DE19960285A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebenen Spule sowie deren Verwendung in einer Aufspulmaschine - Google Patents

Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebenen Spule sowie eine Verwendung in einer Aufspulmaschine beschrieben. Hierbei ist ein Sensor im Abstand zur Spulspindel angeordnet, auf welcher eine Spule gewickelt wird. Der Sensor erzeugt Signale zur Bestimmung eines Spulenabstands zwischen der Spulenoberfläche und dem Sensor und eines Spindelabstands zwischen der Spindel und dem Sensor. Aus der Differenz des Spindelabstands und des Spulenabstands wird mit einem hinterlegten Wert des Spindeldurchmessers der zugehörige Spulendurchmesser berechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebenen Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vor­ richtung zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebenen Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie die Verwendung der Vorrichtung in einer Aufspulmaschine

Das Verfahren und die Vorrichtung sind aus der EP 0 816 806 bekannt.

Beim Aufwickeln eines laufenden Fadens zu einer Spule ist die Information über den momentan gewickelten Spulendurchmesser die Voraussetzung für eine erfolg­ reiche Spulenbildung. So bestimmt beispielsweise ein maximaler Spulendurch­ messer das Ende der Aufwicklung. Während des Aufwickelns (Spulreise) tritt mit zunehmendem Spulendurchmesser eine Veränderung der Umfangsgeschwindig­ keit und damit eine Veränderung der Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens ein. Beim Aufwickeln von frischgesponnenen oder texturierten Fäden sind derartige Änderungen unerwünscht. Um den Faden mit einer im wesentlichen konstanten Fadenspannung aufzuwickeln, bleibt die Umfangsgeschwindigkeit während der Spulreise konstant. Zur Steuerung bzw. Regelung der Umfangsgeschwindigkeit ist daher die Kenntnis des gewickelten Spulendurchmessers insbesondere bei den Aufwickelvorrichtungen, bei denen die Spule auf einer angetriebenen Spulspindel aufgespannt ist, nötig. Eine derartige Aufwickelvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 96/01222 bekannt. Hierbei wird der Spulendurchmesser durch eine am Umfang der Spule anliegende Andrückwalze sensiert. Der Spulendurchmesser wird durch Berechnung aus der Drehgeschwindigkeit der Andrückwalze, dem Durchmesser der Andrückwalze und der Drehgeschwindigkeit der Spule berech­ net. Durch dieses Verfahren läßt sich der Spulendurchmesser nur näherungsweise ermitteln, da Relativgeschwindigkeiten zwischen der Andrückwalze und der Spule sowie die geregelte Umfangsgeschwindigkeit der Spule keine eindeutige Zuordnung zwischen den Drehgeschwindigkeiten und dem Spulendurchmesser zulassen.

Bei dem aus der EP 0 816 806 bekannten Verfahren und der bekannten Vorrich­ tung wird die Spulenoberfläche zur Ermittlung des Spulendurchmessers kontakt­ los sensiert. Dabei werden zwei in bestimmten Abstand zueinander angeordnete Sensoren eingesetzt, die mittels einer Laufzeitkorrelation die Umfangsgeschwin­ digkeit der Spule bestimmen. Der Spulendurchmesser wird dabei aus der gemes­ senen Umfangsgeschwindigkeit der Spule und der Drehgeschwindigkeit der Spin­ del berechnet. Bei diesem Verfahren können zwar keine Relativgeschwindigkeiten zwischen Spulenoberfläche und Sensor auftreten, jedoch ist der ermittelte Spulen­ durchmesser von der geregelten Umfangsgeschwindigkeit abhängig. Damit ist auch dieses Verfahren ungeeignet, um eine exakte Bestimmung des Spulen­ durchmessers durchzuführen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Be­ stimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebenen Spule zu schaffen, das bzw. die eine exakte Bestimmung des Spulendurchmessers unabhängig von der Umfangsgeschwindigkeit der Spule ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Aufspulmaschine mit angetriebener Spulspindel derart weiterzubilden, daß sämtliche Steuer- und Regelungsvorgänge während der Spulreise unabhängig von einer Relativgeschwindigkeit zwischen der Spule und einer am Umfang der Spule anliegenden Andrückwalze ausgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 sowie durch eine Aufspulmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 13, 14 und 15 gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Spulendurchmesser durch Ab­ standsmessungen ermittelt wird. Hierbei ist ein Sensor in einem Abstand zur Spulenoberfläche angeordnet. Der Sensor erfaßt den Abstand (Spulenabstand) zwischen dem Sensor und der Spulenoberfläche und erfaßt den Abstand (Spin­ delabstand) zwischen dem Sensor und der Spindeloberfläche. Der Spulendurch­ messer kann dann durch einfache Rechnung unter Voraussetzung, daß der Spin­ deldurchmesser bekannt ist, ermittelt werden. Ist der Spulenabstand mit a, der Spindelabstand mit b und der Durchmesser der Spindel mit d bezeichnet, so ergibt sich für den Spulendurchmesser D folgende Gleichung:

