DE3940071A1

DE3940071A1 - Tape, wire or thread winding machine - has electromagnetic torque control for adjusting winding rate

Info

Publication number: DE3940071A1
Application number: DE3940071A
Authority: DE
Inventors: Peter Stupp
Original assignee: ORTLINGHAUS AG
Current assignee: ORTLINGHAUS AG
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CH676356A5; FR2640247B3; IT8922616A0; FR2640247A1; IT1237864B

Abstract

The tape, wire, or thread winding machine has a winding reel (13) attached to a rotary drive spindle (11) supplied with a variable drive torque for adjusting the winding rate. The cogwheel drive (29) rotates a housing (21) containing a sliding lamella disc (25) cooperating with a carrier (49) attached to the drive spindle (11). A variable drive torque is obtained via the friction between the lamella disc (25) and an electromagnetically operated armature disc (23) and between the lamella disc (25) and the housing (21). The armature disc (23) is moved against a spring bias by the current through a magnetic winding (67) to vary the friction force and hence the drive torque.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von band-, draht- oder fadenförmigem Material auf einen Spulen körper, mit einer drehbaren Antriebsspindel für den Spulen körper, einer Antriebsvorrichtung zum Drehen der Antriebs spindel und einer Vorrichtung zum Verändern des Drehmoments der Antriebsspindel.The invention relates to a device for winding tape, wire or thread-like material on a spool body, with a rotatable drive spindle for the coils body, a drive device for rotating the drive spindle and a device for changing the torque the drive spindle.

Seit längerer Zeit sind pneumatisch betätigte Scheibenbremsen bekannt, welche das genaue Einstellen, bzw. Regeln des Brems momentes beim Abwickeln von Material, z. B. Papier, Kunststoff, Metallfolie, Draht, Faden, usw. ermöglichen. Des weiteren sind auch elektronische Bahnzugsteuerungen bekannt geworden, welche die Steuerung des Bremsmomentes einer pneumatisch betä tigten Wickelbremse übernehmen können. Ähnliche Probleme wie beim Abwickeln ergeben sich auch beim Aufwickeln. Hier kann so vorgegangen werden, daß die Antriebsspindel für die Aufwickelspule von einer Antriebsvorrichtung über eine Friktions kupplung angetrieben wird und eine Bremse vorgesehen wird, mit welcher die Antriebsspindel bei Bedarf abgebremst werden kann. Dies erfordert aber einen relativ hohen Aufwand, wobei der Verschleiß bei der Friktionskupplung und der Wickelbremse wegen der hohen Relativgeschwindigkeiten groß ist.Pneumatically actuated disc brakes have been around for a long time known, the exact setting, or control of the brake moment when unwinding material, e.g. B. paper, plastic, Allow metal foil, wire, thread, etc. Furthermore electronic train control systems have also become known, which control the braking torque of a pneumatically can take over the wrapped brake. Similar problems as when unwinding also arise when winding. Here you can be done that the drive spindle for the take-up reel from a drive device via a friction clutch is driven and a brake is provided with which the drive spindle can be braked if necessary. However, this requires a relatively high effort, the Wear on the friction clutch and the winding brake is great because of the high relative speeds.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrich tung zum Aufwickeln zu schaffen, welche verhältnismäßig ein fach und billig ist und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.It is therefore an object of the present invention a Vorrich to create winding, which is a relatively is simple and cheap and has a high level of operational reliability.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies mit einer Vorrich tung der eingangs erwähnten Art erreicht, bei der die Vorrich tung zum Verändern des Drehmoments gekennzeichnet ist durch einen stationären, eine Magnetwicklung enthaltenden Magnetkör per, ein von der Antriebsvorrichtung antreibbares Gehäuse, ei nen auf der Antriebsspindel befestigten Lamellenträger, eine im Gehäuse angeordnete und auf dem Lamellenträger axial ver schiebbare Lamellenscheibe, eine im Gehäuse angeordnete und mit diesem gekuppelte aber axial verschiebbare Ankerscheibe und Federmitteln, welche eine Kraft gegen die Ankerscheibe ausüben, wobei wegen der Reibungskräfte zwischen Ankerscheibe und Lamellenscheibe einerseits und Gehäuse und Lamellenscheibe andererseits ein Drehmoment von der Antriebsvorrichtung auf. die Antriebsspindel für den Spulenkörper übertragen wird, und eine Wicklung zur Änderung des Stromflusses in der Magnet wicklung zwecks Erzeugung einer Kraft, welche der Kraft der Federmittel entgegen wirkt, um das auf die Antriebsspindel übertragene Drehmoment zu verkleinern.According to the present invention, this is done with a Vorrich tion of the type mentioned, in which the Vorrich device for changing the torque is characterized by a stationary magnetic body containing a magnetic winding per, a housing that can be driven by the drive device, ei slat carriers attached to the drive spindle, one arranged in the housing and axially ver on the disk carrier Slidable lamellar disc, one arranged in the housing and with this coupled but axially displaceable armature disk and spring means, which exert a force against the armature disk exercise, due to the frictional forces between the armature plate and lamellar disc on the one hand and housing and lamellar disc on the other hand, a torque from the drive device. the drive spindle for the bobbin is transmitted, and a winding to change the current flow in the magnet winding to generate a force which is equal to the force of the Spring means counteracts this on the drive spindle to reduce transmitted torque.

