AT509912B1 - Spule und vorrichtung zum erkennen von eigenschaften des spulgutes - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT509 912 B1 2012-03-15

Beschreibung

SPULE UND VORRICHTUNG ZUM ERKENNEN VON EIGENSCHAFTEN DES SPULGUTES

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Spule mit einer Spulenhülse und auf dieser in einer Vielzahl von Lagen aufgewickeltem band - oder fadenförmigen Spulgut, bei welchem zur Anzeige von Eigenschaften des Spulgutes zumindest eine Markierung in Form einer signifikanten Änderung des Verlegewinkels vorgesehen ist.

[0002] Ebenso bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Erkennen von Eigenschaften des Spulgutes einer Spule.

[0003] Bei der industriellen Verarbeitung von Fäden, Bändchen, Drähten etc. werden diese sehr oft von einer Vorratsspule, im Folgenden kurz „Spule" genannt, mit vorgegebener Liniengeschwindigkeit v abgespult. Als Beispiel sei die Verarbeitung auf einem Webstuhl erwähnt, bei dem die im Allgemeinen konstante Verarbeitungsgeschwindigkeit des Webgutes die Geschwindigkeit des Abspulens von der Spule definiert.

[0004] Für einen möglichst effizienten Verarbeitungsprozess muss sichergestellt sein, dass das Erreichen des Fadenendes auf der Spule rechtzeitig erkannt wird, sodass, beispielsweise nach Stoppen des Webprozesses, der Faden einer neuen Spule "nahtlos" angeknüpft werden kann und ein "endloser" Betrieb gewährleistet ist. Dabei ist besonders wichtig, das Herannahen des Fadenendes frühzeitig zu erkennen, weil das kontrollierte Herunterfahren des Verarbeitungsprozesses meist eine gewisse Zeit erfordert, damit ein definiertes Stillsetzen der entsprechenden Maschinen gegeben ist. Nach einem solchen Stillsetzen bzw. Abbremsen soll auch noch eine geringe Reserve an Spulgut zur Verfügung stehen, um den Faden einer neuen, nunmehr vollen Vorratsspule anknüpfen zu können.

[0005] Nach dem Stand der Technik erfolgt das Erkennen einer bestimmten Position beim Abspulvorgang, wie etwa das bevorstehende Fadenende, beispielsweise unter Benutzung eines mechanischen Abtasthebels, der bei Erreichen einer vorgegebenen Position einen Mikroschalter betätigt. Bei dieser Lösung ist der mechanische Aufwand für den Abtastbügel und die erforderliche äußerst präzise Justierung unter Berücksichtigung einer Bändchendicke bis herunter zu 0,01 mm nachteilig.

[0006] Alternativ zu einer solchen rein mechanischen Abtastung sind auch optische Sensoren bekannt geworden, welche das nahende Fadenende aus dem Farbunterschied oder einem verschiedenen Reflektionsverhalten zwischen Faden und Spulenhülse detektieren. Ein solches Verfahren versagt allerdings dann, wenn Faden und Hülse gleiche oder ähnliche Farbe aufweisen oder wenn transparente Fädchen oder Bändchen gespult werden. Nachteilig an einem solchen optischen Verfahren ist auch die Verschmutzungsgefahr des optischen Sensors, die bei Textverarbeitungsmaschinen durch parasitäre, von Spulgut abgesplitterte Fasern bzw. Materialpartikel häufig gegeben ist.

[0007] Markierungen in Form von Wülsten an der Oberfläche einer Spule zeigen die DE 44 15 677 A1, die EP 0 876 985 A1 und die EP 1 225 259 A1. Derartige Markierungen sind spultechnisch nicht einfach aufzubringen und stören beim Abwickeln erheblich.

[0008] Erwähnt sei weiters, dass die DE 37 34 445 A1 ein Verfahren zum Aufwickeln von Fäden zu Kreuzspulen offenbart, bei welchem über die fast fertig gestellte Spule eine sogenannte "Schutzwicklung" mit einem kleineren Spulverhältnis gewickelt wird. Dieses Dokument offenbart somit eine Spule mit zwei Wicklungen, nicht jedoch das Vorsehen irgendeiner Markierung.

