EP1656317A1 - Bobbin winding device - Google Patents

Abstract

A bobbin winding device for producing a bobbin by winding up a yarn or tape yarn onto a bobbin core comprises: a holding device (12) for holding and rotating a bobbin core (8) about a rotation axis (A); yarn pressing means (7) for pressing a yarn (1) or tape yarn against the peripheral surface of a bobbin (9) forming on the bobbin core (8), whereby the yarn pressing means can move in an essentially radial manner relative to the rotation axis (A); a traversing yarn guide (10), which is placed near the yarn pressing means (7) and which is provided for the to-and-fro movement of the yarn (1) or tape yarn along the rotation axis (A), and; yarn supporting means (14) for guiding the yarn, which is supplied to the bobbin or to the bobbin core, in an axially stationary manner relative to rotation axis (A). The yarn pressing means (7) can, together with the yarn supporting means (14), move in an essentially radial manner relative to the rotation axis (A) so that the distance (z) between the yarn pressing means (7) and the yarn supporting means (14) remains constant.

Description

Spulenwickelvorrichtung Coil winder

Die Erfindung betrifft eine Spulenwickelvorrichtung zur Erzeugung einer Spule durch Aufwickeln eines Fadens oder Bändchens auf einen Spulenkern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coil winding device for producing a coil by winding a thread or ribbon on a spool core, according to the preamble of claim 1.

Spulenwickelvorrichtungen dienen dazu, Fäden oder Bändchen auf einen Spulenkern, der meist zylindrische oder konische Form aufweist, zu einer Spule zu wickeln. Bei einer bekannten, in Fig. 1 in einer Prinzipskizze in Seitenansicht dargestellten Spulenwickelvorrichtung gelangt ein Faden 1 unmittelbar nach seiner Produktion zu einer ersten Umlenkrolle 2 der Spulenwickelvorrichtung. Von dort läuft der Faden 1 weiter zu einem so genannten „Tänzer" 3, das ist eine federvorgespannte, auslenkbare Umlenkrolle, und wird an dem Tänzer umgelenkt und gespannt. Vom Tänzer 3 läuft der Faden 1 weiter zu einer weiteren Umlenkrolle 4, und von dort zu einem Leitapparat 5. Der Leitapparat umfasst Faden-Umlenkmittel 6, die als Überlaufbügel ausgebildet sein können, sowie eine Anpresswalze 7, die den Faden 1 am Beginn eines Spulenwickelvorganges zunächst gegen die Umfangsfläche eines Spulenkerns 8 und dann, während sich eine Spule 9 aus dem zugeführten Faden aufbaut, gegen den Umfang der sich aufbauenden Spule 9 anpresst. Der Spulenkern 8 ist um eine Drehachse A drehbar. Auf dem Leitapparat 5 sitzt zwischen den Umlenkmitteln 6 und der Anpresswalze 7 ein Fadenführer 10, der den Faden axial über die Spule hin- und herbewegt und so für einen gleichmäßigen Aufbau der Spule gemäß einem vorgegebenen Wickelschema sorgt. Um bei anwachsendem Spulendurchmesser D einen gleichmäßigen Anpressdruck der Anpresswalze 7 an die Spule 9 beizubehalten, ist der Leitapparat 5 um eine Schwenkachse C schwenkbar und kann so den größer werdenden Spulendurchmesser ausgleichen. Der Pfeil p(D) stellt den Auslenkwinkel des Leitapparates 5 in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser D dar.Coil winding devices serve to wind threads or ribbons onto a spool core, which usually has a cylindrical or conical shape, into a spool. In a known coil winding apparatus shown in a schematic diagram in side view in FIG. 1, a thread 1 passes immediately after its production to a first deflection roller 2 of the coil winding apparatus. From there, the thread 1 continues to a so-called "dancer" 3, which is a spring-biased, deflectable deflection roller, and is deflected and tensioned on the dancer From the dancer 3, the thread 1 continues to another deflection roller 4, and from there to a nozzle 5. The nozzle comprises thread deflection means 6, which may be formed as overflow bracket, and a pressure roller 7, the thread 1 at the beginning of a coil winding operation first against the peripheral surface of a spool core 8 and then, while a coil 9 from the supplied yarn, presses against the circumference of the developing coil 9. The spool core 8 is rotatable about an axis of rotation A. On the nozzle 5 sits between the deflection means 6 and the pressure roller 7, a yarn guide 10, the thread axially over the coil hin- and moved so as to ensure a uniform construction of the coil according to a predetermined winding scheme To maintain eichmäßigen contact pressure of the pressure roller 7 to the coil 9, the nozzle 5 is pivotable about a pivot axis C and can compensate for the increasing coil diameter. The arrow p (D) represents the deflection angle of the distributor 5 as a function of the coil diameter D.

Die Spule 9 oder der Spulenkern 8 wird durch einen nicht dargestellten Motor mit einer Winkelgeschwindigkeit Ω angetrieben. Für die Qualität der Spulenwicklung ist die Spannung im Faden 1 während des Aufwickeins auf die Spule 9 entscheidend. Lässt die Spannung im Faden nach, so muss die Motordrehzahl erhöht werden, um die gewünschte Spannung wieder herzustellen. Zur Regelung der Motordrehzahl dient der Tänzer 3, der aufgrund seiner Federvorspannung auch selbst für einen gewissen Ausgleich der Fadenspannung sorgt. Sinkt der Tänzer 3 aufgrund einer geringer werdenden Spannung im Faden 1 ab, so bewirkt dies eine Erhöhung der Motordrehzahl. Steigt der Tänzer 3 aufgrund erhöhter Fadenspannung, so wird die Motordrehzahl verringert. Variationen in der Fadenspannung, die Motordrehzahländerungen notwendig machen, entstehen wenn der Spulendurchmesser D zunimmt oder wenn die Fadenproduktion und damit die Zufuhr des Fadens zur Spulenwickelvorrichtung schneller oder langsamer wird.The coil 9 or the spool core 8 is driven by a motor, not shown, with an angular velocity Ω. For the quality of the coil winding, the tension in the thread 1 during the winding on the coil 9 is crucial. If the tension in the thread decreases, the engine speed must be increased to restore the desired tension. To control the engine speed of the dancer 3, which also provides for a certain compensation of the thread tension due to its spring bias. If the dancer 3 drops due to a decreasing tension in the thread 1, this causes an increase in the engine speed. Increases the dancer 3 due to increased thread tension, the engine speed is reduced. Variations in the thread tension, which make engine speed changes necessary arise when the Spool diameter D increases or when the yarn production and thus the supply of the thread to the coil winding device is faster or slower.

