerten von der zweiten Datenübertragungseinrichtung 5 zur ersten Datenübertragungseinrichtung 4 und durch eine geeignete Steuerungs- oder Regelungseinrichtung 8 an dem Spulenträger 7 kann die Zugkraft weitgehend konstant gehalten werden.

Description

Spulenträger für eine
Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2014 014 149.7 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
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, ein entsprechendes Verfahren zur Zugkraftmessung sowie ein Visualisierungssystem für eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine. 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 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 1 1 , ein Verfahren zur Zugkraftmessung nach Anspruch 12 sowie ein Visualisierungssystem nach Anspruch 13. 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.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Visualisierungssystem für eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine. 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 erfindungsgemäße 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 erfindungsgemäßen 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■"Draht 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 Theologische 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 ' Draht , ΙΠ 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.
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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

Patentansprüche
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.
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.
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.
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. 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.
Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine mit einem Zugkraftmesssystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
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.
Visualisierungssystem für eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine, aufweisend eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine mit einer Mehrzahl von Spulenträgern (7) zur Aufnahme jeweils einer Spule (2) zur Abwicklung eines Strangguts (1 ), wobei die Spulenträger (7) dazu eingerichtet sind, im Betrieb der Maschine relativ zu dieser gemeinsam zu rotieren, und eine Visualisierungseinrichtung zur periodischen
Sichtbarmachung wenigstens eines Spulenträgers (7), die dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Spulenträger (7) 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 (7) sichtbar zu machen, wobei die Periodendauer im Wesentlichen gleich der Zeitdauer einer Umdrehung der Spulenträger (7) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.
14. Visualisierungssystem nach Anspruch 13, wobei die
Visualisierungseinrichtung ein Stroboskop, eine Shutterbrille oder eine Kombination aus einer Lichtquelle und einem Chopper ist.
PCT/EP2015/070748 2014-09-22 2015-09-10 Spulenträger für eine flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine WO2016045987A1 (de)

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