D = d + 2(b - a).

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie unabhängig von der je­ weiligen Aufwickelvorrichtung eine genaue Ermittlung des Spulendurchmessers ermöglicht. Die Spule kann daher sowohl über eine am Umfang der Spule anlie­ gende Treibwalze oder durch eine die Spule aufnehmende Spindel angetrieben werden.

Eine besonders vorteilhafte Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 ist insbesonde­ re bei einer ortsfesten Spulspindel geeignet. Dabei wird zu Beginn der Spulreise der Spindelabstand durch den Sensor vermessen. Da der Spindelabstand während der Spulreise konstant bleibt, ist eine weitere Messung nicht erforderlich. Zur Be­ stimmung des Spulendurchmessers wird während der Spulreise der Spulenabstand erfaßt. Die Ermittlung des Spulendurchmessers erfolgt sodann aus dem vorgege­ benen Hülsendurchmesser sowie dem gespeicherten Spindelabstand und dem ak­ tuell bestimmten Spulenabstand.

Die Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 ermöglicht eine Abstands­ messung nach dem Triangulationsprinzip. Hierbei wird ein Lichtpunkt auf die abzutastenden Oberfläche projeziert. Die von dem Lichtpunkt reflektierten Si­ gnale werden auf einem Detektor abgebildet. Aus der Lage des Abbildungsortes kann der Abstand zur Oberfläche bestimmt werden. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere geeignet, um innerhalb kürzester Zeit eine große Zahl von Messun­ gen durchzuführen. Damit läßt sich eine kontinuierliche Bestimmung des Spulen­ durchmessers während der Spulreise ausführen. Als Lichtquellen können dabei vorteilhaft Leuchtdioden eingesetzt werden. Als Detektoren können beispielswei­ se Fotodioden verwendet werden.

Um einen möglichst stark gebündelten Lichtstrahl zu erhalten, wird der Licht­ strahl bevorzugt durch einen Laser bzw. eine Laserdiode erzeugt. Damit läßt sich auf der abgetasteten Oberfläche ein intensiver Lichtpunkt erzeugen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Lichtstrahl linien­ förmig derart auf einen Rand der Spule gerichtet, daß ein Teil der Lichtstrahlen auf die Spulenoberfläche und ein Teil der Lichtstrahlen auf die Hülsenoberfläche fällt. Damit besteht die Möglichkeit, mit nur einer Messung den Spulenabstand und den Spindelabstand zu bestimmen.

Die vorteilhafte Verfahrensvariante gemäß Anspruch 7 zeichnet sich dadurch aus, daß die Lichtquelle und der Detektor unabhängig von den Reflektionsgesetzen angeordnet werden können. Damit ermöglicht das Verfahren den Einsatz einer besonders kompakten Vorrichtung.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der Spulen­ abstand und der Spindelabstand jeweils durch einen Sensor erfaßt. Dieses Verfah­ ren ist insbesondere bei Aufspulmaschinen einsetzbar, bei denen die Spulspindel an einem beweglichen Träger angeordnet ist. Hierbei verändert sich der Spulenab­ stand und der Spindelabstand während der Spulreise. Dabei werden die Sensoren bevorzugt in einer Ebene angeordnet. Bei unterschiedlicher Lage der Sensoren ist bei der Berechnung des Spulendurchmessers die Differenzlage der Sensoren zu berücksichtigen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Sensor und einer Auswertelektronik. Damit läßt sich die Vorrichtung in jede Art von Aufwickelvorrichtungen integrieren. Der Sensor besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Von dem Sender werden Signale erzeugt und in Richtung der abzutastenden Oberfläche gesendet. Die reflektierten Signale von der abgetasteten Oberfläche werden von dem Empfänger aufgenommen und in ein Abstandssignal überführt. Das Abstandssignal wird der Auswertelektronik aufgegeben. Nachdem der Spulenabstand und der Spindelabstand vermessen sind, wird der Spulen­ durchmesser mittels der Auswertelektronik berechnet. Hierzu ist der Spindel­ durchmesser oder der Hülsendurchmesser in der Auswertelektronik gespeichert. Als Sensorsignal kann hierbei beispielhaft ein Ultraschall erzeugt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung der Vorrichtung gemäß Anspruch 9. Hierbei wird ein optoelektrischer Sensor, der nach dem Triangulationsprinzip ar­ beitet, eingesetzt. Damit ist eine sehr genaue Bestimmung des Spulendurchmes­ sers möglich, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebung ist.