[0009] Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine robuste, verschleißfreie und kostengünstige Lösung zu schaffen, mit welcher das Erreichen einer bestimmten Spulposition, wie das herannahende Ende des Spulgutes beim Abwickelvorgang sicher und zuverlässig detektiert werden kann, ohne dass bestimmte Eigenschaften des Spulgutes wie Farbe, Leitfähigkeit etc. vorausgesetzt werden oder die Gefahr der Verschmutzung von Sensoren besteht. Ganz allgemein soll die Lösung die Erkennung bestimmter Eigenschaften des Spulgutes, somit nicht nur den Füll- österreichisches Patentamt AT509 912 B1 2012-03-15 zustand der Spule ermöglichen.

[0010] Die Aufgabe wird mit einer Spule der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Markierung im Spuleninneren vorgesehen ist.

[0011] Unter einer signifikanten Änderung soll in Zusammenhang mit der Erfindung eine solche Änderung verstanden werden, die von den üblichen, z.B. zum Zwecke des Erreichens einer guten Wickelqualität angewandten Änderungen des Verlegewinkels eindeutig unterscheidbar ist.

[0012] Dank der Erfindung ist auf eine überaus einfache Weise ein Markieren beim Aufwickeln der Spule möglich, ohne dass es zusätzlicher Hilfsmittel, wie Farben etc. bedarf.

[0013] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Markierung zur Kennzeichnung des nahenden Endes des Spulgutes vorgesehen ist. Eine solche Markierung löst insbesondere die Aufgabe, das Abspulen rechtzeitig still zu setzen, damit eine Spule ausgetauscht werden kann.

[0014] Weiters ist es vorteilhaft, wenn mehrere Bereiche bzw. Lagen der Spule Markierungen in einem vorgegebenen Verlegemuster aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, in einer Spule lediglich durch Änderung des Verlegewinkels unterschiedliche Informationen unter zu bringen.

[0015] Besonders vorteilhaft in Hinblick auf ein verlässliches Auslesen ist es, wenn eine Anzahl von Markierungen ein Binärwort zur Kennzeichnung des Spulgutes und/oder der Spulgutmenge darstellen.

[0016] Die Aufgabe wird auch mit einer Vorrichtung zum Erkennen von Eigenschaften des Spulgutes an einer Spule gelöst, die eine Spulenhülse und auf dieser in einer Vielzahl von Lagen aufgewickeltes band- und/oder fadenförmiges Spulgut besitzt und bei welcher zur Markierung von Eigenschaften des Spulgutes zumindest eine Markierung in Form einer signifikanten Änderung des Verlegewinkels vorgesehen ist, wobei der Spule ein Drehzahlsensor zugeordnet ist, ein Ausgangssignal des Drehzahlsensors einem Rechenwerk zugeführt wird und die beim Abspulen des Spulgutes auftretenden Schwankungen des Ausgangssignals des Drehzahlsensors zur Folge der Detektorcharakteristik des Rechenwerkes zu einem Ausgangssignal beim Abspulen im Bereich der Markierung führt, wogegen übliche Drehzahlsignale aus nicht markierten Bereichen des Wickelguts der Spule von dem Rechenwerk so verarbeitet werden, dass kein aktives Ausgangssignal abgegeben wird.

[0017] Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann auf einfache Weise jene Information ausgelesen werden, die einer Spule durch Änderungen des Verlegewinkels aufgeprägt wurde.

[0018] Dies schließt jedoch nicht aus, dass auch andere Vorrichtungen zum Erkennen der Information verwendet werden können, bei welchen nicht die Drehzahl sondern beispielsweise der Winkel direkt gemessen wird.

[0019] Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ausgangssignal des Rechenwerkes über eine Treiberschaltung und einen drahtgebundenen oder drahtlosen Übertragungskanal an eine übergeordnete Verarbeitungs- bzw. Steuerungseinrichtung vermittelbar ist.

