EP1975106A2 - Fadenspannung - Google Patents

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EP1975106A2
EP1975106A2 EP08450041A EP08450041A EP1975106A2 EP 1975106 A2 EP1975106 A2 EP 1975106A2 EP 08450041 A EP08450041 A EP 08450041A EP 08450041 A EP08450041 A EP 08450041A EP 1975106 A2 EP1975106 A2 EP 1975106A2
Authority
EP
European Patent Office
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winding
spring
dancer
unit
winding unit
Prior art date
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Granted
Application number
EP08450041A
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English (en)
French (fr)
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EP1975106B1 (de
EP1975106A3 (de
Inventor
Alexander Mair
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lunatone Industrielle Elektronik GmbH
Original Assignee
Lunatone Industrielle Elektronik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lunatone Industrielle Elektronik GmbH filed Critical Lunatone Industrielle Elektronik GmbH
Publication of EP1975106A2 publication Critical patent/EP1975106A2/de
Publication of EP1975106A3 publication Critical patent/EP1975106A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1975106B1 publication Critical patent/EP1975106B1/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
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by devices acting on running material and not associated with supply or take-up devices
    • B65H59/36—Floating elements compensating for irregularities in supply or take-up of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
    • B65H59/384—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 using electronic means
    • B65H59/385—Regulating winding speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the thread tension when winding tape or filamentary material on a winding machine, which has a number of winding units, and for each winding unit, the winding material is fed via a dancer roll sitting on a driven by a motor winding spindle spool , wherein the position of the displaceable against the force of a spring dancer roller is detected by a position sensor, the output of the position sensor as an actual value signal and a reference value as a setpoint signal to a control amplifier are supplied, and the output of the variable gain amplifier of the motor is driven so that to a constant position the dancer role is regulated.
  • the invention relates to a winding unit for a winding, for winding tape or filamentary good, with a, driven by a motor winding spindle, a yarn guide and a dancer roll, wherein the stationary winding spindle is adapted to receive a winding tube, which is on the dancer roller and the yarn guide guided Spulgut is wound up, with a the position of the displaceable against the force of a spring dancer roller position sensor, a variable gain amplifier, the output of the position sensor is fed as the actual value signal and a reference value as a setpoint signal, wherein the output signal of the variable gain amplifier to a motor driver is fed so that a constant position of the dancer roll is maintained.
  • Spooled goods which are produced and delivered, for example, by a production apparatus, such as a plurality of plastic belts, which are produced by an extruding machine, are usually wound up on a large number of supply spools at the same time.
  • the maintenance of a given thread tension is very important, because this thread tension determines on the one hand the strength of the finished bobbins and on the other hand must never be so large that it comes to a tearing of the thread or tape, resulting in at least material loss, if not to production losses can.
  • An object of the invention is to provide a method or a winding unit in which a sufficiently movable dancer roll is present, a thread tension control takes place and the thread tension can be predetermined centrally. This task comes with a Solved method of the type mentioned, in which according to the invention, the control over the drive torque of the motor takes place.
  • control takes place here via the drive torque of the motor.
  • the dancer roll has a lot of room to move
  • the position of a dancer arm carrying the dancer roll is detected by means of a position sensor detecting its pivoting and designed as an angle encoder.
  • the object is also achieved with a winding unit of the type mentioned, in which according to the invention the bias of the spring is kept constant and for adjusting the thread tension of each winding unit, the reference value can be predetermined by a central control and control unit of the winding machine.
  • a compact variant is characterized in that the dancer roll sits at the outer end of a coil spring whose inner end is stationary. In this case, the axis of the spiral fields substantially coincide with the pivot axis of a yarn guide unit.
  • the spring has a different material thickness over its length in order to influence its progression.
  • the spring is designed as a leaf / coil spring and at least over a portion of its length has a longitudinally converging longitudinal slot.
  • a special mobility of the dancer roll is obtained when the dancer roll sits at the free end of a dancer arm in a winding unit. In this case, it is useful for influencing the progression when the spring is designed as a tension spring and engages an additional lever arm of the dancer arm.
  • the spring is realized by a magnet arrangement.
  • an expedient embodiment is characterized in that the magnet arrangement has a first, arranged on the dancer arm permanent magnet and a second, fixedly arranged permanent magnet, wherein the magnets are poled in the sense of a repulsive force.
  • the position sensor may be formed as the position of the dancer arm in the entanglement detecting angle encoder.
  • the position sensor is designed as the displacement of the dancer roll detecting distance sensor.
  • a winding spindle 2 is arranged on a base plate 1, which accommodates a winding tube 3 and can be driven in a known manner by a drive not shown here.