Zur Intensivierung der Lichtstrahlen können sowohl vor der Lichtquelle als auch vor dem Detektor Linsensysteme eingesetzt sein.

Bei Verwendung eines Sensors ist es besonders von Vorteil, wenn gemäß An­ spruch 11 der Sender und/oder der Empfänger beweglich ausgeführt sind. Damit können verschiedene Oberflächenbereiche abgetastet werden, so daß eine Erfas­ sung des Spindelabstandes und des Spulenabstandes nacheinander durch einen Sensor möglich ist.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Aufspulmaschine, bei welcher die Spule mittels einer Hülse auf einer angetriebenen Spulspindel aufgesteckt ist, ermöglicht völlig neue Regelungs- und Steuerungskonzepte. Bei den im Stand der Technik bekannten Aufspulmaschinen wird die Umfangsgeschwindigkeit der Spule mittels einer am Umfang der Spule anliegenden Andrückwalze geregelt. Hierzu wird die Drehzahl der Andrückwalze mittels der Regelung des Spindelantriebs auf einen annähernd konstanten Wert geregelt. Dabei tritt das Problem auf, daß Schlupfer­ scheinungen zwischen der Andrückwalze und der Spulenoberfläche zu einer "zu schnellen" oder "zu langsamen" Umfangsgeschwindigkeit führt.

Die erfindungsgemäße Aufspulmaschine nach Anspruch 13 besitzt dagegen den Vorteil, daß zu jedem Spulendurchmesser direkt die entsprechende Umfangsge schwindigkeit einstellbar wird. Damit läßt sich der Faden während der Spulreise mit gleichmäßiger Fadenspannung aufspulen.

Ein weiteres Problem bei den im Stand der Technik bekannten Aufspulmaschinen liegt darin, daß bei einer am Spulenumfang anliegenden Andrückwalze sich der Achsabstand zwischen der Spindel und der Andrückwalze während der Spulreise verändern muß, um eine Spulenbildung zu ermöglichen. Dabei hat die Andrück­ walze die Aufgabe, einen vorgegebenen Anpreßdruck auf der Spulenoberfläche zu erzeugen, damit eine gleichmäßige Fadenablage auf der Spulenoberfläche ent­ steht. Durch die Doppelfunktion "Spulendurchmesser sensieren und Andrückkraft erzeugen" kommt es zwangsläufig zu Unregelmäßigkeiten der einen oder anderen Funktion.

Die erfindungsgemäße Aufspulmaschine gemäß Anspruch 14 ermöglicht dagegen eine im wesentlichen kontinuierliche Abstandsveränderung zwischen der Spindel und der Andrückwalze, ohne daß die von der Andrückwalze auf die Spule ausge­ übte Anpreßkraft beeinflußt wird. Hierzu ist die Auswertelektronik der Ab­ standssensorik mit der Abstandssteuerung verbunden. Aus den einzelnen be­ stimmten Spulendurchmessern läßt sich der Spulendurchmesserzuwachs pro Zeiteinheit ermitteln, so daß der den Achsabstand vergrößernde bewegliche Trä­ ger kontinuierlich angetrieben werden kann.