[0020] Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Achse der Spule unmittelbar oder über ein Getriebe mit einem elektrischen Generator verbunden ist, da auf diese Weise ein zweckmäßiger Drehzahlsensor geschaffen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die elektrische Energie des Generators zur Versorgung des Rechenwerkes und/oder der Treiberschaltung herangezogen ist.

[0021] In einigen Fällen ist es für die Verwirklichung der Erfindung von Vorteil, wenn eine auf die Spule wirkende Bremseinrichtung vorgesehen ist.

[0022] Zur sicheren Erkennung von Markierungen ist es weiters zweckmäßig, wenn das Rechenwerk dazu eingerichtet ist, Ausgangssignale für einzelne markierte Bereiche in serieller oder paralleler Form zu erzeugen. 2/7 österreichisches Patentamt AT509 912B1 2012-03-15 [0023] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden anhand beispielsweiser Ausführungsformen erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen [0024] Fig. 1 [0025] Fig. 2 [0026] Fig. 3 [0027] Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Spule, die eine Spulenhülse mit darauf aufgewickeltem Spulgut besitzt, samt einem an sie gekoppelten Generator, eine solche Spule, die bereits weitgehend abgewickelt ist, eine gesamte Vorrichtung zum Erkennen der Spulguteigenschaften und ein Beispiel für an einer Spule gemäß der Erfindung vorgesehene Markierungen.

[0028] In Fig. 1 ist eine Vorratsspule 1 mit einer Spulenhülse 8 und darauf aufgewickeltem Spulgut 5 dargestellt. Das Spulgut 5 kann bandförmig oder fadenförmig oder auch ein Draht sein. Das Aufwickeln des Spulgutes erfolgt in bekannter Weise mit Hilfe einer Wickelmaschine, wobei beim Aufwickeln der Verlegewinkel cp, der einmal positiv und einmal negativ ist, nicht konstant ist, sondern geändert wird, um eine möglichst formstabile Wicklung, etwa eine Präzisionswicklung, wie in der EP 0 561188 A beschrieben, zu erhalten.

[0029] Die Erfindung sieht nun vor, dass zumindest eine Markierung in Form einer signifikanten Änderung dieses Verlegewinkels φ vorgesehen ist, wobei im Zusammenhang mit der Erfindung unter einer signifikanten Änderung eine solche Änderung zu verstehen ist, die von den üblichen, zum Zwecke des Erreichens einer guten Wickelqualität angewandten Änderungen des Verlegewinkels eindeutig unterscheidbar ist. Es wird in diesem Zusammenhang auf Fig. 4 Bezug genommen in welcher der Absolutbetrag des Verlegewinkels φ in Abhängigkeit von dem Füllzustand ("voll" bzw. "leer") der Spule aufgetragen ist. Man erkennt aus dieser Darstellung, die nur als beispielhaft und auch nicht maßstabgerecht anzusehen ist, dass sich der Winkel um nur wenig z.B. um insgesamt 3 Grad zwischen dem vollen und dem leeren Zustand in Stufen ändert. Dies ist ein üblicher Verlauf der Änderung des Verlegewinkels φ, der nicht als "signifikant" anzusehen ist.

[0030] In Fig. 4 erkennt man nun zwei Markierungen, nämlich eine Markierung MÄ die beispielsweise in der ersten Lage oder einer der ersten Lagen des Spulgutes vorgesehen ist und hier zwei Sprünge im Sinne größerer Verlegewinkel aufweist, wobei diese Markierung MÄ beispielsweise die Spulgutqualität definiert. Kurz vor dem Ende des Spulgutes ist eine weitere Markierung ME vorgesehen, die aus einem Sprung des Verlegewinkels im Sinne einer Vergrößerung und sodann in einem Sprung im Sinne einer Verkleinerung des Verlegewinkels besteht. Diese Markierung ME zeigt das nahende Ende des Spulgutes an.