  • a winding tube 3 is shown in the illustration Fig. 1 already so much her fed ribbon or thread-shaped winding material 4 wound that the coil formed in this way 5 is almost fully wound.
  • the Spulgut 4 is, for example coming from an extrusion line, the coil 5 via a stationary guide roller 6, a sitting at the end of a dancer arm 7 dancer roller 8 and a further guide roller 9 and finally a yarn guide 10 is supplied.
  • the yarn guide 10 protrudes out of a slot 11 of a yarn guide unit 12 and performs a reciprocating motion during winding, which is controlled in a known manner as a function of the spindle rotation and the coil diameter according to specifiable functions to a desired winding. such as As a precise cross winding to get.
  • the tension of the thread or the Spulgutes 4 is controlled as well as the speed of the spindle 2 according to the speed of the supplied Spulgutes.
  • the yarn speed is in modern systems z. B. up to 600 m / s at spindle speeds up to 4000 U / min.
  • winding unit In the Fig. 1 shown and previously briefly described winding unit is referred to as a whole with 13 and a rewinder has a large number, often several hundred such winding units 13.
  • the dancer roll 8 is loaded via the dancer arm 7 by the force of a spring 14, which is only indicated in the embodiment shown and, for example, lies within a spring housing 15.
  • the spring 14 may be a coiled torsion spring, but it may also be designed as a tension spring, which is arranged for example on the rear side of the base plate 1.
  • the pivot axis a of the thread guide unit 12 coincides in this embodiment with the pivot axis a 'of the dancer arm 7.
  • the spindle 2 of the unit 13 is driven by a motor 17, one of a motor driver 18 powered electric motor, whose speed or torque, for example, the frequency of its supply voltage and / or the height is proportional.
  • the motor driver 18, for example a frequency converter, is in turn driven by the output signal s of a control amplifier 19.
  • the pivoting of the dancer arm 7 and the dancer roller 8 is detected in this embodiment by a trained as an angle sensor position sensor 20, the output signal ⁇ is fed to the variable gain amplifier 19 as an actual value.
  • the values for the yarn tension are extremely broad, depending on the material and the thickness of the yarn or belt as well as the speed and the possible braking and acceleration processes. In practice, these values of thread tension - given in weight load - between 20 and 1000 grams, corresponding to 0.2 to 10 N.
  • a linear dependence of the force on the dancer roll 8 of their displacement will therefore be desirable only in a few cases, so that a certain progression, z. B. approximately logarithmic, is preferable.
  • This progression can be achieved by a corresponding coupling of the spring to the dancer roll and / or by a special embodiment of the spring.
  • FIG. 3 In training after Fig. 2 is a progression, such.
  • Fig. 3 represented, determined by the additional lever arm 16 and the position and connection of the tension spring 14 to this. It can be seen that slight deflections of the arms 7 and 16 lead from their boldly drawn rest position only to small forces, with increasing deflection by an angle ⁇ , the force F but disproportionately increases.
  • Fig. 2 Coming back to the desired regulation of the thread tension or force F one looks Fig. 2 in that the output signal of the position sensor 20 is supplied to an input of the control amplifier 19 as the actual value i ⁇ of the swivel angle a and thus - via the characteristic of the Fig. 3 - The thread tension F is supplied.
  • the setpoint value s ⁇ receives the control amplifier 19 at a second input from a central computing and control unit 21, which also supplies corresponding setpoints to the other, not shown here winding units.
  • the central arithmetic and control unit 21 advantageously the spring characteristic or the force / travel characteristic for the dancer coil of the winding unit is stored, so that when entering a desired thread tension on this characteristic a certain angle ⁇ is specified.
  • the target value s ⁇ and taking into account the actual value i ⁇ via the variable gain amplifier 19, the motor driver 18, the Spulgut (thread) 4 and the position sensor 20 for the dancer roll 8 always to a constant position of the dancer roll and thus the associated thread tension regulated.
  • the dancer roller 8 is not arranged on a dancer arm, but it is rotatably seated at the outer end of a spring 14 designed as a spiral spring, the inner end of which is stationary relative to the base plate 1, for example clamped on a bolt 22.
  • the axis a "of the spiral spring 14 expediently coincides with the swivel axis a of the thread guide unit
  • a position sensor 22, which rests on a web 23 protruding from the base plate 1 is designed as a distance sensor and detects the distance ⁇ here over a constant distance ⁇ Controlled to constant thread tension, ie the control amplifier 19, an actual value i ⁇ from the position sensor 20 and a setpoint s ⁇ supplied from the central computing and control unit 21.