Ein weiterer Grund für Schwankungen der Fadenspannung liegt in der axialen Bewegung des Fadenführers 10, wie anhand der perspektivischen Darstellung von Fig. 2 erklärt wird. Fig. 2 zeigt den Weg des Fadens 1 von der Umlenkrolle 4 über ein Umlenkmittel 6 in Form eines geraden Überlaufbügels, durch den Fadenführer 10 hindurch und über die Anpresswalze 7 auf die Spule 9. Wenn sich der Fadenführer 10 bei seiner axialen Hin- und Herbewegung an den axialen Enden der Spule 9 befindet, so wird der Faden 1 zum Spulenrand zugeführt und beschreibt dabei einen längeren Weg von der Umlenkrolle 4 zum Spulenrand, als wenn der Fadenführer 10 sich in der Mitte der Spule befindet und der Faden 1 dabei den Weg von der Umlenkrolle 4 zur Spulenmitte beschreibt (strichliert dargestellt). Durch den sich verkürzenden Fadenweg lockert sich der Faden in der Spulenmitte. Da im Allgemeinen die axiale Bewegung des Fadens mit einer relativ hohen Frequenz erfolgt, kann die dadurch hervorgerufene Fadenspannungsschwankung nicht mit einer Drehzahlregelung des Spuleή-Antriebsmotors ausgeglichen werden, da jeder Regler, wie z.B. ein PID-Regler, entweder zu langsam wäre oder unter solchen Bedingungen zum Aufschaukeln, d.h. instabilem Regel verhalten, neigen würde. Der Einfluss der am Spulenrand bzw. in Spulenmitte unterschiedlich langen Fadenwege auf die Fadenspannung konnte daher bisher nur durch einen möglichst großen Abstand zwischen der Umlenkrolle 4 und der Anpresswalze 7 in Grenzen gehalten werden. Bei einem größeren Abstand verringert sich der zwischen der Umlenkrolle 4 und den beiden Positionen des Fadens 1 an den Spulenrändern aufgespannte Winkel und damit auch der Faktor (Kosinus) der Längenänderung.Another reason for variations in the yarn tension is the axial movement of the yarn guide 10, as explained with reference to the perspective view of FIG. 2. Fig. 2 shows the path of the thread 1 of the guide roller 4 via a deflection means 6 in the form of a straight overflow bracket, through the yarn guide 10 and through the pressure roller 7 on the spool 9. When the yarn guide 10 in its axial reciprocation is located at the axial ends of the coil 9, the yarn 1 is fed to the coil edge, describing a longer path from the guide roller 4 to the coil edge, as if the yarn guide 10 is in the middle of the coil and the yarn 1 while the way the deflection roller 4 to the coil center describes (dashed lines). Due to the shortening thread path, the thread loosens in the center of the coil. Since, in general, the axial movement of the yarn occurs at a relatively high frequency, the yarn tension variation caused thereby can not be compensated for by a speed control of the bobbin drive motor, since any controller, such as e.g. a PID controller, either too slow or under such rocking conditions, i. behavior would tend to be unstable. The influence of the coil edge or in the center of the coil of different lengths of thread paths on the thread tension could therefore previously be kept within limits only by the largest possible distance between the guide roller 4 and the pressure roller 7. At a greater distance reduces the spanned between the guide roller 4 and the two positions of the thread 1 at the coil edges angle and thus also the factor (cosine) of the change in length.

Nun wieder auf die Darstellung von Fig. 1 Bezug nehmend erkennt man, dass sich in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser D die Fadenweglänge x(p) zwischen der ortsfesten Umlenkrolle 4 und dem auf dem Leitapparat 5 befestigten Umlenkmittel 6 ändert, da die Zunahme des Spulendurchmessers zu einer Auslenkung des Leitapparates 5 in Richtung der Umlenkrolle 4 führt. Ebenso ändert sich mit der Auslenkung des Leitapparates 5 der Abstand z(p) zwischen der auf dem Leitapparat 5 angeordneten Anpresswalze 7 und der ortsfesten Umlenkrolle 4. Der Abstand y zwischen der Anpresswalze 7 und dem Umlenkmittel 6 bleibt unabhängig von der Auslenkung des Leitapparates 5 konstant.Referring back to the illustration of FIG. 1, it can be seen that, depending on the coil diameter D, the yarn path length x (p) between the stationary deflection roller 4 and the deflecting means 6 fastened on the guide apparatus 5 changes, since the increase in the coil diameter to one Deflection of the nozzle 5 in the direction of the guide roller 4 leads. Likewise, the distance z (p) between the pressure roller 7 arranged on the distributor 5 and the stationary deflection roller 4 changes with the deflection of the distributor 5. The distance y between the pressure roller 7 and the deflection means 6 remains constant independently of the deflection of the distributor 5 ,

Die Auswirkungen falscher Fadenspannungen auf die Spulenqualität sind enorm. An dieser Stelle soll nicht detailliert auf die Wahl der Fadenspannung beim Wickeln eingegangen werden, allgemein kann man jedoch sagen, dass eine falsche Fadenspannung und im Besonderen eine variierende Spannung des Fadens zwischen Spulenrand und Spulenmitte dazu führt, dass der Faden vom Rand der Spule herunterfällt, wie in Fig. 3 dargestellt. Man erkennt aus Fig. 3, dass der Faden 1 vom Rand der Spule 9 auf den Spulenkern 8 heruntergefallen ist und sich in weiterer Folge um den Spulenkern wickeln würde. Dieses Herunterfallen des Fadens kann sich bereits beim Herstellungsvorgang der Spule auf die Produktionsleistung auswirken und zu Maschinenstopps führen, oder aber bei der späteren Verwendung der Spule, zum Beispiel beim Verweben des Fadens, und dabei zu Maschinenstopps oder Maschinenbeschädigung führen.The effects of incorrect thread tension on the package quality are enormous. At this point, should not be discussed in detail on the choice of thread tension during winding, but in general one can say that an incorrect thread tension and in the Specifically, a varying tension of the thread between the spool edge and the spool center causes the thread to fall off the edge of the spool as shown in FIG. It can be seen from Fig. 3 that the thread 1 has dropped from the edge of the spool 9 on the spool core 8 and would wrap around the spool core as a result. This dropping of the thread can already affect the production performance of the bobbin in the production process and lead to machine stops, or in the subsequent use of the coil, for example when weaving the thread, and thereby lead to machine stops or machine damage.

Dass der Faden nicht herunterfällt, ist somit eines der wichtigsten Merkmale einer Spule. Es war jedoch bei den bekannten Spulenwickelvorrichtungen schwierig, dieses Kriterium in befriedigender Weise zu erfüllen. Insbesondere war es aufgrund der hohen Wickelfrequenz nicht möglich, die schwankenden Fadenspannungen zwischen Spulenrand und Spulenmitte durch Motor-Regelsysteme zu kompensieren.That the thread does not fall down is thus one of the most important features of a spool. However, it has been difficult to satisfy this criterion satisfactorily with the known coil winding apparatuses. In particular, it was not possible due to the high winding frequency, to compensate for the fluctuating thread tensions between the coil edge and coil center by motor control systems.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Spulenwickelvorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend angegebenen Nachteile vermieden sind und mit der Spulen von wesentlich erhöhter Qualität gewickelt werden können.The invention has therefore set itself the task of creating a coil winding device in which the above-mentioned disadvantages are avoided and can be wound with the coils of substantially increased quality.

Die erfindungsgemäße Spulenwickelvorrichtung zur Erzeugung einer Spule durch Aufwickeln eines Fadens oder Bändchens auf einen Spulenkern umfasst eine Halterung zum Halten und Drehen eines Spulenkerns um eine Drehachse, Fadenanpressmittel zum Anpressen eines Fadens oder Bändchens an die Umfangsfläche einer sich auf dem Spulenkern bildenden Spule, wobei die Fadenanpressmittel im wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse beweglich sind, wobei die Fadenanpressmittel vorzugsweise als Anpresswalze mit einer parallel zur Drehachse ausgerichteten Längsachse ausgebildet sind, einen nahe den Fadenanpressmitteln angeordneten Changier-Fadenführer zur Hin- und Herbewegung des Fadens oder Bändchens entlang der Drehachse, und Fadenstützmittel, um den zur Spule zugefuhrten Faden axial ortsfest in Bezug auf die Drehachse zu führen. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass die Fadenanpressmittel gemeinsam mit den Fadenstützmitteln im wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse beweglich sind, so dass der Abstand zwischen den Fadenanpressmitteln und den Fadenstützmitteln konstant bleibt. Durch diese Maßnahme wird der Einfluss des beim Wickeln zunehmenden Spulendurchmessers auf die Fadenspannung ausgeschaltet.The coil winding device according to the invention for producing a bobbin by winding a thread or ribbon on a bobbin comprises a holder for holding and rotating a bobbin about an axis of rotation, Fadenanpressmittel for pressing a thread or ribbon to the peripheral surface of a forming on the bobbin coil, the Fadenanpressmittel are substantially radially movable with respect to the axis of rotation, wherein the Fadenanpressmittel are preferably designed as a pressure roller with a longitudinal axis aligned parallel to the axis of rotation, a near the Fadenanpressmitteln arranged traversing yarn guide for reciprocating the thread or ribbon along the axis of rotation, and thread support means to guide the yarn fed to the spool axially stationary with respect to the axis of rotation. The solution according to the invention is that the Fadenanpressmittel are movable together with the yarn support means substantially radially with respect to the axis of rotation, so that the distance between the Fadenanpressmitteln and the yarn support means remains constant. By this measure, the influence of the increasing coil diameter during winding is switched to the thread tension.