Fließt kein Strom in der Magnetwicklung, so sind die Feder mittel voll wirksam, so daß das volle Drehmoment von der An triebsvorrichtung auf die Antriebsspindel und somit auf den Spulenkörper übertragen wird. Fließt hingegen ein relativ kleiner Strom durch die Magnetwicklung, so wird die Anker scheibe entgegen der Kraft der Federmittel axial verschoben, so daß die auf die Lamellenscheibe wirkenden Reibungskräfte abnehmen und somit nicht mehr das volle Drehmoment übertragen wird. Es findet eine Relativbewegung zwischen der Lamellen scheibe und dem Gehäuse statt. Diese Relativbewegung ist jedoch wesentlich geringer als wenn anstelle der erfindungs gemäßen Vorrichtung eine Bremse verwendet würde. Infolgedes sen ergibt sich auch ein geringerer Verschleiß. Weil die Vor richtung gemäß der Erfindung einfach ist, ist sie auch billig in der Herstellung. Da das Magnetfeld direkt auf die Anker scheibe wirkt, kann die Lamellenscheibe mit Reibbelägen ver sehen sein, ohne daß dies den Magnetkreis stören würde. Es findet somit zur Übertragung des Drehmoments keine Reibung zwischen metallischen Teilen statt. Dadurch wird die Lebens dauer der Vorrichtung wesentlich erhöht. Die Vorrichtung ist auch sparsam im Stromverbrauch, weil nur dann Strom für die Magnetwicklung benötigt wird, wenn das zu übertragende Dreh moment vermindert werden soll.If there is no current in the magnetic winding, the spring is medium fully effective so that the full torque from the on drive device on the drive spindle and thus on the Coil body is transferred. On the other hand, flows relatively small current through the magnetic winding, so the armature disc axially displaced against the force of the spring means, so that the frictional forces acting on the disc remove and thus no longer transmit the full torque becomes. There is a relative movement between the slats disc and the housing instead. This relative movement is however, much less than if instead of the invention According to the device a brake would be used. As a result There is also less wear. Because the front direction is simple according to the invention, it is also cheap in production. Because the magnetic field is directly on the anchor disc works, the lamellar disc can have friction linings be seen without this disturbing the magnetic circuit. It there is therefore no friction for the transmission of the torque between metallic parts instead. This will make life duration of the device increased significantly. The device is also economical in electricity consumption, because only then electricity for the Magnetic winding is needed when the rotation to be transmitted moment should be reduced.

Vorteilhaft ist das Gehäuse auf der Antriebsspindel drehbar gelagert. Dies ergibt eine einfache Konstruktion der Vorrich tung. Vorteilhaft ist der stationäre Magnetkörper auf einer Nabe des Gehäuses gelagert und durch eine Drehsicherung ge sichert. Dies ermöglicht eine kompakte Konstruktion der Vor richtung. Sie kann als Baueinheit gefertigt werden. Es sind keine besonderen Justierarbeiten notwendig, um bei der Montage der Aufwickelvorrichtung bei einer Maschine den stationären Magnetkörper inbezug auf das Gehäuse einzustellen.The housing is advantageously rotatable on the drive spindle stored. This results in a simple construction of the device tung. The stationary magnetic body on one is advantageous Hub of the housing stored and ge by a rotation lock backs up. This enables a compact construction of the front direction. It can be manufactured as a structural unit. There are no special adjustment work necessary during assembly the rewinder on a machine the stationary Adjust the magnetic body in relation to the housing.