  • the function of this embodiment is thus in principle the same as in that of Fig. 2 , wherein the force / displacement characteristic is made progressive by the winding or unwinding of the coil spring.
  • Fig. 5 shows a further practical design of a spring 14. It is a spring leaf, with one end in a stationary pin 22 (see Fig. 4 ) is clamped about 180 ° around the bolt and then, at least in the load condition shown, straight. At the free end of the spring 14 in turn sits a rotatably mounted dancer roller 8.
  • a converging longitudinal slot 24 changed by the non-constant thickness (in the transverse direction), in principle, at least largely linear characteristic of the spring 14, which under load over a widening angular range of the Scope of the bolt 22 is supported, in the sense of the most desired progression.
  • Fig. 6 shows the spring 14 as a stretched leaf spring, which is clamped at one end in a stationary support 25 and at its free end the Dancer role 8 carries.
  • the characteristic can be made progressive, z. B. by a curved rolling surface 26, on which a portion of the spring 14 can roll and which determines the progression.
  • the progression could be defined by a two-layered construction using different spring materials.
  • a position sensor 20 which detects a change in the distance of the spring or the dancer roll.
  • a position sensor 20 is in Fig. 6 located.
  • position encoders whether angle encoders or displacement encoders, a large number of commercially available products are available to the person skilled in the art, some of which work without contact and supply the actual signal for the variable gain amplifier 19.
  • Fig. 7 the formation of the spring 14 using a magnet assembly.
  • the dancer arm 7 is pivotable about the pivot axis a 'and carries at its free end the dancer roll 8.
  • a magnet arrangement which consists in this example of a first, sitting on the dancer arm 7 permanent magnet 27 and a second, fixedly arranged magnet 28.
  • the polarity of the magnets 27 and 28 is here chosen so that a repulsive force acts on the dancer arm 7, in the drawing down or on the axis a 'relative - counterclockwise.

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Regeln der Fadenspannung beim Aufwickeln band- oder fadenförmigen Gutes (4) auf einer Aufwickelmaschine, welche eine Anzahl von Spuleinheiten (13) aufweist, und bei jeder Spuleinheit das Spulgut über eine Tänzerrolle (8) einer auf einer von einem Motor (17) angetriebenen Spulspindel (2) sitzenden Spule (5) zugeführt wird, wobei die Position der gegen die Kraft einer Feder (14) versetzbaren Tänzerrolle (8) von einem Positionsgeber (20) erfasst wird, das Ausgangssignal (i ± ) des Positionsgebers als Istwertsignal und ein Referenzwert (s ± )als Sollwertsignal einem Regelverstärker (19) zugeführt werden, und über das Ausgangssignal des Regelverstärkers der Motor so angesteuert wird, dass auf eine konstante Position der Tänzerrolle geregelt wird, wobei bei konstant gehaltener Vorspannung der Feder (14) zum Einstellen der Fadenspannung der Referenzwert (so) von einem zentralen Rechen- und Steuereinheit (21) vorgegeben wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Fadenspannung beim Aufwickeln band- oder fadenförmigen Gutes auf einer Aufwickelmaschine, welche eine Anzahl von Spuleinheiten aufweist, und bei jeder Spuleinheit das Spulgut über eine Tänzerrolle einer auf einer von einem Motor angetriebenen Spulspindel sitzenden Spule zugeführt wird. wobei die Position der gegen die Kraft einer Feder versetzbaren Tänzerrolle von einem Positionsgeber erfasst wird, das Ausgangssignal des Positionsgebers als Istwertsignal und ein Referenzwert als Sollwertsignal einem Regelverstärker zugeführt werden, und über das Ausgangssignal des Regelverstärkers der Motor so angesteuert wird, dass auf eine konstante Position der Tänzerrolle geregelt wird.
  • Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Spuleinheit für eine Aufwickelmaschine, zum Aufwickeln band- oder fadenförmigen Gutes, mit einer, von einem Motor antreibbaren Spulspindel ,einem Fadenführer und einer Tänzerrolle ,wobei die stationäre Spulspindel zur Aufnahme einer Spulhülse eingerichtet ist, auf welche das über die Tänzerrolle und den Fadenführer geführte Spulgut aufgewickelt wird, mit einem die Position der gegen die Kraft einer Feder versetzbaren Tänzerrolle erfassenden Positionsgeber, einem Regelverstärker, dem das Ausgangssignal des Positionsgebers als Istwertsignal und ein Referenzwert als Sollwertsignal zugeführt ist, wobei das Ausgangssignal des Regelverstärkers einem Motortreiber so zugeführt ist, dass eine konstante Position der Tänzerrolle eingehalten wird.