Es sei erwähnt, dass in der nachfolgenden Beschreibung zumeist der Begriff „Faden" verwendet wird. Dieser ist allerdings im Kontext so zu verstehen, dass er auch Bändchen umfasst. Als Ausführungsbeispiel eines Bändchens sei ein verstrecktes, ein- oder mehrschichtiges Kunststoffbändchen genannt.It should be noted that the term "thread" is used in the following description, but in the context it should be understood that it also includes tapes includes. As an embodiment of a ribbon is a stretched, single or multi-layer plastic tape called.

Es sei weiters erwähnt, dass der Spulenkern zumeist ein Element aus Karton, Kunststoff oder Metall ist, das an einer drehbaren Halterung befestigt wird und einen Träger für den aufzuspulenden Faden bildet. In manchen Anwendungen kann jedoch die Halterung als Spindel ausgebildet sein, auf die der Faden unmittelbar aufgespult und nach Fertigstellung der Spule diese von der Spindel abgezogen wird. Bei solchen Anwendungen bezieht sich der Begriff Spulenkern, wie hierin verwendet, auf die Spindel.It should be further noted that the bobbin is usually an element of cardboard, plastic or metal, which is attached to a rotatable support and forms a support for the aufzuspulenden thread. In some applications, however, the holder may be formed as a spindle on which the thread is wound directly and after completion of the coil, this is withdrawn from the spindle. In such applications, the term coil core as used herein refers to the spindle.

Obwohl es denkbar ist, den Changier-Fadenführer ohne weitere Fadenstützung zwischen den Fadenanpressmitteln und den Fadenstützmitteln anzuordnen, ist es aufgrund einer ruhigeren Zufuhrung des Fadens auf die Spule bevorzugt, wenn zwischen den Fadenanpressmitteln und den Fadenstützmitteln zumindest ein Fadenumlenkmittel angeordnet ist, das gemeinsam mit den Fadenanpressmitteln und den Fadenstützmitteln radial in Bezug auf die Drehachse beweglich ist. Dabei kann das Fadenumlenkmittel als Fadenwegausgleichsmittel ausgebildet sein, das den unterschiedlich langen Fadenweg vom Fadenstützmittel zum Fadenanpressmittel zwischen dem Spulenrand und der Spulenmitte ausgleicht, wie weiter unten näher erläutert wird. In einer sehr robusten und zuverlässigen Ausfuhrungsform ist das Fadenwegausgleichsmittel als in einem vorgegebenen Radius gekrümmter Überlaufbügel ausgebildet. Nach dem Stand der Technik konnte die Ausbildung des Fadenwegausgleichsmittels als kreisbogenförmiger Überlaufbügel nur für einen bestimmten Durchmesser der Spule optimiert werden, bei dem Radius des Überlaufbügels auf den Abstand zwischen dem Fadenstützmittel und dem Überlaufbügel abgestimmt war, wogegen bei Über- oder Unterschreiten dieses bestimmten Spulendurchmessers weiterhin unterschiedlich lange Fadenwege an Spulenrand und Spulenmitte gegeben waren. Erfindungsgemäß bleibt der Abstand zwischen Fadenstützmittel und Überlaufbügel unabhängig vom jeweiligen Durchmesser unverändert, so dass mit einem kreisbogenförmigen Überlaufbügel, dessen Radius auf die Summe der Fadenwege vom Fadenstützmittel zum Überlaufbügel und weiter zum Fadenanpressmittel abgestimmt ist, ein perfekter Fadenwegausgleich zwischen Spulenrand und Spulenmitte für alle Spulendurchmesser erzielt werden kann.Although it is conceivable to arrange the traversing yarn guide without further thread support between the Fadenanpressmitteln and the thread support means, it is preferred due to a calmer feeding the thread to the coil when at least one Fadenumlenkmittel is arranged between the Fadenanpressmitteln and the thread support means, which together with the Fadenanpressmitteln and the thread support means is radially movable with respect to the axis of rotation. In this case, the Fadenumlenkmittel may be formed as Fadenwegausgleichsmittel, which compensates for the different length of thread from the thread support means for Fadenanpressmittel between the coil edge and the coil center, as will be explained in more detail below. In a very robust and reliable embodiment, the thread path compensation means is designed as a curved radius overflow bracket in a predetermined radius. According to the prior art, the formation of the Fadenwegausgleichsmittels could be optimized as a circular arc overflow bracket only for a certain diameter of the coil, was tuned at the radius of the overflow bracket to the distance between the yarn support means and the overflow bracket, while continuing to exceed or fall below this particular coil diameter different lengths of thread paths were given to the coil edge and coil center. According to the invention the distance between the thread support means and overflow bar remains unchanged regardless of the diameter, so that achieved with a circular arc overflow bracket whose radius is tuned to the sum of the thread paths from the thread support means to overflow bar and on to Fadenanpressmittel, perfect Fadenwegausgleich between coil edge and coil center for all coil diameter can be.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenwickelvomchtung sind die Fadenanpressmittel, die Fadenstützmittel und gegebenenfalls auch die Fadenumlenlαnittel um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar, die parallel zur Drehachse der Spule verläuft. In einer mechanisch sehr stabilen und kompakten Ausführungsform sind die Fadenanpressmittel, die Fadenstützmittel und gegebenenfalls die Fadenumlenkmittel in einen Leitapparat integriert sind, der um die genannte Schwenkachse schwenkbar ist.In a preferred embodiment of the invention Spulenwickelvomchtung the Fadenanpressmittel, the thread support means and optionally also the Fadenumlenlαnittel are pivotable about a common pivot axis which is parallel to the axis of rotation of the coil. In a mechanically very stable and compact Embodiment are the Fadenanpressmittel, the thread support means and optionally the Fadenumlenkmittel are integrated into a nozzle, which is pivotable about said pivot axis.

Hohe konstruktive Zuverlässigkeit der Spulenwickelvorrichtung wird erzielt, wenn die Fadenstützmittel als Rolle oder Öse ausgebildet sind. In einer sehr robusten Ausführungsform der Erfindung ist das Fadenumlenkmittel als Überlaufbügel ausgebildet.High constructive reliability of the coil winding apparatus is achieved when the thread support means are formed as a roll or eyelet. In a very robust embodiment of the invention, the Fadenumlenkmittel is designed as an overflow bracket.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung ist stromaufwärts vom Fadenstützmittel ein Fadenspannungssensor angeordnet. Anders als bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik unterliegt dieser Fadenspannungssensor jedoch keinen durch unterschiedliche Spulendurchmesser bedingten raschen Schwankungen der Fadenspannung, so dass sein Ausgangssignal mit hoher Verlässlichkeit für Fadenspannungsregelungen herangezogen werden kann.In a preferred embodiment of the coil winding device according to the invention, a yarn tension sensor is arranged upstream of the thread support means. However, unlike the prior art devices, this yarn tension sensor is not subject to rapid variations in yarn tension due to different bobbin diameters, so that its output can be used with high reliability for yarn tension control.