Beim Aufwickeln des Fadens auf der Spule wird der Faden mittels einer Chan­ giereinrichtung innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt, so daß eine Kreuzspule gewickelt wird. Hierbei werden verschiedene Wicklungsarten, die unter den Bezeichnungen "wilde Wicklung", "Präzisionswicklung" und "Stufen­ präzisionswicklung" bekannt sind. Bei all den Wicklungsarten muß darauf ge­ achtet werden, daß keine Bildwicklungen erzeugt werden. Unter Bildwicklungen versteht man hierbei, daß Fäden verschiedener Lage direkt aufeinander gelegt werden. Dabei entstehen die Bildwicklungen vornehmlich bei einem ganzzahligen Verhältnis zwischen der Changierfrequenz und der Drehzahl der Spindel. Da sich die Drehzahl der Spindel mit zunehmendem Durchmesser verändert, sind Er­ scheinungen der Bildwicklungen nur durch bekannte Stärverfahren der Changier­ frequenz zu vermeiden. Hierbei ist die genaue Vorgabe des Spulendurchmessers zur Vorausberechnung eines Spiegels wünschenswert. Durch die erfindungsge­ mäße Aufspulmaschine nach Anspruch 15 können die Changierstörverfahren mit hoher Präzision ausgeführt werden. Hierzu ist die Auswertelektronik der Ab­ standssensorik mit der Changiersteuerung verbunden.

Im nachfolgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsge­ mäße Vorrichtung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 und 2 schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 und 4 schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Aufspulmaschine.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem Sensor 4, der in einem Abstand zu einer Spulspindel 3 fest angeordnet ist. Der Abstand ist als Spindelabstand be­ zeichnet und mit dem Buchstaben b gekennzeichnet. Die Spulspindel 3 ist mit einem Antrieb (hier nicht gezeigt) verbunden und wird mit einer vorgegebenen Drehzahl angetrieben. Auf der Spindel 3 ist eine Hülse 2 aufgesteckt und ver­ spannt. Auf der Hülse 2 wird ein Faden 7 zu einer Spule 1 gewickelt. Der Faden 7 wird hierzu mittels eines Changierfadenführers 8 vor Auflauf auf die Spulenober­ fläche innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt.

Zur Ermittlung des Spulendurchmessers, der in Fig. 1 durch den Buchstaben D gekennzeichnet ist, erzeugt der Sensor 4 Signale, die auf die Oberfläche der Spin­ del 3 und auf die Oberfläche der Spule 1 treffen. Aus den von den jeweiligen Oberflächen reflektierten Signalen werden die momentanen Abstände zwischen dem Sensor 4 und der Spindel 3 sowie der Spule 1 ermittelt. Der Spulenabstand ist in Fig. 1 mit dem Buchstaben a gekennzeichnet und definiert den Abstand zwi­ schen dem Sensor 4 und der Oberfläche der Spule 1. Nachdem der Spindelabstand b und der Spulenabstand a erfaßt sind, wird mittels einer Auswertelektronik der Spulendurchmesser D nach der Formel

D = d + 2(b - a)

berechnet. Der Spindeldurchmesser d ist dabei als bekannte Größe in der Aus­ wertelektronik hinterlegt.

Die Messung des Spulendurchmessers erfolgt während der Spulreise kontinuier­ lich in kleinen Zeitabständen. Bei einer ortsfesten Spulspindel bleibt der Spin­ delabstand b während der Spulreise konstant. Damit kann die laufende Messung des Spindelabstands b entfallen. Der Spindelabstand b ist in diesem Fall der Aus­ wertelektronik als konstanter Wert vorgegeben. Während der Spulreise wird der sich laufend ändernde Spulenabstand durch den Sensor 4 gemessen. Somit läßt sich all durch die Abstandsbestimmung der momentan gewickelte Spulendurch­ messer D ermitteln.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung gezeigt. Die Figur ist in einer Ansicht dargestellt. Die Spule 1 ist mittels der Hülse 2 auf der Spulspindel 3 aufgespannt. Auf der Spule 1 wird der Faden 7 auf­ gewickelt, wobei der Faden 7 mittels des Changierfadenführers 8 innerhalb der Spulenbreite hin- und hergeführt wird. Am Umfang der Spule 1 liegt eine ange­ triebene Treibwalze 9 an. Somit wird die Spule 1 durch die Treibwalze 9 mit im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Im Abstand zur Spulspindel 3 ist ein Sensor 4 angeordnet. Der Sensor 4 besteht aus einem Sender 6 und einem Empfänger 5. Der Sender 6 kann hierbei als Lichtquelle, beispiels­ weise eine Laserdiode, ausgeführt sein. Der Empfänger 5 ist als Detektor ausge­ führt. Der Sender 6 erzeugt ein Lichtsignal, das auf die Spulenoberfläche der Spule 1 und das auf die Hülsenoberfläche der Hülse 2 auftrifft. Der Empfänger 5 nimmt das reflektierte Licht von den auf den Oberflächen projizierten Licht­ punkten auf. Hierbei wird durch den Sender 6, den projizierten Lichtpunkt und den Empfänger 5 ein Dreieck aufgespannt.