  • Spulgut, das beispielsweise von einer Produktionsvorrichtung erzeugt und geliefert wird, wie eine Vielzahl von Kunststoffbändern, die von einer Extrudiermaschine erzeugt werden, wird meist auf eine große Anzahl von Vorratsspulen gleichzeitig aufgewickelt. Die Einhaltung einer vorgegebenen Fadenspannung ist dabei sehr wichtig, denn diese Fadenspannung bestimmt einerseits die Festigkeit der fertig gestellten Spulen und darf andererseits nie so groß werden, dass es zu einem Reißen des Fadens oder Bandes kommt, was zumindest zu Materialverlusten, wenn nicht zu Produktionsausfällen führen kann.
  • Bei bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik wird die Fadenspannung ohne Verwendung einer Tänzerrolle geregelt, was bei dynamischen Laständerungen zu Fadenbrüchen führen kann.
  • Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens bzw. einer Spuleinheit, bei welche eine hinreichend bewegliche Tänzerrolle vorhanden ist, eine Fadenspannungsregelung erfolgt und die Fadenspannung zentral vorgebbar ist. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannt Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß die Regelung über das Antriebsdrehmoment des Motors erfolgt.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt hier die Regelung über das Antriebsdrehmoment des Motors.
  • Bei einer zweckdienlichen Ausführungsform, bei welcher die Tänzerrolle viel Bewegungsspielraum hat, kann vorgesehen sein, dass die Lage eines die Tänzerrolle tragenden Tänzerarms mit Hilfe eines dessen Verschwenkung erfassenden, als Winkelgeber ausgebildeten Positionsgebers erfasst wird.
  • Eine kompakte Bauart ergibt sich andererseits, wenn die Lage einer an dem äußeren freien Ende einer Spiralfeder angeordneten Tänzerrolle mit Hilfe eines als Abstandsgeber ausgebildeten Positionsgebers erfasst wird.
  • Besonders zweckmäßig in Hinblick auf eine nichtlineare Kennlinie trotz einfachen Aufbaus hat sich eine Variante erwiesen, bei welcher die Kraft der Feder durch eine Magnetanordnung erzeugt wird.
  • Die Aufgabe wird auch mit einer Spuleinheit der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Vorspannung der Feder konstant gehalten ist und zum Einstellen der Fadenspannung jeder Spuleinheit der Referenzwert von einer zentralen Regel- und Steuereinheit der Aufwickelmaschine vorgebbar ist. Eine kompakte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass die Tänzerrolle am äußeren Ende einer Spiralfeder sitzt, deren inneres Ende ortsfest ist. Dabei kann die Achse der Spiralfelder im Wesentlichen mit der Schwenkachse einer Fadenführereinheit zusammenfallen.
  • Bei einer weiteren, einfach zu realisierenden Ausführung ist vorgesehen, dass die Tänzerrolle am äußeren Ende einer einseitig eingespannten Blattfeder sitzt.
  • Im Sinne der Behandlung eines weiten Bereichs von Fadenspannungskräften ist es zweckmäßig, wenn die Feder zur Beeinflussung ihrer Progression über ihre Länge eine unterschiedliche Materialstärke aufweist.
  • Dabei kann es sich auch empfehlen, wenn die Feder als Blatt-/Spiralfeder ausgebildet ist und zumindest über einen Abschnitt ihrer Länge einen in Längsrichtung konvergierenden Längsschlitz aufweist.
  • Eine besondere Beweglichkeit der Tänzerrolle erhält man, wenn bei einer Spuleinheit die Tänzerrolle am freien Ende eines Tänzerarms sitzt. In diesem Fall ist es zur Beeinflussung der Progression zweckmäßig, wenn die Feder als Zugfeder ausgebildet ist und an einem zusätzlichen Hebelarm des Tänzerarms angreift.
  • Wie bereits weiter oben angedeutet, kann es vorteilhaft sein, wenn die Feder durch eine Magnetanordnung realisiert ist.
  • Hierbei zeichnet sich eine zweckdienliche Ausführung dadurch aus, dass die Magnetanordnung einen ersten, auf dem Tänzerarm angeordneten Permanentmagnet sowie einen zweiten, ortsfest angeordneten Permanentmagnet aufweist, wobei die Magnete im Sinne einer abstoßenden Kraft gepolt sind.
  • Dabei kann der Positionsgeber als die Lage des Tänzerarms bei dessen Verschränkung erfassender Winkelgeber ausgebildet sein.
  • In anderen Fällen kann zur Vereinfachung vorgesehen sein, dass der Positionsgeber als die Versetzung der Tänzerrolle erfassender Abstandsgeber ausgebildet ist.