In einer ersten, mechanisch einfachen Ausführungsform ist der Fadenspannungssensor ortsfest angeordnet. Konstruktionsbedingt würde sich bei dieser Ausführungsform der Umlenkwinkel des Fadens am Fadenspannungssensor verändern, was auf die Positionsveränderung des Fadenstützmittels bei anwachsendem Spulendurchmesser zurückzuführen ist. Dadurch könnten die Messergebnisse des Fadenspannungssensors geringfügig verfälscht werden. Um diesem möglichen Nachteil abzuhelfen, kann in einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Fadenstützmittel und dem Fadenspannungssensor ein ortsfestes Fadenumlenkmittel angeordnet werden.In a first, mechanically simple embodiment of the yarn tension sensor is arranged stationary. Due to the design, the deflection angle of the thread on the thread tension sensor would change in this embodiment, which is due to the change in position of the thread support means with increasing coil diameter. As a result, the measurement results of the yarn tension sensor could be slightly falsified. To remedy this possible disadvantage, in one embodiment of the invention, a stationary Fadenumlenkmittel can be arranged between the yarn support means and the yarn tension sensor.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Fadenspannungssensor gemeinsam mit den Fadenstützmitteln beweglich angeordnet, so dass der Abstand dazwischen konstant bleibt. Bei dieser Ausführungsform tritt das oben erwähnte Problem eines variierenden Umlenkwinkels des Fadens am Fadenspannungssensor nicht auf.In an alternative embodiment, the yarn tension sensor is movably arranged together with the yarn support means so that the distance therebetween remains constant. In this embodiment, the above-mentioned problem of varying the deflection angle of the yarn at the yarn tension sensor does not occur.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Fadenspannungssensor einen Kragarm mit einem Dehnungsmessstreifen, wobei der Kragarm ein Fadenumlenkmittel trägt, das vorzugsweise eine Umlenkung des Fadens oder Bändchens um 150 bis 180° bewirkt.In a preferred embodiment of the invention, the thread tension sensor comprises a cantilever arm with a strain gauge, wherein the cantilever carries a Fadenumlenkmittel, which preferably causes a deflection of the thread or ribbon by 150 to 180 °.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verhinderung variierender Weglängen des Fadens beim Aufwickeln auf die Spule und der dadurch bedingten Verhinderung von Fadenspannungsschwankungen hoher Frequenz ist es möglich geworden, die Ausgangssignale des Fadenspannungssensors für eine Spulenmotorregelung zu verwenden. Dazu werden die für die Fadenspannung repräsentativen Ausgangssignale des Fadenspannungssensors einem Regler, vorzugsweise einem PID-Regler, als Eingangssignale zugeführt, welcher Regler in Abhängigkeit von den Eingangssignalen und einem Referenzsignal die Drehgeschwindigkeit des Spulenantriebsmotors steuert. Mithilfe der elektronischen Regelung lässt sich die Qualität der Spulen wesentlich verbessern. Der Antriebsmotor dreht vorzugsweise die Halterung des Spulenkerns oder das Fadenanpressmittel .The inventive measures to prevent varying path lengths of the thread when winding on the coil and the consequent prevention of high voltage thread tension fluctuations, it has become possible to use the output signals of the thread tension sensor for a coil motor control. For this purpose, the output signals of the yarn tension sensor representative of the yarn tension are fed to a controller, preferably a PID controller, as input signals, which controller controls the rotational speed of the coil drive motor in dependence on the input signals and a reference signal. Electronic control can significantly improve the quality of the coils. The drive motor preferably rotates the holder of the spool core or the Fadenanpressmittel.

Die Erfindung wird nun anhand von nicht einschränkenden Ausführungsformen unterThe invention will now be described by way of non-limiting embodiments

Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Referring to the drawings explained in more detail. In the drawings show:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer bekannten Spulenwickelvorrichtung;Fig. 1 is a schematic diagram of a known coil winding device;

Fig. 2 einen Fadenumlenk- und -anpressmechanismus bei der bekanntenFig. 2 is a Fadenumlenk- and -anpressmechanismus in the known

Spulenwickelvorrichtung;Coil winder;

Fig.3 die Auswirkungen falscher Fadenspannung bei Herstellung einer Spule; die Figuren 4A und 4B schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen3 shows the effects of incorrect thread tension when producing a coil; FIGS. 4A and 4B schematically show a first embodiment of the invention

Spulenwickelvorrichtung bei verschiedenen Spulendurchmessern;Coil winding apparatus with different coil diameters;

Fig. 5 ein Fadenwegausgleichsmittel als Teil einer erfindungsgemäßenFig. 5 is a thread path compensating means as part of an inventive

Spulenwickelvorrichtung;Coil winder;

Fig. 6 die Wirksamkeit des Fadenwegausgleichsmittels von Fig. 5 im Vergleich mit einem geraden Überlaufbügel;Fig. 6 shows the effectiveness of the thread path compensating means of Fig. 5 in comparison with a straight overflow bar;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer elektronischen Motorregelung in der erfϊndungsgemäßenFig. 7 is a block diagram of an electronic engine control in the erfϊndungsgemäßen

Spulenwickelvorrichtung;Coil winder;

Fig. 8 einen Fadenspannungsregler bei der erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung in der Perspektive;8 shows a thread tension regulator in the case of the coil winding device according to the invention in perspective;

Fig. 9 die geometrischen Zusammenhänge der Spulenwickelvorrichtung von Fig. 4B;FIG. 9 shows the geometric relationships of the coil winding device of FIG. 4B; FIG.

Fig. 10 die geometrische Winkelkorrektur der Umlenkrollen an der10 shows the geometric angle correction of the pulleys on the

Spulenwickelvorrichtung;Coil winder;

Fig. 11 ein Diagramm der Fadenkraft in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser;11 shows a diagram of the thread force as a function of the bobbin diameter;

Fig. 12 die geometrischen Zusammenhänge einer weiteren Ausfuhrungsform einerFig. 12 shows the geometric relationships of another embodiment of a

Spulenwickelvorrichtung;Coil winder;

Fig. 13 die geometrische Winkelkorrektur der Umlenkrollen an der Spulenwickelvorrichtung von Fig. 12;FIG. 13 shows the geometric angle correction of the deflection rollers on the coil winding device of FIG. 12; FIG.

Fig. 14 ein Diagramm der Fadenkraft in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser bei derFig. 14 is a diagram of the thread force as a function of the coil diameter in the

Ausführungsform von Fig. 12;Embodiment of Fig. 12;

Fig. 15 die geometrischen Zusammenhänge einer weiteren Ausführungsform einerFig. 15 shows the geometric relationships of another embodiment of a

Spulenwickelvorrichtung ; Fig. 16 ein Diagramm der Fadenkraft in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser bei der Ausführungsform von Fig. 15.Coil winding device; 16 shows a diagram of the thread force as a function of the coil diameter in the embodiment of FIG. 15.