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 wird bei dem Ausführungs­ beispiel aus Fig. 2 der Spindelabstand durch den Abstand zwischen dem Sensor 4 und der Oberfläche der Hülse 2 gebildet. Zur Unterscheidung ist der Spindelab­ stand in Fig. 2 mit dem Buchstaben b' gekennzeichnet. Die Berechnung des Spu­ lendurchmessers D erfolgt nach der gleichen Vorgehensweise, wie sie bereits zu Fig. 1 beschrieben wurde. Der Auswertelektronik ist hierbei als Wert der Hülsen­ durchmesser d' der Hülse 2 vorgegeben. Da sich mit wachsendem Spulendurch­ messer der Spulenabstand und der Spindelabstand verändern, werden bei jeder Bestimmung des Spulendurchmessers die Abstände a und b' durch den Sensor erfaßt und der zugehörige Spulendurchmesser nach der angegebenen Formel be­ rechnet.

In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufspulma­ schine gezeigt. In Fig. 3 ist die Aufspulmaschine in einer Vorderansicht gezeigt. Die Aufspulmaschine weist einen Spulrevolver 19 auf, der mittels eines Lagers 20 in einem Maschinengestell 21 drehbar gelagert ist. Der Spulrevolver 19 ist über den Antrieb 24 in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Drehrichtung antreib­ bar. An dem Spulrevolver 19 ist außermittig auskragend eine drehbare Spindel 3 angeordnet. Die Spindel 3 ist durch einen Spindelantrieb (hier nicht dargestellt) angetrieben. Die Spindel 3 trägt eine aufgespannte Hülse 2. Auf der Hülse 2 wird ein Faden 7 zu einer Spule 1 aufgewickelt. Der Faden 7 wird mit konstanter Ge­ schwindigkeit der Aufspulmaschine zugeliefert. Dabei wird der Faden 7 von einem Kopffadenführer 10, der die Spitze des Changierdreiecks bildet, geführt. Von dem Kopffadenführer 10 gelangt der Faden 7 zu einer Changiereinrichtung, die als Flügelchangierung ausgeführt ist, mit den Flügeln 13. Hierbei werden zwei Flü­ gelpaare gegensinnig durch einen Changierantrieb 11 angetrieben, so daß der Fa­ den 7 abwechselnd durch die Flügel 13 innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt werden. Die Changiereinrichtung ist an einem Träger 12 befestigt.

Hinter der Changiereinrichtung wird der Faden 7 an einer Andrückwalze 14 mit mehr als 90° umgelenkt und sodann auf der Spule 1 aufgewickelt. Die Andrück­ walze 14 ist am freien Ende eines Trägers 15 drehbar gelagert. Die Andrückwalze 14 liegt am Umfang der Spule 1 an.