  • Im Sinne einer zentralen Steuerung der einzelnen Spuleinheiten ist es weiters vorteilhaft, wenn die Kennlinie der Federn der Spuleinheiten in der zentralen Rechen- und Steuereinheit abgespeichert sind.
  • Ganz allgemein ist es empfehlenswert, wenn die Abhängigkeit der auf die Tänzerrolle wirkenden Kraft von deren Versetzung in der zentralen Rechen- und Steuereinheit abgespeichert ist.
  • Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen
    • Fig. 1
    eine Spuleinheit einer Aufwickelmaschine in schaubildlicher Darstellung,
    Fig. 2
    in schematischer Darstellung eine Spuleinheit samt der Regelung ihres Motors,
    Fig. 3
    in einem Diagramm die beispielhafte Abhängigkeit der auf einen Faden wirkenden Kraft von der Winkelstellung eines Tänzerarms,
    Fig.4
    in einer Ansicht ähnlich wie Fig. 1, jedoch nur teilweise dargestellt, eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spuleinheit;
    Fig. 4a
    einen Ausschnitt der zu dieser Ausführung gehörigen Steuerung,
    Fig. 5 und 6
    in vergrößerter schaubildlicher Darstellung zwei weitere Ausbildungen einer eine Tänzerrolle tragenden Feder und
    Fig. 7
    in einer Teilansicht einer erfindungsgemäßen Spuleinheit die Ausbildung der Feder als Magnetanordnung.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist auf einer Grundplatte 1 eine Spulspindel 2 angeordnet, die eine Spulhülse 3 aufnimmt und in bekannter Weise von einem hier nicht gezeigten Antrieb angetrieben werden kann. Auf diese Spulhülse 3 ist in der Darstellung nach Fig. 1 bereits soviel ihr zugeführtes band- oder fadenförmiges Spulgut 4 aufgewickelt, dass die auf diese Weise gebildete Spule 5 fast voll gewickelt ist.
  • Das Spulgut 4 wird, beispielsweise von einer Extrusionsanlage kommend, der Spule 5 über eine stationäre Umlenkrolle 6, eine am Ende eines Tänzerarms 7 sitzende Tänzerrolle 8 und eine weitere Umlenkrolle 9 sowie schließlich einen Fadenführer 10 zugeführt. Der Fadenführer 10 ragt hier aus einem Schlitz 11 einer Fadenführereinheit 12 heraus und führt während des Aufspulens eine hin- und hergehende Bewegung aus, die in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Spindeldrehung und dem Spulendurchmesser nach vorgebbaren Funktionen gesteuert wird, um eine gewünschte Wicklung. wie z. B. eine präzise Kreuzwicklung, zu erhalten. Die Spannung des Fadens bzw. des Spulgutes 4 wird ebenso wie die Drehzahl der Spindel 2 entsprechend der Geschwindigkeit des zugeführten Spulgutes geregelt. Die Fadengeschwindigkeit beträgt in modernen Anlagen z. B. bis zu 600 m/s bei Spindeldrehzahlen bis zu 4000 U/min.
  • Die in Fig. 1 gezeigte und zuvor kurz beschriebene Spuleinheit wird als ganzes mit 13 bezeichnet und eine Aufwickelmaschine weist eine große Anzahl, oft mehrere hundert derartige Spuleinheiten 13 auf.
  • Zur Regelung der Fadenspannung ist unter anderem die Tänzerrolle 8 über den Tänzerarm 7 durch die Kraft einer Feder 14 belastet, die bei der gezeigten Ausführungsform nur angedeutet ist und beispielsweise innerhalb eines Federgehäuses 15 liegt. Die Feder 14 kann eine gewendelte Torsionsfeder sein, sie kann aber auch als Zugfeder ausgebildet sein, die beispielsweise an der Hinterseite der Grundplatte 1 angeordnet ist. Die Schwenkachse a der Fadenführereinheit 12 fällt bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Schwenkachse a' des Tänzerarms 7 zusammen.
  • Zur weiteren Erklärung der Fadenspannungsregelung und -einstellung wird nun auf die schematische Darstellung der Fig. 2 verwiesen, bei welcher der Tänzerarm 7 mit einem zusätzlichen Hebelarm 16 starr verbunden ist, an dessen freien Ende eine als Zugfeder ausgebildete Feder 14 angreift.
  • Die Spindel 2 der Einheit 13 wird von einem Motor 17 angetrieben, einem von einem Motortreiber 18 gespeister Elektromotor, dessen Drehzahl oder Drehmoment beispielsweise der Frequenz seiner Speisespannung und/oder deren Höhe proportional ist. Der Motortreiber 18, beispielsweise ein Frequenzumsetzer, ist seinerseits von dem Ausgangssignal s eines Regelverstärkers 19 angesteuert.