In Fig. 4A ist schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung dargestellt, die eine Weiterentwicklung der bekannten Spulenwickelvorrichtung nach Fig. 1 ist. Ein Faden 1 oder Bändchen gelangt unmittelbar nach seiner Produktion zu einer ersten Umlenkrolle 2 der Spulenwickelvorrichtung. Von dort läuft der Faden 1 weiter zu einem Fadenspannungssensor 13, der mit einer Umlenkrolle ausgestattet ist. Eine Ausführungsform dieses Fadenspannungssensors 13 wird weiter unten ausführlich beschrieben. Vom Fadenspannungssensor 13 läuft der Faden 1 weiter zu einem Fadenstützmittel 14, das als eine an einem Kragarm 15a eines Leitapparates 15 drehbar befestigte Umlenkrolle ausgebildet sein kann. Der Leitapparat 15 umfasst weiters Faden- Umlenkmittel 6, die - wie in diesem Ausführungsbeispiel - als gerader Überlaufbügel ausgebildet sein können, sowie eine Anpresswalze 7, die den Faden 1 am Beginn eines Spulenwickelvorganges zunächst gegen die Umfangsfläche eines Spulenkerns 8 und dann, während sich eine Spule 9 aus dem zugeführten Faden aufbaut, gegen den Umfang der sich aufbauenden Spule 9 anpresst. Der Spulenkern 8 ist um die Drehachse A drehbar. Auf dem Leitapparat 15 sitzt zwischen den Umlenkmitteln 6 und der Anpresswalze 7 ein Changier- Fadenfuhrer 10, der den Faden axial über die Spule hin- und herbewegt und so für einen gleichmäßigen Aufbau der Spule gemäß einem vorgegebenen Wickelschema sorgt. Um bei anwachsendem Spulendurchmesser D einen gleichmäßigen Anpressdruck der Anpresswalze 7 an die Spule 9 beizubehalten, ist der Leitapparat 5 um eine Schwenkachse C schwenkbar und kann so den größer werdenden Spulendurchmesser ausgleichen. Der Pfeil p(D) stellt den Auslenkwinkel des Leitapparates 5 in Abhängigkeit des Spulendurchmessers D dar.FIG. 4A schematically shows a first embodiment of the coil winding device according to the invention, which is a further development of the known coil winding device according to FIG. A thread 1 or ribbon passes immediately after its production to a first guide roller 2 of the coil winding device. From there, the thread 1 continues to a thread tension sensor 13, which is equipped with a deflection roller. An embodiment of this yarn tension sensor 13 will be described below in detail. From the yarn tension sensor 13, the yarn 1 continues to run to a yarn support means 14, which may be formed as a deflecting roller rotatably mounted on a cantilever 15a of a nozzle 15. The nozzle 15 further comprises thread deflecting means 6, which - as in this embodiment - may be formed as a straight overflow bracket, and a pressure roller 7, the thread 1 at the beginning of a coil winding operation first against the peripheral surface of a spool core 8 and then while a Coil 9 builds up from the supplied yarn, presses against the circumference of the developing coil 9. The spool core 8 is rotatable about the axis of rotation A. On the diffuser 15 sits between the deflection means 6 and the pressure roller 7, a traversing yarn guide 10, which moves the yarn back and forth axially over the coil and thus ensures a uniform structure of the coil according to a predetermined winding scheme. In order to maintain a uniform contact pressure of the pressure roller 7 to the coil 9 with increasing coil diameter D, the nozzle 5 is pivotable about a pivot axis C and can thus compensate for the increasing coil diameter. The arrow p (D) represents the deflection angle of the distributor 5 as a function of the coil diameter D.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, das Fadenstützmittel 14 über den Kragarm 15a in den Leitapparat 15 zu integrieren, bleibt im Gegensatz zur Spulenwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik der Abstand x zwischen dem Fadenstützmittel 14 und dem Umlenkmittel 6 sowie der Abstand z zwischen dem Fadenstützmittel 14 und dem Fadenanpressmittel 7 unabhängig vom momentanen Durchmesser D der Spule 9 und unabhängig vom momentanen Auslenkwinkel p(D) des Leitapparates 15 konstant. Dies ist am besten im Vergleich der Fig. 4A, bei der die Spule 9 noch einen geringen Durchmesser D aufweist, mit der Fig. 4B zu sehen, wobei die Fig. 4B die erfindungsgemäße Spulenwickelvorrichtung von Fig. 4A in einem späteren Stadium des Spulenwickelvorgangs zeigt, bei dem der Spulendurchmesser bereits beträchtlich zugenommen hat und somit der Leitapparat um einen größeren Winkel p(D) verschwenkt ist. Wie man sieht, bleibt aber unabhängig vom Auslenkwinkel des Leitapparates das zwischen Fadenstützmittel 14, Umlenkmittel 6 und Fadenanpressmittel 7 aufgespannte Dreieck mit den Seiten x - y - z konstant. Somit wurde erfolgreich der Einfluss des sich verändernden Spulendurchmessers auf die Fadenspannung ausgeschaltet.By the inventive measure to integrate the thread support means 14 via the cantilever 15a in the nozzle 15, in contrast to the coil winding device according to the prior art, the distance x between the thread support means 14 and the deflection means 6 and the distance z between the thread support means 14 and Fadenanpressmittel 7 regardless of the current diameter D of the coil 9 and independent of the instantaneous deflection angle p (D) of the nozzle 15 constant. This is best seen in comparison with FIG. 4A, in which the coil 9 still has a small diameter D, with FIG. 4B, wherein FIG. 4B shows the coil winding device according to the invention of FIG. 4A at a later stage of the coil winding operation in which the coil diameter has already increased considerably and thus the distributor is pivoted by a larger angle p (D). As you can see, but regardless of the deflection angle of the distributor between the thread support means 14, Deflection means 6 and Fadenanpressmittel 7 spanned triangle with the sides x - y - z constant. Thus, the influence of the changing coil diameter on the thread tension was successfully eliminated.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung gemäß den Figuren 4A und 4B mit einem als gerader Überlaufbügel ausgebildeten Fadenumlenkmittel 6 weist allerdings nach wie vor die oben anhand der Fig. 2 beschriebene Abhängigkeit der Fadenweglänge von der Position des Fadens an Spulenmitte oder Spulenrand auf. Um diesen Einfluss gering zu halten ist ein großer Abstand x zwischen Fadenstützmittel 14 und Fadenumlenkmittel 6 bzw. ein großer Abstand z zwischen Fadenstützmittel 14 und Fadenanpressmittel 7 erforderlich.However, the embodiment of the coil winding device according to the invention according to FIGS. 4A and 4B with a thread deflection means 6 designed as a straight overflow bow still has the dependence of the thread path length described above with reference to FIG. 2 on the position of the thread at the center of the coil or coil edge. In order to minimize this influence, a large distance x between the thread support means 14 and the thread deflection means 6 or a large distance z between the thread support means 14 and the thread pressing means 7 is required.

Eine Möglichkeit, die unterschiedlichen Fadenweglängen an Spulenrand und Spulenmitte vollständig zu kompensieren, ist in Fig. 5 in der Perspektive dargestellt und beruht auf der Ausbildung des Fadenumlenkmittels als Fadenwegausgleichsmittel in Form eines gekrümmten Überlaufbügels 16, wobei der Radius der Krümmung des Überlaufbügels der Länge L des Fadens 1 zwischen Fadenstützmittel 14 und Überlaufbügel 16 entspricht. Wäre bei der Ausführungsform der Figuren 4A und 4B anstelle des geraden Überlaufbügels 6 ein gekrümmter Überlaufbügel eingebaut, so würde die Summe der Abstände x und y in jedem Auslenkungspunkt des Fadens in Bezug auf die Spulenachse konstant sein, wogegen der Abstand y zu den Spulenrändern hin geringer würde. Die Wirksamkeit dieser Fadenlängenkompensation ist in Fig. 6 im Vergleich zwischen einem geraden Überlaufbügel 6 und einem gekrümmten Überlaufbügel 16 dargestellt. Man erkennt, dass bei geradem Überlaufbügel 6 der Fadenweg in Spulenmitte um die Strecke Ll über den Überlaufbügel hinausragt. Dies fuhrt zu einem Nachlassen der Fadenspannung jedes Mal, wenn sich der Faden in Spulenmitte befindet. Obwohl die Ausbildung des Fadenumlenkmittels als gekrümmter Überlaufbügel 16 an sich bekannt ist, erlangt diese Maßnahme erst durch die vorliegende Erfindung, bei der der Abstand zwischen Fadenstützmittel 14 und Überlaufbügel 16 unabhängig vom Spulendurchmesser konstant bleibt, ihre volle Wirkung. Nach dem Stand der Technik war es nur möglich, den Krümmungsradius des Überlaufbügels für einen einzigen Spulendurchmesser zu optimieren, so dass bei jedem davon abweichenden Spulendurchmesser weiterhin Weglängenunterschiede des Fadens zwischen Spulenrand und Spulenmitte bestanden.One way to fully compensate for the different Fadenweglängen at the coil edge and coil center is shown in Fig. 5 in perspective and is based on the formation of Fadenumlenkmittels as Fadenwegausgleichsmittel in the form of a curved overflow bar 16, wherein the radius of curvature of the overflow bar of the length L of Thread 1 between thread support means 14 and overflow bracket 16 corresponds. If, in the embodiment of FIGS. 4A and 4B, a curved overflow bar were installed instead of the straight overflow bar 6, the sum of the distances x and y in each deflection point of the thread would be constant with respect to the coil axis, whereas the distance y would be smaller towards the coil edges would. The effectiveness of this thread length compensation is shown in Fig. 6 in comparison between a straight overflow bracket 6 and a curved overflow bracket 16. It can be seen that in the case of a straight overflow bar 6, the thread path in the center of the coil projects beyond the overflow bar by the distance L1. This leads to a decrease in the thread tension each time the thread is in the center of the coil. Although the formation of the Fadenumlenkmittels is known as a curved overflow bracket 16 per se, this measure obtains only by the present invention, in which the distance between the thread support means 14 and overflow bar 16 regardless of the bobbin diameter remains constant, its full effect. In the prior art, it was only possible to optimize the radius of curvature of the overflow bar for a single bobbin diameter, so that at each deviating bobbin diameter there were further path length differences of the thread between the bobbin edge and bobbin center.

