Beschreibung
Wickelmaschine zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut.
Wickelmaschinen zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut sind allgemein bekannt. Sie weisen einen Wickelmotor auf, der ein Motorgehäuse und eine Motorwelle aufweist, wobei die Motor¬ welle um eine Wellenachse drehbar ist. Die Motorwelle ist mit einem Spulenhalter drehfest verbunden, auf dem mindestens ein Wickel angeordnet ist. Pro Wickel weist die Wickelmaschine mindestens eine Fadenzuführung auf, mittels derer dem jewei- ligen Wickel das fadenförmige Wickelgut zuführbar ist.
Im Stand der Technik weist die Wickelmaschine weiterhin eine sogenannte Changiereinrichtung auf. Mittels der Changiereinrichtung sind Axialpositionen einstellbar, mit denen dem je- weiligen Wickel das fadenförmige Wickelgut zugeführt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wickelmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Changiereinrichtung entfallen kann.
Die Aufgabe wird durch eine Wickelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Wickelmaschine also einen Positio- nierantrieb auf, mittels dessen der Spulenhalter während des Drehens der Motorwelle um ihre Wellenachse relativ zum Motor¬ gehäuse entlang der Wellenachse axial positionierbar ist. Weiterhin weist die Wickelmaschine erfindungsgemäß eine Steu¬ ereinrichtung auf, mittels derer der Wickelmotor und der Po- sitionierantrieb koordiniert ansteuerbar sind.
Der Begriff „positionieren" soll nicht in dem Sinne zu verstehen sein, dass nur zwei axiale Endlagen des Spulenhalters relativ zum Motorgehäuse einstellbar sind. Mit dem Begriff „positionieren" ist vielmehr gemeint, dass - im Rahmen der Positioniergenauigkeit - auch beliebige Zwischenlagen zwi¬ schen den beiden Endlagen einstellbar sein sollen.
In aller Regel ist der Positionierantrieb ein lagegeregelter Antrieb. Der Wickelmotor kann je nach Ausgestaltung der Wi- ckelmaschine lagegeregelt oder drehzahlgeregelt sein.
In der einfachsten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wickelmaschine ist der Spulenhalter mit der Motorwelle axial verschieblich und mit dem Positionierantrieb drehbeweglich und axial unverschieblich verbunden. In diesem Fall hat das Drehen des Spulenhalters mittels des Wickelmotors keinen un¬ mittelbaren Einfluss auf das axiale Positionieren des Spulenhalters mittels des Positionierantriebs und umgekehrt.
Es ist auch möglich, dass der Spulenhalter mit der Motorwelle axial unverschieblich verbunden ist, die Motorwelle im Motorgehäuse axial verschieblich gelagert ist und der Positionierantrieb über die Motorwelle auf den Spulenhalter wirkt. In diesem Fall ist vorzugsweise die Motorwelle mit dem Positio- nierantrieb drehbeweglich verbunden.
Der Positionierantrieb kann im Motorgehäuse angeordnet sein. In diesem Fall ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau.
Die Fadenzuführungen sind vorzugsweise als Spinndüsen ausge¬ bildet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
FIG 1 schematisch eine Wickelmaschine zum Wickeln von fadenförmigem Wickelgut,
FIG 2 eine Ansicht aus der Richtung II von FIG 1, FIG 3 ein Detail gemäß einem Kreis III von FIG 1 und FIG 4 eine mögliche alternative Ausgestaltung einer
Wickelmaschine .
Gemäß FIG 1 weist eine Wickelmaschine zum Wickeln von faden¬ förmigem Wickelgut (z. B. Garne oder Lichtwellenleiter aus Glasfaser oder Kunststoff) 1 einen Wickelmotor 2 auf. Der Wickelmotor 2 weist ein Motorgehäuse 3 auf. Im Motorgehäuse 3 ist - relativ zum Motorgehäuse 3 unbeweglich - ein Stator angeordnet. Im Motorgehäuse 3 ist ferner drehbeweglich ein Ro¬ tor gelagert. Der Rotor wirkt auf eine Motorwelle 4. Er ist also in der Lage, die Motorwelle 4 um eine Wellenachse 5 zu drehen. Der Stator und der Rotor des Wickelmotors 2 sind in FIG 1 nicht mit dargestellt.
Der Rotor des Wickelmotors 2 ist gemäß FIG 1 im Motorgehäuse 3 axial unverschieblich gelagert. Er kann sich also zwar um die Wellenachse 5 drehen. Entlang der Wellenachse 5 kann er hingegen nicht verschoben werden.
Die Motorwelle 4 ist bei dem Ausführungsbeispiel von FIG 1 ebenfalls axial unverschieblich gelagert. Sie könnte aber - siehe die späteren Ausführungen zum zweiten Ausführungsbeispiel - auch axial verschieblich im Motorgehäuse 3 gelagert sein .