  • Die Verschwenkung des Tänzerarms 7 bzw. der Tänzerrolle 8 wird bei dieser Ausführung von einem als Winkelgeber ausgebildeten Positionsgeber 20 erfasst, dessen Ausgangssignal α dem Regelverstärker 19 als Istwert zugeführt ist.
  • Zunächst sei noch auf die Bedeutung der Federkennlinie, genauer gesagt auf die Abhängigkeit der auf die Tänzerrolle Kraft von deren Versetzung, eingegangen. In der Praxis sind nämlich die Werte für die Fadenspannung äußerst breit gestreut, sie hängen von dem Material und der Stärke des Fadens oder Bandes ebenso ab, wie von der Geschwindigkeit und den möglichen Brems- und Beschleunigungsvorgängen. In der Praxis liegen diese Werte der Fadenspannung - in Gewichtsbelastung angegeben - zwischen 20 und 1000 Gramm, entsprechend 0,2 bis 10 N.
  • Eine lineare Abhängigkeit der Kraft auf die Tänzerrolle 8 von deren Versetzung wird daher nur in wenigen Fällen erwünscht sein, sodass eine bestimmte Progression, z. B. annähernd logarithmisch, vorzuziehen ist. Diese Progression kann durch eine entsprechende Ankopplung der Feder an die Tänzerrolle und/oder durch eine besondere Ausgestaltung der Feder erreicht werden.
  • Bei der Ausbildung nach Fig. 2 wird eine Progression, wie z. B. in Fig. 3 dargestellt, durch den zusätzlichen Hebelarm 16 und die Lage und Anbindung der Zugfeder 14 an diesen bestimmt. Man erkennt, dass geringe Auslenkungen der Arme 7 und 16 aus ihrer fett eingezeichneten Ruhelage nur zu geringen Kräften führen, mit zunehmender Auslenkung um einen Winkel α die Kraft F jedoch überproportional steigt.
  • Zurückkommend auf die angestrebte Regelung der Fadenspannung bzw. Kraft F sieht man aus Fig. 2, dass das Ausgangssignal des Positionsgebers 20 einem Eingang des Regelverstärkers 19 als Istwert iα des Schwenkwinkels a und damit - über die Charakteristik der Fig. 3 - der Fadenspannung F zugeführt ist. Den Sollwert sα erhält der Regelverstärker 19 an einem zweiten Eingang von einer zentralen Rechen- und Steuereinheit 21, welche entsprechende Sollwerte auch zu den anderen, hier nicht gezeigten Spuleinheiten liefert. In der zentralen Rechen- und Steuereinheit 21 ist vorteilhafterweise die Federcharakteristik bzw. die Kraft/Wegcharakteristik für die Tänzerspule der Spuleinheit abgespeichert, sodass bei Eingabe einer gewünschten Fadenspannung über diese Charakteristik ein bestimmter Winkel α vorgegeben wird.
  • Somit wird durch Vorgabe des Sollwertes sα und unter Berücksichtigung des Istwertes iα über den Regelverstärker 19 , den Motortreiber 18, das Spulgut (Faden) 4 und den Positionsgeber 20 für die Tänzerrolle 8 immer auf eine konstante Position der Tänzerrolle und damit die zugehörige Fadenspannung geregelt.
  • Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante ist die Tänzerrolle 8 nicht an einem Tänzerarm angeordnet, sondern sie sitzt drehbar am äußeren Ende einer als Spiralfeder ausgebildeten Feder 14, deren inneres Ende ortsfest bezüglich der Grundplatte 1 ist, z.B. auf einem Bolzen 22 eingespannt. Die Achse a" der Spiralfeder 14 fällt zweckmäßigerweise mit der Schwenkachse a der Fadenführereinheit zusammen. Ein Positionsgeber 22, der auf einem von der Grundplatte 1 abstehenden Steg 23 sitzt, ist als Abstandsgeber ausgebildet und erfasst den Abstand δ. Hier auf über einen konstanten Abstand δ auf konstante Fadenspannung geregelt, d. h. dem Regelverstärker 19 werden ein Istwert iδ von dem Positionsgeber 20 und ein Sollwert sδ von der zentralen Rechen- und Steuereinheit 21 zugeführt. Die Funktion dieser Ausgestaltung ist somit prinzipiell die gleiche, wie bei jener nach Fig. 2, wobei die Kraft/Weg-Charakteristik durch das Auf- bzw. Abwickeln der Spiralfeder progressiv gestaltet wird.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere praxisgerechte Ausbildung einer Feder 14. Es handelt sich um ein Federblatt, das mit einem Ende in einem ortsfesten Bolzen 22 (siehe Fig. 4) eingespannt ist, um etwa 180 ° um den Bolzen herumläuft und sodann, jedenfalls in dem gezeigten Belastungszustand, gerade verläuft. Am freien Ende der Feder 14 sitzt wiederum eine drehbar gelagerte Tänzerrolle 8. Ein konvergierender Längsschlitz 24 verändert durch die nicht gleich bleibende Materialstärke (in Querrichtung) die prinzipiell zumindest weitgehend lineare Charakteristik der Feder 14, die sich bei Belastung über einen größer werdenden Winkelbereich an dem Umfang des Bolzens 22 abstützt, im Sinne der meist angestrebten Progression.