Nun wieder auf die Darstellung von Fig. 5 Bezug nehmend ist darin schematisch ein Motor 11 dargestellt, der eine Spulenkernhalterung 12 in Form einer Spindel antreibt und dadurch die Spule 9 mit der Winkelgeschwindigkeit Ω dreht. Wie eingangs erwähnt, ist für die Qualität der Spulenwicklung die Spannung im Faden 1 während des Aufwickeins auf die Spule 9 entscheidend. Lässt die Spannung im Faden nach, so muss die Motordrehzahl erhöht werden, um die gewünschte Spannung wieder herzustellen, bei steigender Spannung muss die Motordrehzahl verringert werden. Da durch die Erfindung die Schwankungen hoher Frequenz der Fadenspam ung beim Hin- und Herbewegen des Changier-Fadenführers 10 weitgehend oder vollständig eliminiert wurden, ist es somit erstmals möglich, eine elektronische Regelungsschaltung zur Regelung der Motordrehzahl zu verwenden, ohne dass diese Regelungsschaltung zum Schwingen neigen würde. Die gewünschte Fadenspannung kann durch die elektronische Regelung wesentlich exakter eingestellt werden als nach dem Stand der Technik, wo dies mechanisch über eine Federvorspannung an einem Tänzer realisiert wurde. Der elektronische Regelungskreis ist schematisch im Blockschaltbild von Fig. 7 dargestellt. Dabei dreht der Motor 11 über die Spulenkernhalterung 12 die Spule 9 und erzeugt damit in dem auf die Spule 9 aufgewickelten Faden 1 eine bestimmte Fadenspannung, die vom Fadenspannungssensor 13 abgegriffen und als elektrisches Signal TS einer Regelschaltung 17 zugeführt wird. Die Regelschaltung 17 kann vorteilhaft als PI-Regler oder PID-Regler ausgebildet sein. Stellt die Regelschaltung 17 fest, dass die momentane Fadenspannung von einem Sollwert Ref abweicht, so erzeugt (oder verändert) sie ein Ausgangssignal OS, das auf einen Motortreiber 18 wirkt, um die Drehzahl des Motors 11 zu verstellen, damit die Fadenspannung auf den Sollwert gebracht wird. Der Motortreiber 18 kann je nach Ausführung des Motors 11 beispielsweise als statischer Frequenzumrichter ausgebildet sein.Referring again to the illustration of Fig. 5, there is schematically illustrated a motor 11 which drives a bobbin holder 12 in the form of a spindle and thereby rotates the bobbin 9 at the angular velocity Ω. As mentioned above, the tension in the yarn 1 during the winding on the coil 9 is crucial for the quality of the coil winding. If the tension in the thread decreases, the engine speed must be increased in order to restore the desired tension; with increasing tension, the engine speed must be reduced. As a result of the invention, the fluctuations of high frequency of the thread sphagnum were largely or completely eliminated during reciprocation of the traversing yarn guide 10, it is thus possible for the first time to use an electronic control circuit for controlling the engine speed, without this control circuit tend to oscillate would. The desired thread tension can be set much more accurately by the electronic control than in the prior art, where this was realized mechanically via a spring bias on a dancer. The electronic control circuit is shown schematically in the block diagram of FIG. 7. In this case, the motor 11 rotates about the bobbin holder 12, the coil 9 and thus generates in the wound on the coil 9 thread 1 a certain thread tension, which is tapped by the yarn tension sensor 13 and fed to a control circuit 17 as an electrical signal TS. The control circuit 17 may advantageously be designed as a PI controller or PID controller. If the control circuit 17 determines that the instantaneous yarn tension deviates from a setpoint Ref, it generates (or changes) an output signal OS which acts on a motor driver 18 to adjust the speed of the motor 11 to bring the yarn tension to the setpoint becomes. The motor driver 18 may be formed, for example, as a static frequency converter depending on the design of the motor 11.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform des Fadenspannungssensors 13 im Detail dargestellt. Der Fadenspannungssensor 13 umfasst eine Umlenkrolle 13 a, die am freien Ende eines Auslegers (Kragarms) 13b positioniert ist. Das andere Ende des Auslegers ist an einem Träger 19 fix montiert. Etwa auf halber Länge des Auslegers 13b ist ein Dehnungsmessstreifen (DMS) 13c angebracht, der die Spannung des Fadens 1, der um die Rolle 13a läuft, ständig misst. Genauer gesagt misst der Dehnungsmessstreifen 13c die durch die Fadenspannung ausgeübte Dehnung oder Stauchung des Auslegers 13b. Das vom Dehnungsmessstreifen erzeugte Messsignal wird in weiterer Folge zur Drehzahlregelung herangezogen, wie oben erklärt wurde. Die Zugkraft des Fadens 1, die auf die Umlenkrolle 13a wirkt, hängt vom Winkel des zu- und ablaufenden Fadenendes zur DMS-Messrichtung ab. Je nach konstruktiver Ausführung ändern sich die Winkel mit dem Spulendurchmesser oder bleiben konstant. Im Folgenden sind anhand der Zeichnungen einige Varianten beschrieben, wobei der geometrische Zusammenhang zwischen dem veränderlichen Spulendurchmesser D und der Fadenkraft B(D) bei vorgegebener Kraft S analytisch dargestellt wird. S ist die Summe der auf den DMS wirkenden Anteile der Fadenkräfte B(D) und ist hier konstant.In Fig. 8, an embodiment of the yarn tension sensor 13 is shown in detail. The yarn tension sensor 13 comprises a deflection roller 13 a, which is positioned at the free end of a cantilever (cantilever) 13 b. The other end of the boom is fixedly mounted on a support 19. Approximately half the length of the cantilever 13b, a strain gauge (DMS) 13c is mounted, which constantly measures the tension of the thread 1 passing around the roller 13a. More specifically, the strain gauge 13c measures the elongation or compression of the cantilever 13b by the thread tension. The measurement signal generated by the strain gauge is subsequently used for speed control, as explained above. The tensile force of the thread 1, which acts on the deflection roller 13a, depends on the angle of the incoming and outgoing thread end to the DMS measuring direction. Depending on the design, the angles change with the coil diameter or remain constant. In the following, some variants are described with reference to the drawings, wherein the geometric relationship between the variable coil diameter D and the thread force B (D) for a given force S analytic is pictured. S is the sum of the forces acting on the DMS portions of the thread forces B (D) and is constant here.

Zunächst wird anhand der Figur 9 die Geometrie der Spulenwickelvorrichtung von Fig. 4B erläutert, die eine ortsfeste Umlenkrolle 13a des Fadenspannungssensors sowie einen veränderlichen Winkel zwischen Umlenkrolle 13a und Fadenstützmittel 14 aufweist. Bei dieser Variante bleibt der Winkel konstant. Wie groß der gleich bleibende Anteil des zulaufenden Fadenendes ist hängt vom Winkel α und von der Fadenspannungsmessrichtung v ab. Der Anteil des weglaufenden Anteils hängt mit dem Spulendurchmesser zusammen. Diese Abhängigkeit wird unten ausführlich beschrieben. Aus Fig. 9 ist erkennbar, dass die Winkel α und γ wegen des Radius der Umlenkrollen korrigiert werden müssen, um die Kraftrichtung der Bändchen zu erhalten. Die erforderliche Winkelkorrektur der Umlenkrollen ist in Fig. 10 dargestellt.First, the geometry of the coil winding device of Fig. 4B will be explained with reference to Figure 9, which has a stationary guide roller 13a of the yarn tension sensor and a variable angle between guide roller 13a and thread support means 14. In this variant, the angle remains constant. The size of the constant portion of the tapered thread end depends on the angle α and on the thread tension measuring direction v. The proportion of the running away portion is related to the coil diameter. This dependency is described in detail below. From Fig. 9 it can be seen that the angles α and γ must be corrected because of the radius of the pulleys in order to obtain the direction of force of the ribbon. The required angular correction of the pulleys is shown in FIG.