An dem Träger 15 ist ein Sensor 4 mit einer Auswertelektronik 16 angebracht. Der Sensor 4 weist einen Sender 6 und einen Empfänger 5 auf. Die Auswertelek­ tronik 16 ist mit einer Abstandssteuerung 25 verbunden. Die Abstandssteuerung 25 ist zur Steuerung des Antriebes 24 mit dem Antrieb 24 gekoppelt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Aufspulmaschine wird der Faden 7 kontinuierlich auf der Spule 1 gewickelt. Um den anwachsenden Spulendurchmesser der Spule 1 zu ermöglichen, wird die Spindel 3 durch den Spulrevolver 19 in Pfeilrichtung verschwenkt. Hierzu wird der Antrieb 24 durch die Abstandssteuerung 25 ange­ steuert. Die Bewegung des Spulrevolvers wird dabei in Abhängigkeit von dem anwachsenden Spulendurchmesser gesteuert. Der Spulendurchmesser der Spule 1 wird durch den Sensor 4 erfaßt. Hierzu erzeugt der Sender 6 ein Lichtsignal, das auf die Oberfläche der Spule 1 und auf die Oberfläche der Spindel 3 auftrifft. Die auf den Oberflächen projizierten Lichtpunkte werden reflektiert. Die reflektierten Lichtsignale werden von dem Empfänger 5 aufgefangen und zu Abstandssignalen für den Spulenabstand und für den Spindelabstand überführt. In der Auswertelek­ tronik 16 wird der dazugehörige Spulendurchmesser ermittelt und der Abstands­ steuerung 25 aufgegeben. Die Abstandssteuerung 25 steuert daraufhin den Antrieb 24 des Spulrevolvers 19. Dabei läßt sich durch die Abstandssteuerung 25 bei­ spielsweise zu jedem Spulendurchmesser eine bestimmte Stellung des Spulrevol­ vers zuordnen. Damit wird durch den Antrieb 24 der Spulrevolver jeweils in die entsprechende Position verfahren. Es ist jedoch auch möglich, daß zu jedem Spu­ lendurchmesser eine Geschwindigkeit des Spulrevolvers zugeordnet wird. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, um eine kontinuierliche Bewegung des Spulre­ volvers 19 zu erhalten.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Aufspulmaschine kann dabei der Träger 15 beweg­ lich oder fest am Maschinengestell angebracht sein.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufspul­ maschine schematisch im Querschnitt dargestellt. Der Aufbau ist identisch zu der in Fig. 3 dargestellten Aufspulmaschine. Insoweit wird auf die zuvor angegebene Beschreibung Bezug genommen und im wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben.

Die Spulspindel 3 ist auskragend an dem Spulrevolver 19 mittels eines Lagers 27 drehbar gelagert. Am Lagerende der Spindel 3 ist die Spindel 3 mit einem Spin­ delantrieb 22 verbunden. Auf dem auskragenden Ende der Spindel 3 ist die Hülse 2 aufgespannt, auf die der Faden 7 zu einer Spule 1 gewickelt wird. Im Abstand zur Spindel 3 sind zwei Sensoren 17 und 18 angeordnet. Die Sensoren 17 und 18 sind mit der Auswertelektronik 16 zu einer Baueinheit vereint. Die Auswertelek­ tronik 16 ist mit einer Antriebssteuerung 23 verbunden. Die Antriebssteuerung 23 ist zur Regelung der Spindeldrehzahl 3 mit dem Spindelantrieb 2 gekoppelt.

Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, ist die Auswertelektro­ nik 16 ebenfalls mit der Abstandssteuerung 25 verbunden, die über den Antrieb 24 den Spulrevolver 19 zur Ausführung der Ausweichbewegung der Spindel 3 während des Wickelns der Spule 1 bewegt.

Die Auswertelektronik 16 ist bei der in Fig. 4 dargestellten Aufspulmaschine ebenfalls mit einer Changiersteuerung 26 verbunden. Die Changiersteuerung 26 ist mit dem Changierantrieb 11 gekoppelt, um die Changierfrequenz entsprechend vorgegebener Wickelgesetze zu steuern.

Zur Bestimmung des Spulendurchmessers während der Spulreise werden die Sen­ soren 17 und 18 jeweils Signale erzeugen, die zu einer Abstandsmessung führen. Der Sensor 17 erzeugt dabei Signale zur Bestimmung des Spindelabstands, der momentan zwischen der Oberfläche der Spindel 3 und dem Sensor 17 vorherrscht. Der Sensor 18 erzeugt Signale zur Bestimmung des Spulenabstands, der zur Meß­ zeit zwischen der Spulenoberfläche der Spule 1 und dem Sensor 18 vorliegt. Aus den jeweiligen Abstandssignalen zum Spulenabstand und zum Spindelabstand ermittelt die Auswertelektronik 16 ein Differenzsignal, das dem momentan ge­ wickelten Spulendurchmesser entspricht. Dieses Differenzsignal wird der An­ riebssteuerung 23 aufgegeben. In der Antriebssteuerung 23 ist eine Masterkurve hinterlegt, in welcher zu jedem Spulendurchmesser eine bestimmte Drehzahl der Spindel 3 zugeordnet ist, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spule 1 wäh­ rend der Spulreise konstant bleibt.

Das Differenzsignal der Auswertelektronik 16 wird in der Abstandssteuerung 25 zur Steuerung der Ausweichbewegung der Spulspindel genutzt - wie zu dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 3 bereits beschrieben wurde.