  • Zuletzt sei noch auf Fig. 6 verwiesen, welche die Feder 14 als gestreckte Blattfeder zeigt, die an einem Ende in einer ortsfesten Halterung 25 eingespannt ist und an ihrem freien Ende die Tänzerrolle 8 trägt. Auch hier kann die Charakteristik progressiv gestaltet werden, z. B. durch eine gekrümmte Abrollfläche 26, an welcher ein Abschnitt der Feder 14 abrollen kann und welcher die Progression bestimmt. Auch könnte die Progression durch einen zweischichtigen Aufbau unter Verwendung unterschiedlicher Federmaterialien definiert werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Feder 14 in allen Fällen bei den im Betrieb auftretenden Fadenspannungen eine Bewegung der Tänzerrolle 8 ermöglichen soll, da hierdurch ein für eine Tänzerrolle charakteristischer Ausgleich möglich ist, der vor allem bei kurzzeitigen dynamischen Änderungen, z.B. der Geschwindigkeit des zugeführten Fadens, vorteilhaft ist, insbesondere einen Fadenbruch vermeiden hilft.
  • Bei Federn wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, wird gleichfalls ein Positionsgeber 20 zweckdienlich sein, welcher eine Abstandsänderung der Feder bzw. der Tänzerrolle erfasst. Ein solcher Positionsgeber 20 ist in Fig. 6 eingezeichnet. Für Positionsgeber, seien es Winkelgeber oder Weggeber, stehen dem Fachmann eine große Anzahl im Handel erhältlicher Produkte zur Verfügung, die teils berührungsfrei arbeiten und das Ist-Signal für den Regelverstärker 19 liefern.
  • Schließlich zeigt Fig. 7 die Ausbildung der Feder 14 unter Verwendung einer Magnetanordnung. Der Tänzerarm 7 ist um die Schwenkachse a' verschwenkbar und trägt an seinem freien Ende die Tänzerrolle 8. Soweit entspricht diese Ausführung jener nach Fig. 2, doch wird bei dieser Variante keine herkömmliche Zugfeder verwendet sondern eine Magnetanordnung, die bei diesem Beispiel aus einem ersten, auf dem Tänzerarm 7 sitzenden Permanentmagnet 27 und aus einem zweiten, ortsfest angeordneten Magnet 28 besteht. Die Polung der Magnete 27 und 28 ist hier so gewählt, dass eine abstoßende Kraft auf den Tänzerarm 7 wirkt, in der Zeichnung nach unten bzw. auf die Achse a' bezogen - gegen den Uhrzeigersinn. In Hinblick auf die prinzipiell mit dem Quadrat der Entfernung abnehmende Kraft der Magnetanordnung 27 - 28, deren Feldlinien angedeutet sind, ist es klar, dass einem Verschwenken des Tänzerarms 7 eine mit dem Verschwenken nach oben stark ansteigende Kraft entgegenwirkt. In den meisten Fällen ist eine solche stark nicht lineare "Feder"-Kennlinie erwünscht, was bereits weiter oben erwähnt wurde.