Die folgenden Größen entstehen durch einfache Winkelbeziehungen aus den konstruktiv gegebenen Lageparametern:The following quantities are created by simple angle relationships from the constructively given position parameters:

κ(D) = ε - ß - p(D) dmsh{D) = ^db² + dmsd² - 2 - db - dmsd ■ cos(fc(D)) dmsd² - dmsb²(D) - db¹ γ{D) = arccos -μ 2 • dmsd ^■ dτnsb(D) κ (D) = ε - β - p (D) dmsh {D) = ^ db ² + dmsd ² - 2 - db - dmsd ■ cos (fc (D)) dmsd ² - dmsb ² (D) - db ¹ γ {D) = arccos -μ 2 • dmsd ^■ dτnsb (D)

Mit Berücksichtigung des Rollendurchmessers ergibt sich der Winkel γ(D) zu γc(D) (siehe Fig. 10): γc{D) Taking into account the roll diameter, the angle γ (D) becomes γc (D) (see Fig. 10): γc {D)

Analog zu γc(D) ergibt sich αc zuAnalogously to γc (D), αc results

I r_ ac = 90° + c - arccos ' DMS dmsa Addiert beziehungsweise subtrahiert man zu den oben bestimmten Winkeln die Schräglage der Kraftrichtung v des Dehnmessstreifens (DMS), so kann die Fadenkraft B(D) aus der vorgegebenen Kraft S berechnet werden.I r_ac = 90 ° + c - arccos' DMS dmsa If the inclination of the force direction v of the strain gauge (DMS) is added or subtracted from the angles determined above, then the thread force B (D) can be calculated from the predetermined force S.

B(D) = S ^l sin(orc + v) + ήn(γc{D) - v)B (D) = S ^l sin (orc + v) + ήn (γc {D) -v)

In Fig. 11 ist der Verlauf der Fadenkraft B(D) in Newton [N] abhängig vom Spulendurchmesser D in [m] beispielhaft dargestellt. Der Winkel v wurde so gewählt, dass die DMS-Kraftrichtung die Winkelsymmetrale aus der Fadenkraft von Rolle 2 und der Winkelsymmetrale der Endlagen bei D=40mm und D= 180mm des Fadenstützmittels 14 ist. Hierbei ist zu beachten, dass die Winkelsymmetrale des Fadens zum Fadenstützmittel 14 nicht beim mittleren Spulendurchmesser D=90mm erreicht wird, sondern erst bei größerem Durchmesser D. Der Hauptfaktor der Asymmetrie der Maximalkraft hat jedoch einen anderen Grund: Die Kraft zu Rolle 2 ist konstant, den größten Beitrag des Fadens zum Fadenstützmittel 14 erhält man, wenn der Faden parallel zur DMS-Kraftrichtung liegt und nicht, wenn die DMS-Kraftrichtung in der Winkelsymmetrale der beiden Fadenkräfte liegt.In Fig. 11, the course of the thread force B (D) in Newton [N] depending on the coil diameter D in [m] is exemplified. The angle v was chosen such that the strain gage direction is the angular symmetry of the thread force of roll 2 and the angular symmetry of the end positions at D = 40 mm and D = 180 mm of the thread support means 14. It should be noted that the angular symmetry of the thread to the thread support means 14 is not reached at the mean coil diameter D = 90mm, but only at larger diameter D. However, the main factor of asymmetry of the maximum force has another reason: The force to roll 2 is constant, the largest contribution of the thread to the thread support means 14 is obtained when the thread is parallel to the strain-strain direction and not when the strain-strain direction is in the angular symmetry of the two thread forces.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung dargestellt, die eine mit dem Leitapparat 15 mitschwenkende Umlenkrolle 13a des Fadenspannungssensors sowie einen veränderlichen Winkel zwischen dieser Umlenkrolle 13a und der ortsfesten Umlenkrolle 2 aufweist. Die Umlenkrolle 13a des Fadenspannungssensors ist über einen Kragarm 15b mit dem Leitapparat 15 verbunden. Dadurch verdreht sich auch die DMS-Messrichtung. Somit ist bei dieser Variante der Winkel α abhängig vom Spulendurchmesser. Bei dieser Variante ist der Winkel des Fadens zum Fadenstützmittel 14 und der Kraftrichtung des DMS konstant. Statt dessen ändert sich der Winkel vom DMS zur Rolle 2. Dieser sich ändernde Winkel hängt im Gegensatz zur vorigen Variante nicht nur vom Spulendurchmesser D ab, sondern auch von der Höhe der Position der Spulenwickelvorrichtung! Auch hier müssen die Winkel α und γ korrigiert werden, wie in Fig. 13 dargestellt.In Fig. 12, an embodiment of the coil winding device according to the invention is shown, which has a mitschwenkende with the nozzle 15 deflection roller 13a of the yarn tension sensor and a variable angle between this guide roller 13a and the stationary guide roller 2. The deflection roller 13a of the yarn tension sensor is connected to the nozzle 15 via a cantilever 15b. As a result, the strain gauge measuring direction also twists. Thus, in this variant, the angle α depends on the coil diameter. In this variant, the angle of the thread to the thread support means 14 and the direction of force of the DMS is constant. Instead, the angle changes from the DMS to the roller 2. This changing angle depends in contrast to the previous variant not only on the bobbin diameter D, but also on the height of the position of the coil winding device! Again, the angles α and γ must be corrected, as shown in Fig. 13.

Damit ergeben sich die folgenden Größen durch einfache Winkelbeziehungen aus den konstruktiv gegebenen Lageparametern: κ(D) = ß + p(D) - εThis results in the following variables by simple angle relationships from the constructively given position parameters: κ (D) = β + p (D) - ε

Mit Berücksichtigung der Rollendurchmesser ergibt sich der Winkel γ zu γc (siehe Fig. 10): γc = 90° + - arccos ' DMS dmsbTaking into account the roller diameters, the angle γ results in γc (see FIG. 10): γc = 90 ° + - arccos' DMS dmsb

Aus Fig. 13 ergibt sich αc(D) zu: ccc(D) = a(D) - 90° + arccos ^rDMS ^{+ r}A dmsa(D)From Fig. 13, αc (D) becomes: ccc (D) = a (D) - 90 ° + arccos ^r DMS ^{+ r} A dmsa (D)

Addiert man zu dem oben bestimmten Winkel γc die Schräglage der Kraftrichtung v des DMS, kann die Fadenkraft B(D) aus der vorgegebenen Kraft S berechnet werden.If the inclination of the force direction v of the strain gage is added to the angle γc determined above, the thread force B (D) can be calculated from the predetermined force S.

1 B(D) = S - cos( c(D)) + cos(; Λ- v - γc)1 B (D) = S - cos (c (D)) + cos (; Λ-v - γc)

In Fig. 14 ist der Verlauf der Fadenkraft B(D) in Newton [N] abhängig vom Spulendurchmesser D in [m] beispielhaft dargestellt.In FIG. 14, the course of the thread force B (D) in Newton [N] is shown as an example depending on the coil diameter D in [m].

Bei einer weiteren, in Fig. 15 dargestellten Variante einer erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung ist die Umlenkrolle 13a des Fadenspannungssensors ortsfest angeordnet. Durch eine zusätzliche Umlenkrolle 19 wird eine gleichbleibende resultierende Kraftrichtung an der Umlenkrolle 13a des Fadenspannungssensors erzielt. Bei dieser Variante bleiben die Kraftrichtungen der Fadenkräfte konstant. Sie sind demnach nicht vom Spulendurchmesser D abhängig. Beide Winkel γc und c müssen wieder korrigiert werden: γc = 90° + γ — arccosj DMS ⁺ B dmsbIn a further variant of a coil winding device according to the invention shown in FIG. 15, the deflection roller 13a of the thread tension sensor is arranged in a stationary manner. By means of an additional deflection roller 19, a constant resultant force direction is achieved on the deflection roller 13a of the thread tension sensor. In this variant, the force directions of the thread forces remain constant. They are therefore not dependent on the coil diameter D. Both angles γc and c must be corrected again: γc = 90 ° + γ - arccosj DMS ⁺ B dmsb

Analog zu γc ergibt sich αc zu ac = 90° + - arccos ' DMS dmsaAnalogously to γc, αc results in ac = 90 ° + - arccos' DMS dmsa

Addiert beziehungsweise subtrahiert man zu den oben bestimmten Winkeln die Schräglage der Kraftrichtung v des DMS, kann die Fadenkraft B aus der vorgegebenen Kraft S berechnet werden.If the inclination of the force direction v of the strain gage is added or subtracted from the angles determined above, the thread force B can be calculated from the predetermined force S.