Um während der Spulreise Bildwicklungen zu vermeiden, werden in der Chan­ giersteuerung 26 die Differenzsignale ausgewertet. Dabei können beispielsweise die aktuellen Zuwachsraten der Spule herangezogen werden, um evtl. bevorste­ hende Bildwicklungen zu umgehen, indem die Changierfrequenz verändert wird.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Auf­ spulmaschinen können die Sensoren zusätzliche Funktionen wie beispielsweise Fadenlaufüberwachung oder Wicklerüberwachung durchführen.

Bei Aufspulmaschinen, bei welchen auf der Spulspindel mehrere Spulen hinter­ einander gleichzeitig gewickelt werden, kann beispielsweise vorteilhaft die Spu­ lenabstandsmessung zweier benachbarter Spulen von einem Sensor übernommen werden. Dabei könnte beispielsweise durch ein Linsensystem ein linienförmiger Lichtstrahl derart fokussiert werden, daß die Randbereiche der benachbarten Spulenoberflächen sowie der Zwischenraum mit der Spindel zwischen den Spulen erfaßt wird. Durch einen entsprechenden Empfänger läßt sich ein Höhenprofil messen, aus dem die Spulendurchmesser beider Spulen errechnet werden kann.

Da sich die Stellung zwischen dem Sensor und der Spindel bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ständig variiert, werden vorteilhaft Sender ein­ gesetzt, die gestreute Lichtsignale erzeugen. Damit ist eine Abtastung der Ober­ flächen in jeder Stellung gewährleistet. Bei Einsatz von Lichtquellen mit punkt­ förmigen Lichtsignalen können derartige Stellungsänderungen beispielsweise durch bewegliche Sensoren ausgeglichen werden. Die Bewegung des Sensors könnte hierbei mit der Ausweichbewegung der Spindel oder der Ausweichbewe­ gung der Andrückwalze gekoppelt werden.

Bezugszeichenliste

1

Spule

2

Hülse

3

Spindel

4

Sensor

5

Empfänger, Detektor

6

Sender, Lichtquelle

7

Faden

8

Changierfadenführer

9

Treibwalze

10

Kopffadenführer

11

Changierantrieb

12

Träger

13

Flügel

14

Andrückwalze

15

Träger

16

Auswertelektronik

17

Sensor

18

Sensor

19

Spulrevolver

20

Lager

21

Maschinengestell

22

Spindelantrieb

23

Antriebssteuerung

24

Antrieb

25

Abstandssteuerung

26

Changiersteuerung

27

Lager

Claims (15)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetriebe­ nen Spule, bei welchem ein zulaufender Faden auf die Spule gewickelt wird, wozu eine die Spule aufnehmende Hülse auf einer drehbaren Spindel aufgesteckt ist, und bei welchem die Spulenoberfläche durch einen im Abstand (Spulenabstand) zur Spulenoberfläche angeordneten Sensor kontaktlos sensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spu­ lenabstand zwischen dem Sensor und der Spulenoberfläche und ein Spindelabstand zwischen dem Sensor und der Spindeloberfläche erfaßt wird und daß der Spulendurchmesser aus dem vorgegebenen Durch­ messer der Spindel und der Differenz zwischen dem Spindelabstand und dem Spulenabstand ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spin­ delabstand durch den Abstand zwischen dem Sensor und der Hülsen­ oberfläche gebildet ist, wobei zur Ermittlung des Spulendurchmessers der Hülsendurchmesser vorgegeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mittels einer Lichtquelle einen Lichtstrahl erzeugt, welcher auf die Spulenoberfläche und/oder der Spindeloberfläche/Hülsenoberfläche gerichtet ist, daß das reflektierte Licht von der Spulenoberfläche und das reflektierte Licht von der Spindeloberfläche/Hülsenoberfläche von dem Sensor mittels eines Detektors aufgenommen und in Abstands­ signale überführt wird, und daß ein den Spulendurchmesser charakteri­ sierendes Differenzsignal aus den Abstandssignalen erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ strahl durch einen Laser erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichstrahl linienförmig derart auf einen Rand der Spule gerichtet ist, daß ein Teil der Lichtstrahlen auf die Spulenoberfläche und ein Teil der Lichtstrahlen auf die Hülsenoberfläche fällt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das diffus reflektierte Licht der Spulenoberfläche und das diffus re­ flektierte Licht der Spindeloberfläche/Hülsenoberfläche von dem Detek­ tor aufgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Sensor zur Erfassung des Spulenabstand und ein ande­ rer Sensor zur Erfassung des Spindelabstandes verwendet wird, wobei die Sensoren zur Ermittlung des Spulendurchmesser miteinander verbun­ den sind.