  • Als weiterer Vorteil der Magnetanordnung ist anzumerken, dass es keine "Kraftumkehr" wie bei einer mechanischen Federung gibt. Vor allem bei einer Blattfeder ändert die Kraft bei Durchgang der Federblätter durch seine Nulllage ihr Vorzeichen, was zu einem unerwünschten Schwingen um die Nulllage führen kann.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Regeln der Fadenspannung beim Aufwickeln band- oder fadenförmigen Gutes (4) auf einer Aufwickelmaschine, welche eine Anzahl von Spuleinheiten (13) aufweist, und bei jeder Spuleinheit das Spulgut über eine Tänzerrolle (8) einer auf einer von einem Motor (17) angetriebenen Spulspindel (2) sitzenden Spule (5) zugeführt wird,
    wobei die Position der gegen die Kraft einer Feder (14) versetzbaren Tänzerrolle (8) von einem Positionsgeber (20) erfasst wird,
    das Ausgangssignal (ia) des Positionsgebers als Istwertsignal und ein Referenzwert (sα)als Sollwertsignal einem Regelverstärker (19) zugeführt werden,
    und über das Ausgangssignal des Regelverstärkers der Motor so angesteuert wird, dass auf eine konstante Position der Tänzerrolle geregelt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei konstant gehaltener Vorspannung der Feder (14) zum Einstellen der Fadenspannung der Referenzwert (sα) von einer zentralen Rechen- und Steuereinheit (21) vorgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung über das Antriebsdrehmoment des Motors (17) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage eines die Tänzerrolle (8) tragenden Tänzerarms (7) mit Hilfe eines dessen Verschwenkung erfassenden, als Winkelgeber ausgebildeten Positionsgebers (20) erfasst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage einer an dem äußeren freien Ende einer Spiralfeder (14) angeordneten Tänzerrolle (8) mit Hilfe eines als Abstandsgeber ausgebildeten Positionsgebers (20) erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Feder (14) durch eine Magnetanordnung (27-28) erzeugt wird.
  6. Spuleinheit (13) für eine Aufwickelmaschine, zum Aufwickeln band- oder fadenförmigen Gutes, mit einer, von einem Motor (17) antreibbaren Spulspindel (2), einem Fadenführer (10)und einer Tänzerrolle (8), wobei die stationäre Spulspindel zur Aufnahme einer Spulhülse (3) eingerichtet ist, auf welche das über die Tänzerrolle und den Fadenführer geführte Spulgut (4) aufgewickelt wird,
    mit einem die Position der gegen die Kraft einer Feder (14) versetzbaren Tänzerrolle (8) erfassenden Positionsgeber (20), einem Regelverstärker (19) ,dem das Ausgangssignal (iα) des Positionsgebers als Istwertsignal und ein Referenzwert (sα) als Sollwertsignal zugeführt ist,
    wobei das Ausgangssignal des Regelverstärkers einem Motortreiber (18) so zugeführt ist, dass eine konstante Position der Tänzerrolle eingehalten wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorspannung der Feder (14) konstant gehalten ist und zum Einstellen der Fadenspannung jeder Spuleinheit (13) der Referenzwert (sα) von einer zentralen Regel- und Steuereinheit (21) der Aufwickelmaschine vorgebbar ist.
  7. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle (8) am äußeren Ende einer Spiralfeder sitzt(14), deren inneres Ende ortsfest ist.
  8. Spuleinheit (13) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (a") der Spiralfeder (14) im Wesentlichen mit der Schwenkachse (a) einer Fadenführereinheit (12) zusammenfällt.
  9. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle (8) am äußeren Ende einer einseitig eingespannten Blattfeder (14) sitzt.
  10. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) zur Beeinflussung ihrer Progression über ihre Länge eine unterschiedliche Materialstärke aufweist.
  11. Spuleinheit (13) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) als Blatt/Spiralfeder ausgebildet ist und zumindest über einen Abschnitt ihrer Länge einen in Längsrichtung konvergierenden Längsschlitz (24) aufweist.
  12. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle (8) am freien Ende eines Tänzerarms (7) sitzt.
  13. Spuleinheit (13) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) als Zugfeder ausgebildet ist und an einem zusätzlichen Hebelarm (16) des Tänzerarms (7) angreift.
  14. Spuleinheit (13) nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) durch eine Magnetanordnung (27-28) realisiert ist.
  15. Spuleinheit (13) nach einem Anspruch 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (27-28) einen ersten, auf dem Tänzerarm (7) angeordneten Permanentmagnet (27) sowie einen zweiten, ortsfest angeordneten Permanentmagnet (28) aufweist, wobei die Magnete (27, 28) im Sinne einer abstoßenden Kraft gepolt sind.
  16. Spuleinheit (13) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber (20) als die Lage des Tänzerarms (7) bei dessen Verschwenkung erfassender Winkelgeber ausgebildet ist.
  17. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber (20) als die Versetzung der Tänzerrolle (8) erfassender Abstandsgeber ausgebildet ist.
  18. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie der Federn (14) der Spuleinheiten in der zentralen Rechen- und Steuereinheit abgespeichert sind.
  19. Spuleinheit (13) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der auf die Tänzerrolle (8) wirkenden Kraft von deren Versetzung in der zentralen Rechen- und Steuereinheit (21) abgespeichert ist.
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