Die Motorwelle 4 ist mit einem Spulenhalter 6 drehfest ver¬ bunden. Auf dem Spulenhalter 6 ist mindestens ein Wickel 7 angeordnet. Gemäß FIG 1 sind auf dem Spulenhalter 6 sogar mehrere Wickel 7 angeordnet. Dargestellt sind in FIG 1 drei solcher Wickel 7. Es könnte aber auch eine andere Anzahl von Wickeln 7 vorhanden sein, beispielsweise zwei, vier, fünf oder mehr Wickel 7.
Die Wickelmaschine weist pro Wickel 7 mindestens eine - gemäß FIG 1 genau eine - Fadenzuführung 8 auf. Mittels der Fadenzu¬ führungen 8 ist dem jeweiligen Wickel 7 das fadenförmige Wickelgut 1 zuführbar. Das Zuführen des fadenförmigen Wickel- guts 1 zum jeweiligen Wickel 7 erfolgt vorzugsweise in einer Radial-Tangential-Ebene, also in einer Ebene, die senkrecht zur Wellenachse 5 verläuft. Das fadenförmige Wickelgut 1 kann durch entsprechendes Drehen des Spulenhalters 6 aufgewickelt werden .
Zum ordnungsgemäßen Wickeln des fadenförmigen Wickelguts 1 ist es erforderlich, dass eine Axialposition p, mit der das dem jeweiligen Wickel 7 zugeführte fadenförmige Wickelgut 1 auf den jeweiligen Wickel 7 gewickelt wird, gemäß einem vor- bestimmten Wickelmuster variiert wird. Das Wickelmuster kann beispielsweise vom Material und/oder der Dicke des fadenför¬ migen Wickelguts 1 sowie von einer etwaigen beabsichtigten Weiterverwendung des gewickelten fadenförmigen Wickelguts 1 abhängen. Im Stand der Technik sind zum Variieren der Axial- position p die Fadenzuführungen 8 auf einer sogenannten Changiereinrichtung angeordnet. Beispiele derartiger Changiereinrichtungen des Standes der Technik sind angetriebene Biroto- ren oder angetriebene Kehrgewindewellen. Die Changiereinrichtung ist im Stand der Technik zwischen Spinndüsen und den Wi- ekeln 7 angeordnet.
Bei der vorliegenden Erfindung hingegen ist keine derartige Changiereinrichtung vorhanden. Um dennoch die Axialpositionen p definiert und ordnungsgemäß einstellen zu können, weist die erfindungsgemäße Wickelmaschine einen Positionierantrieb 9 auf. Der Positionierantrieb 9 ist direkt oder indirekt mit dem Spulenhalter 6 verbunden. Mittels des Positionierantriebs 9 ist der Spulenhalter 6 relativ zum Motorgehäuse 3 entlang der Wellenachse 5 axial positionierbar. Das Einstellen der Position des Spulenhalters 6 ist während des Drehens der Mo¬ torwelle 4 um ihre Wellenachse 5 möglich, also während des Wickelvorgangs .
Die Wickelmaschine weist ferner eine Steuereinrichtung 10 auf. Mittels der Steuereinrichtung 10 sind der Wickelmotor 2 und der Positionierantrieb 9 koordiniert ansteuerbar, so dass insbesondere die Axialposition p im laufenden Wickelvorgang entsprechend dem vorbestimmten Wickelmuster korrekt variiert werden kann.
Wie obenstehend erwähnt, ist bei der erfindungsgemäßen Wi¬ ckelmaschine eine Changiereinrichtung nicht erforderlich. Es ist daher möglich, dass die Fadenzuführungen 8 als Spinndüsen 8 ausgebildet sind.
In Verbindung mit den FIG 2 und 3 wird nachfolgend eine erste mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wickelmaschine von FIG 1 beschrieben.
Bei der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wickelmaschine ist der Spulenhalter 6 mit der Motorwelle 4 zwar drehfest, aber axial verschieblich verbunden. Beispielsweise kön- nen die Motorwelle 4 und der Spulenhalter 6 gemäß FIG 2 Ver¬ zahnungen 11, 12 aufweisen, die in Axialrichtung verlaufen.
Bei der ersten Ausgestaltung ist ferner der Spulenhalter 6 mit dem Positionierantrieb 9 drehbeweglich und axial unver- schieblich verbunden. Beispielsweise kann der Positionierantrieb 9 entsprechend FIG 3 Ausleger 13 aufweisen, die relativ zum Positionierantrieb 9 (und damit auch relativ zum Motorge¬ häuse 3) axial verschiebbar sind und im Spulenhalter 6 drehbeweglich, aber axial unverschieblich gelagert sind.
In Verbindung mit FIG 4 wird nachfolgend eine zweite mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wickelmaschine beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Spulenhalter 6 mit der Motorwelle 4 nicht nur drehfest, sondern auch axial unverschieblich verbunden. Die Motorwelle 4 ist jedoch im Motorgehäuse 3 axial verschieblich gelagert. Der Positionieran-
trieb 9 wirkt bei dieser Ausgestaltung über die Motorwelle 4 auf den Spulenhalter 6.