[0031] Die Markierung ME tritt lediglich in einem kurzen Bereich 9 auf, der in Fig. 1 sowie in Fig. 2, welche eine fast abgewickelte Spulenhülse zeigt, eingezeichnet ist. Eine solche Markierung stört weder das Abwickeln der Spule noch ändert sie in Hinblick auf den kleinen Bereich, in dem sie auftritt, das Erscheinungsbild oder die Güte der Spule. Es sei noch erwähnt, dass in Fig. 1 schematisch ein elektrischer Generator 14 gezeigt ist, der beispielsweise direkt auf der Spulenachse a sitzt. Diesem Generator 14 ist weiters das Bezugszeichen 15 für eine Bremseinrichtung zugeordnet, die im vorliegenden Fall durch den Generator 14 und einen auf diesen schaltbaren Widerstand realisiert sein kann. Selbstverständlich sind alle anderen, dem Stand der Technik geläufigen Bremseinrichtungen, wie Wirbelstrombremsen, Gebläseflügel oder mechanische Bremsen denkbar. Eine solche Bremseinrichtung ist deshalb sinnvoll, da je nach Art der zur Markierung verwendeten Verlegemuster als charakteristische Drehzahländerungen im Markierungsbereich gegenüber der Grunddrehzahl ansteigende und/oder auch abfallende Drehzahlen auftreten können. Werden Markierungsmuster verwendet die zu abfallenden Drehzahlen führen, ist speziell bei Spulen mit höherem Trägheitsmoment ein zur üblichen Lagerreibung zusätzliches Bremsmoment aufzubringen, um die Rotationsenergie der Spule abzubauen und zu verhindern, dass Spulgut 5 von der Spule 1 abhebt. In einem solchen Fall stellt die Bremseinrichtung 15 sicher, dass stets ein formschlüssiges Abwickeln gewährleistet ist bzw. die Drehzahländerung rechtzeitig erkannt wird.

[0032] Nun auf Fig. 3 kommend, erkennt man dort wieder eine Spule 1, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, die auf einem Spulendorn 4 sitzt, wobei auch hier r ein Generator 14 mit 3/7