B = S - sin(ac + v) + sin(γc - v)B = S - sin (ac + v) + sin (γc - v)

In Fig. 16 ist der Verlauf der Fadenkraft B in Newton [N] beispielhaft dargestellt. Man erkennt, dass sie völlig unabhängig vom Spulendurchmesser ist. In Fig. 16, the course of the thread force B in Newton [N] is exemplified. It can be seen that it is completely independent of the coil diameter.

Claims

Patentansprüche : Claims:

1. Spulenwickelvorrichtung zur Erzeugung einer Spule durch Aufwickeln eines Fadens oder Bändchens auf einen Spulenkern, umfassend: eine Halterung (12) zum Halten und Drehen eines Spulenkerns (8) um eine Drehachse (A), Fadenanpressmittel (7) zum Anpressen eines Fadens (1) oder Bändchens an die Umfangsfläche einer sich auf dem Spulenkern (8) bildenden Spule (9), wobei die Fadenanpressmittel im wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse (A) beweglich sind, wobei die Fadenanpressmittel (7) vorzugsweise als Anpresswalze mit einer parallel zur Drehachse (A) ausgerichteten Längsachse ausgebildet sind, einen nahe den Fadenanpressmitteln (7) angeordneten Changier-Fadenführer (10) zur Hin- und Herbewegung des Fadens (1) oder Bändchens entlang der Drehachse (A), Fadenstützmittel (14), um den zur Spule bzw. Spulenkern zugeführten Faden in Bezug auf die Drehachse (A) axial ortsfest zu fuhren, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenanpressmittel (7) gemeinsam mit den Fadenstützmitteln (14) im wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse (A) beweglich sind, so dass der Abstand (z) zwischen den Fadenanpressmitteln (7) und den Fadenstützmitteln (14) konstant bleibt.A bobbin winding apparatus for producing a bobbin by winding a thread or ribbon on a bobbin, comprising: a holder (12) for holding and rotating a bobbin (8) about an axis of rotation (A), suture pressing means (7) for pressing a thread (1 ) or ribbon to the peripheral surface of a on the spool core (8) forming coil (9), wherein the Fadenanpressmittel are substantially radially with respect to the axis of rotation (A) movable, wherein the Fadenanpressmittel (7) preferably as a pressure roller with a parallel to Rotary axis (A) aligned longitudinal axis are formed, a near the Fadenanpressmitteln (7) arranged traversing thread guide (10) for reciprocating movement of the thread (1) or ribbon along the axis of rotation (A), thread support means (14) to the Spool or coil core supplied yarn with respect to the axis of rotation (A) axially stationary to drive, characterized in that the Fadenanpressmittel (7) together with the yarn support means (1 4) are movable substantially radially with respect to the axis of rotation (A), so that the distance (z) between the Fadenanpressmitteln (7) and the thread support means (14) remains constant.

2. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fadenanpressmitteln (7) und den Fadenstützmitteln (14) zumindest ein Fadenumlenkmittel (6, 16) angeordnet ist, das gemeinsam mit den Fadenanpressmitteln (7) und den Fadenstützmitteln (14) radial in Bezug auf die Drehachse (A) beweglich ist.2. coil winding device according to claim 1, characterized in that between the Fadenanpressmitteln (7) and the thread support means (14) at least one Fadenumlenkmittel (6, 16) is arranged, which together with the Fadenanpressmitteln (7) and the thread support means (14) radially in Reference to the axis of rotation (A) is movable.

3. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenumlenkmittel (16) als Fadenwegausgleichsmittel ausgebildet ist.3. coil winding device according to claim 2, characterized in that the Fadenumlenkmittel (16) is designed as Fadenwegausgleichsmittel.

4. Spulenwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenanpressmittel (7), die Fadenstützmittel (14) und, wenn von Anspruch 2 oder 3 abhängig, auch die Fadenumlenkmittel (6, 16) um eine gemeinsame Schwenkachse (C) schwenkbar sind, die parallel zur Drehachse (A) verläuft.4. Spulenwickelvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the Fadenanpressmittel (7), the thread support means (14) and, if dependent on claim 2 or 3, the Fadenumlenkmittel (6, 16) about a common pivot axis (C) pivotally are parallel to the axis of rotation (A).

5. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenanpressmittel (7), die Fadenstützmittel (14) und gegebenenfalls die Fadenumlenkmittel (6, 16) in einen Leitapparat (15) integriert sind, der um die Schwenkachse (C) schwenkbar ist. 5. coil winding device according to claim 4, characterized in that the Fadenanpressmittel (7), the thread support means (14) and optionally the Fadenumlenkmittel (6, 16) are integrated in a diffuser (15) which is pivotable about the pivot axis (C).

6. Spulenwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenstützmittel (14) als Rolle oder Öse ausgebildet sind.6. Spulenwickelvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the thread support means (14) are formed as a roll or eyelet.

7. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenumlenkmittel (6, 16) als Umlenkbügel ausgebildet ist.7. coil winding device according to claim 2, characterized in that the Fadenumlenkmittel (6, 16) is designed as Umlenkbügel.

8. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenwegausgleichsmittel (16) als in einem vorgegebenen Radius gekrümmter Umlenkbügel ausgebildet ist.8. bobbin winding device according to claim 3, characterized in that the Fadenwegausgleichsmittel (16) is formed as in a predetermined radius curved Umlenkbügel.

9. Spulenwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vom Fadenstützmittel (14) ein Fadenspannungssensor (13) angeordnet ist.9. coil winding device according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the yarn support means (14) a yarn tension sensor (13) is arranged.

10. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenspannungssensor (13) ortsfest angeordnet ist.10. coil winding device according to claim 9, characterized in that the yarn tension sensor (13) is arranged stationary.

11. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fadenstützmittel (14) und dem Fadenspannungssensor (13) ein ortsfestes Fadenumlenkmittel (19) angeordnet ist. [Fig. 15]11. coil winding device according to claim 10, characterized in that between the thread support means (14) and the yarn tension sensor (13) a stationary Fadenumlenkmittel (19) is arranged. [Fig. 15]

12. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenspannungssensor (13) gemeinsam mit den Fadenstützmitteln (14) beweglich ist, so dass der Abstand dazwischen konstant bleibt. [Fig. 12]12. coil winding apparatus according to claim 9, characterized in that the yarn tension sensor (13) is movable together with the yarn support means (14), so that the distance between them remains constant. [Fig. 12]

13. Spulenwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenspannungssensor (13) einen Kragarm (13b) mit einem Dehnungsmessstreifen (13c) umfasst, wobei der Kragarm (13b) ein Fadenumlenkmittel (13a) trägt, das vorzugsweise eine Umlenkung des Fadens (1) oder Bändchens um 150 bis 180° bewirkt.13. coil winding device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the thread tension sensor (13) comprises a cantilever (13b) with a strain gauge (13c), wherein the cantilever (13b) carries a Fadenumlenkmittel (13a), preferably a deflection of the thread (1) or ribbon by 150 to 180 ° causes.

14. Spulenwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fadenspannung repräsentative Ausgangssignale (TS) des Fadenspannungssensors (13) einem Regler (17), vorzugsweise einem PID-Regler, als Eingangssignale zuführbar sind, wobei der Regler (17) in Abhängigkeit von den Eingangssignalen und einem Referenzsignal (Ref) die Drehgeschwindigkeit eines Spulenantriebsmotors (11) steuert. 14. coil winding device according to one of claims 9 to 13, characterized in that for the thread tension representative output signals (TS) of the yarn tension sensor (13) a controller (17), preferably a PID controller, as input signals can be supplied, wherein the controller (17 ) controls the rotational speed of a spool drive motor (11) in response to the input signals and a reference signal (Ref).

15. Spulenwickelvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) die Halterung (12) des Spulenkerns (8) oder das Fadenanpressmittel (7) dreht. 15. coil winding device according to claim 14, characterized in that the drive motor (11) rotates the holder (12) of the spool core (8) or the Fadenanpressmittel (7).