Gemäß FIG 4 weist der Wickelmotor 2 einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf. Der Stator 14 ist im Motorgehäuse 3 fest ange¬ ordnet. Der Rotor 15 ist im Motorgehäuse 3 drehbeweglich, aber axial unverschieblich gelagert. Der Rotor 15 ist mit der Motorwelle 4 über Linearführungen 16 verbunden. Die Linearführungen 16 können ähnlich ausgestaltet sein wie die Verzah- nungen 11, 12 der Motorwelle 4 und des Spulenhalters 6 gemäß FIG 2. Die Motorwelle 4 ist mit dem Rotor 15 des Wickelmotors 2 daher zwar drehfest, aber axial verschieblich verbunden.
Gemäß FIG 4 weist der Positionierantrieb 9 ebenfalls einen Stator 17 und einen Rotor 18 auf. Der Stator 17 des Positionierantriebs 9 ist in einem Gehäuse 19 des Positionieran¬ triebs 9 fest angeordnet. Der Rotor 18 ist im Gehäuse 19 des Positionierantriebs 9 drehbeweglich aber axial unverschieb¬ lich gelagert. Er weist eine Drehachse 20 auf, die mit der Wellenachse 5 fluchtet.
Der Rotor 18 des Positionierantriebs 9 wirkt über ein Gewinde 21 - beispielsweise ein Kugelgewinde 21 - auf die Motorwelle 4. Die Motorwelle 4 ist somit mit dem Positionierantrieb 9 drehbeweglich verbunden.
Um eine rein rotatorische Bewegung des Spulenhalters 6 um die Wellenachse 5 zu bewirken, werden bei der Ausgestaltung von FIG 4 die Rotoren 15, 18 des Wickelmotors 2 und des Positio- nierantriebs 9 mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung angetrieben. Das auf den Spulenhalter 6 dadurch ausgeübte Drehmoment wird jedoch ausschließlich bzw. nahezu ausschließlich vom Wickelmotor 2 aufgebracht. Der Positionierantrieb 9 dreht lediglich im Leerlauf mit.
Um eine rein lineare Axialbewegung des Spulenhalters 6 ent¬ lang der Wellenachse 5 zu bewirken, wird bei der Ausgestal-
tung gemäß FIG 4 ausschließlich der Rotor 18 des Positionierantriebs 9 rotiert. Der Drehwinkel des Rotors 18 des Positio¬ nierantriebs 9 lässt sich über die Steigung des Gewindes 21 ohne weiteres in eine entsprechende Axialbewegung des Spulen- halters 6 umrechnen.
Wenn eine Axialbewegung des Spulenhalters 6 mit einer gleichzeitig erfolgenden rotatorischen Bewegung des Spulenhalters 6 koordiniert werden soll, ist die rotatorische Bewegung des Spulenhalters 6 ausschließlich durch das Rotieren des Rotors 14 des Wickelmotors 2 bestimmt. Die lineare Axialbewegung des Spulenhalters 6 ergibt sich durch die Differenz der Drehbewe¬ gungen der Rotoren 15, 18 in Verbindung mit der Steigung des Gewindes 21.
Der Wickelmotor 2 und der Positionierantrieb 9 können voneinander getrennt angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Positio¬ nierantrieb 9 jedoch im Motorgehäuse 3 angeordnet. Dies gilt sowohl für die Ausgestaltung gemäß den FIG 1 bis 3 als auch für die Ausgestaltung gemäß FIG 4.
Es sind auch andere kombinierte Antriebseinrichtungen einsetzbar, sofern diese in der Lage sind, sowohl die Axialverschiebung als auch die Rotation der Motorwelle 4 zu bewirken. Beispielsweise kann in einem einheitlichen Motorgehäuse 3 die Motorwelle 4 derart gelagert sein, dass sie sowohl um ihre Wellenachse 5 drehbar als auch entlang der Wellenachse 5 axi¬ al verschiebbar ist. Auf der Motorwelle 4 kann in diesem Fall ein Rotor angeordnet sein. Im Motorgehäuse 3 können in diesem Fall zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Wicklungssyste¬ me angeordnet sein, die auf den Rotor einwirken. Mittels des einen der Wicklungssysteme kann die Rotation, mittels des an¬ deren der Wicklungssysteme die Axialverschiebung der Motorwelle 4 bewirkt werden. Derartige Antriebseinrichtungen wer- den derzeit von der Anmelderin entwickelt und werden demnächst unter der Bezeichnung „Hybridmotor" auf den Markt gebracht .
Bei der erfindungsgemäßen Wickelmaschine wird somit die Chan¬ gierung durch das axiale Verschieben des Spulenhalters 6 selbst bewirkt. Es ist daher auf einfache Weise ein Changie¬ ren möglich, ohne eine eigene Changiereinrichtung zu benöti- gen. Weiterhin ist insbesondere für einen Wechsel des Wickel¬ musters ein mechanisches Umrüsten der Wickelmaschine nicht mehr erforderlich. Vielmehr muss lediglich ein Steuerprogramm 22 der Steuereinrichtung 10, das der Steuereinrichtung 10 über einen entsprechenden Datenträger 23 zugeführt wird, ent- sprechend angepasst werden. Weiterhin können Druckstellen, die bei mechanischen Changiereinrichtungen des Standes der Technik im fadenförmigen Wickelgut 1 auftreten können, vermieden werden.