8. Vorrichtung zur Bestimmung eines Spulendurchmessers einer angetrie­ benen Spule (1), die durch Aufwickeln eines zulaufenden Fadens (7) ge­ bildet wird, wobei die Spule (1) mittels einer Hülse (2) auf einer drehba­ ren Spindel (3) aufgesteckt ist, mit einem Sensor (4), der in einem Ab­ stand (Spulenabstand) (a) zur Spulenoberfläche fest angeordnet ist und der die Spulenoberfläche kontaktlos sensiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) einen Sender (6) und einen Empfänger (5) aufweist, wobei der Sender (6) gerichtete Signale auf die Spulenoberfläche und/oder auf die Spindeloberfläche/Hülsenoberfläche sendet und wobei der Empfänger (5) die reflektierten Signale aufnimmt und in ein Ab­ standssignal für den Spulenabstand (a) und in ein Abstandssignal für ei­ nen Spindelabstand (b) überführt, und daß eine Auswertelektronik (16) vorgesehen ist, die aus den Abstandssignalen und einem vorgegebenen Spindeldurchmesser/Hülsendurchmesser den Spulendurchmesser ermit­ telt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (6) eine Lichtquelle ist und daß der Empfänger (5) ein Detektor ist, wobei die Lichtquelle und der Detektor mit einem durch den Lichtstrahl be­ stimmten Abtastpunkt auf der Oberfläche ein Dreieck einschließen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linse im Strahlengang vor dem Detektor angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sender (6) und/oder der Empfänger (5) beweglich ausgeführt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß ein zweiter Sensor (18, 17) im Abstand zur Spindel angeordnet ist, wobei einer der Sensoren (17) der Spulenoberfläche und der andere der Sensoren (18) der Spindeloberfläche zugeordnet sind.

13. Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens zu einer Spule (1), mit einer angetriebenen Spindel (3), auf der eine die Spule (1) aufnehmende Hülse (2) aufgesteckt ist, und mit einer Antriebssteuerung (23) zur Steue­ rung der Spindeldrehzahl derart, daß die Spule (1) während des Aufwic­ kelns (Spulreise) eine konstante Umfangsgeschwindigkeit einhält, wobei die Umfangsgeschwindigkeit sich in Abhängigkeit von dem Durchmesser (D) der Spule (1) ändert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 8 bis 12 vorgesehen ist, um den Spulendurchmesser (D) laufend zu ermitteln, und daß eine Auswertelek­ tronik (16) der Vorrichtung mit der Antriebssteuerung (23) verbunden ist.

14. Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens (7) zu einer Spule (1), mit einer angetriebenen Spindel (3), auf der eine die Spule (1) aufneh­ mende Hülse (2) aufgesteckt ist, mit einer Andrückwalze (14), die am Umfang der Spule (1) anliegt, und mit einer Abstandssteuerung (25) zur Steuerung des Achsabstandes zwischen der Spindel. (3) und der An­ drückwalze (14), wobei der Achsabstand sich in Abhängigkeit von dem Durchmesser (D) der Spule (1) ändert und wobei die Spindel (3) und/oder die Andrückwalze (14) an einem antreibbaren beweglichen Träger (19) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 8 bis 11 vorgesehen ist, um den Spulendurchmesser laufend zu ermitteln, und daß eine Auswertelektronik (16) der Vorrichtung mit der Abstandssteuerung (25) verbunden ist.

15. Aufspulmaschine zum Aufwickeln eines Fadens (7) zu einer Spule (1), mit einer angetriebenen Spindel (3), auf der eine die Spule (1) aufneh­ mende Hülse (2) aufgesteckt ist, mit einer Changiereinrichtung (11, 13), die den Faden (7) zum Ablegen auf der Spulenoberfläche innerhalb eines Changierhubes hin- und herführt, und mit einer Changiersteuerung (26) zur Steuerung der Changierfrequenz der Changiereinrichtung (11, 13), wobei die Changierfrequenz in Abhängigkeit von dem Zuwachs des Spulendurchmessers geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 8 bis 11 vorgese­ hen ist, um den Spulendurchmesser laufend zu ermitteln, und daß eine Auswertelektronik (16) der Vorrichtung mit der Changiersteuerung (26) verbunden ist.