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT509 912B1 2012-03-15 der Spulenachse a gekoppelt ist. Weiters sitzt auf dem Dorn 4 der Abwickeleinrichtung 2 mit einem Fadenführer 7 ein Drehzahlsensor 3, mit dessen Hilfe die augenblickliche Drehzahl n der Spule bzw. des Spulendorns 4 beim Abspulen erfasst wird. Als Drehzahlsensor 3 stehen dem Fachmann eine Vielzahl von Ausführungsformen zur Verfügung, z. B. optische, elektrodynamische oder magnetische Geber. Diese Drehzahl n hängt von dem Durchmesser, der vorgegebenen Liniengeschwindigkeit v des Spulgutes 5 und von der Steigung des Verlegemusters, somit von dem Verlegewinkel □ ab. Änderungen des Verlegewinkels φ bilden sich somit in Drehzahländerungen ab. [0033] Das Ausgangssignal 6 des Drehzahlsensors 3 wird einem Rechenwerk 10 zugeführt, welches die charakteristische Drehzahländerung beim Wechsel des Verlegemusters detektiert und beispielsweise dann und nur dann eine Ausgangssignal 11 abgibt, wenn die Abweichung des Verlegewinkels φ an der Markierung "signifikant" ist. Dieses Ausgangssignal 11 wird dann über eine Treiberschaltung 12 an eine Verarbeitungs- und Steuerungseinrichtung 16 gesandt. Ein entsprechender Übertragungskanal, hier mit 13 bezeichnet, kann auch drahtlos ausgebildet sein, z. B. als Infrarot- oder Hochfrequenzübertragungskanal. Eine derartige drahtlose Anbindung ist dann von großem Vorteil, wenn sich die Abwickelvorrichtung 2 an einer schlecht zugänglichen Stelle befindet oder überhaupt mechanisch nicht fest mit der Verarbeitungsmaschine verbunden ist. Letzteres ist zum Beispiel der Fall, wenn von einem Schiffchen eines Webstuhls Schussfäden von einer Spule abgespult werden. In Hinblick auf eine autarke Versorgung ist es in solchen Fällen auch zweckmäßig, wenn der gezeigte elektrische Generator 14 vorgesehen ist, der auch über ein Getriebe an den Wickeldorn 4 angekoppelt sein kann, und der die zur Versorgung des Rechenwerks 10 und der Treiberschaltung 12 erforderliche elektrische Energie aufbringt. Hier soll erwähnt werden, dass bei geeigneter Ausführung der elektrische Generator 14 auch als Drehzahlsensor 3 fungieren kann. In den meisten Fällen wird die wichtigste und oft einzige Markierung jene Markierung ME am Ende des Spulgutes sein, welche zur Erzeugung eines entsprechenden Signals führt, von dem ausgehend z.B. das Herunterfahren einer Maschine zum Zwecke des Auswechseln der nunmehr leeren bzw. fast leeren Spule erfolgen kann. Wie bereits weiter oben erwähnt, kann jedoch auch durch eine Markierung MÄ am Beginn des Spulgutes das eingesetzte Spulenmaterial oder eine Chargennummer der Vorratsspule erkannt bzw. ausgelesen und sodann überprüft werden. [0034] Das Rechenwerk 10 wird im einfachsten Fall als Mikroprozessor ausgebildet, doch ist es natürlich auch denkbar, Analogschaltungen zum Erkennen der Drehzahländerungen und damit der Markierung einzusetzen. Patentansprüche 1. Spule (1) mit einer Spulenhülse (8) und auf dieser in einer Vielzahl von Lagen aufgewickeltem band - oder fadenförmigen Spulgut (5), bei welchem zur Anzeige von Eigenschaften des Spulgutes (5) zumindest eine Markierung (MÄ; ME) in Form einer signifikanten Änderung des Verlegewinkels (φ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (MÄ, Me) im Spuleninneren vorgesehen ist.
2. 2. Spule (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierung (ME) zur Kennzeichnung des nahenden Endes des Spulgutes (5) vorgesehen ist.
3. 3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bereiche bzw. Lagen der Spule Markierungen (MÄ; ME) in einem vorgegeben Verlegemuster aufweisen.
4. 4. Spule (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Markierungen ein Binärwort zur Kennzeichnung des Spulgutes (5) und/oder der Spulgutmenge darstellen.
5. 5. Vorrichtung zum Erkennen von Eigenschaften des Spulgutes (5) an einer Spule (1), die eine Spulenhülse (8) und auf dieser in einer Vielzahl von Lagen aufgewickeltes band-und/oder fadenförmiges Spulgut besitzt und bei welcher zur Markierung von Eigenschaften des Spulgutes zumindest eine Markierung (MÄ; ME) in Form einer signifikanten Änderung des Verlegewinkels (φ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spule ein 4/7 österreichisches Patentamt AT509 912 B1 2012-03-15 Drehzahlsensor (3) zugeordnet ist, ein Ausgangssignal (6) des Drehzahlsensors einem Rechenwerk (10) zugeführt wird und die beim Abwickeln des Spulgutes (5) auftretenden Schwankungen des Ausgangssignals des Drehzahlsensors (3) zufolge der Detektorcharakteristik des Rechenwerkes zu einem Ausgangssignal (11) beim Abspulen im Bereich der Markierung im Spuleninneren führt, wogegen übliche Drehzahlsignale aus nicht markierten Bereichen des Wickelguts der Spule von dem Rechenwerk (10) so verarbeitet werden, dass kein aktives Ausgangssignal (11) abgegeben wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (11) des Rechenwerkes (10) über eine Treiberschaltung (12) und einen drahtgebundenen oder drahtlosen Übertragungskanal (13) an eine übergeordnete Verarbeitungs- bzw. Steuerungseinrichtung (16) vermittelbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (a) der Spule (1) unmittelbar oder über ein Getriebe mit einem elektrischen Generator (14) verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie des Generators (14) zur Versorgung des Rechenwerkes (10) und/oder der Treiberschaltung (12) herangezogen ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine auf die Spule (1) wirkende Bremseinrichtung (15).
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenwerk (10) dazu eingerichtet ist, Ausgangssignale (11) für einzelne markierte Bereiche (9) in serieller oder paralleler Form zu erzeugen. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 5/7