Als Antriebsvorrichtung kann ein Zahnrad vorgesehen werden, welches mit der Nabe des Gehäuses verbunden ist. Dies ergibt eine besonders einfache und zweckmäßige Konstruktion. Bei dieser Konstruktion können Gehäuse und Zahnrad gemeinsam mittels zweier Kugellager auf der Antriebsspindel gelagert sein. Zweckmäßigerweise wird ein drittes Kugellager zwischen Zahnrad und Nabe des Gehäuses zur Lagerung des stationären Magnetkörpers vorgesehen. Dies ergibt eine zweckmäßige Lagerung des stationären Magnetkörpers und trägt zur kompak ten Ausführung der Vorrichtung bei.A gear wheel can be provided as the drive device, which is connected to the hub of the housing. This results in a particularly simple and functional construction. At This construction allows the housing and gearwheel to be common mounted on the drive spindle by means of two ball bearings be. A third ball bearing is expediently between Gear and hub of the housing for storing the stationary Magnetic body provided. This results in an expedient Storage of the stationary magnetic body and contributes to the compact th implementation of the device.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse eine Stützscheibe und eine in Abstand davon angeordnete Endscheibe aufweist, zwischen welchen die Anker scheibe und die Lamellenscheibe angeordnet sind. Dabei kann der Zwischenraum zwischen Stützscheibe und Endscheibe an der Peripherie dieser Scheiben von einem Staubschutzring umgeben sein. Dies stellt eine besonders einfache Konstruktion dar. Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Beabstandung der Endschei be gegeben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Endscheibe durch eine Anzahl von Distanzbolzen in der Nähe der Peripherie von der Stützscheibe beabstandet ist. In diesem Falle können in der Ankerscheibe Schlitze oder Löcher für die Distanzbolzen vorgesehen sein. Dabei übernehmen die Distanzbolzen auch die Aufgabe, die Ankerscheibe mitzunehmen.An advantageous embodiment of the invention provides that the housing has a support disc and one at a distance from it has arranged end plate, between which the anchor disc and the lamellar disc are arranged. It can the space between the support plate and the end plate on the The periphery of these disks is surrounded by a dust protection ring be. This is a particularly simple construction. It are different ways of spacing the end cap be given. It is particularly useful if the end plate by a number of spacers near the periphery is spaced from the support disc. In this case you can slots or holes in the armature disk for the spacer bolts be provided. The spacers also take over Task to take the armature plate with you.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug nahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung ist die Aufwickelvorrichtung schematisch dargestellt. Die Einheit 10 sitzt auf der Antriebsspindel 11 für den Spulenkörper 13. Wie schematisch dargestellt, ist die Antriebsspindel bei 15 im Maschinengestell 17 gelagert. Die Einheit 10 besteht im wesentlichen aus einem stationären Magnetkörper 19, einem Ge häuse 21, einer Ankerscheibe 23, mindestens einer Lamellen scheibe 25 und einer Anzahl von Druckfedern 27. Dem Antrieb der Einheit 10 dient beispielsweise ein Zahnrad 29. Das Zahn rad 29 ist mit einer Anzahl Schrauben 31 mit der Nabe 33 der Stützscheibe 35 des Gehäuses 21 verbunden. Zahnrad 29 und Stützscheibe 21 sind mittels der Kugellager 37, 38 auf der Antriebsspindel 11 drehbar gelagert. Das Gehäuse 21 wird im wesentlichen durch die Stützscheibe 35, die Endscheibe 39 und den Staubschutzring 41 gebildet. Die Endscheibe wird dabei durch eine Anzahl von in der Nähe der Peripherie angeordneten Distanzbüchsen 43 von der Stützscheibe 35 beabstandet. Der Be festigung der Endscheibe 39 dienen Schrauben 45. Die Anker scheibe 23 weist Schlitze 47 oder Löcher für die Distanzbüch sen 43 auf. Die Distanzbüchsen 43 dienen daher als Mitnehmer tur die Ankerscheibe 23, erlauben aber eine axiale Bewegung der Ankerscheibe 23. Innerhalb des Gehäuses 21 ist ein Lamel lenträger 49 mittels eines Keils 51 mit der Antriebsspindel 11 verbunden. Der Lamellenträger 49 weist Mitnehmermittel 53 für die Lamellenscheibe 25 auf. Als Mitnehmermittel kann in bekannter Weise eine Verzahnung dienen, die in eine entspre chende Innenverzahnung der Lamellenscheibe 25 paßt. Die Lamellenscheibe 25 ist somit auf dem Lamellenträger 49 axial verschiebbar. In der Nähe der Peripherie weist die Lamellen scheibe 25 in bekannter Weise auf beiden Seiten einen Reibbe lagring 55 auf.An embodiment of the invention will now be described with reference to the drawing. In this drawing, the winding device is shown schematically. The unit 10 sits on the drive spindle 11 for the coil former 13 . As shown schematically, the drive spindle is mounted at 15 in the machine frame 17 . The unit 10 consists essentially of a stationary magnetic body 19 , a Ge housing 21 , an armature disk 23 , at least one lamellar disk 25 and a number of compression springs 27 . A gear 29 serves, for example, to drive the unit 10 . The toothed wheel 29 is connected with a number of screws 31 to the hub 33 of the support disk 35 of the housing 21 . Gear 29 and support disk 21 are rotatably supported on the drive spindle 11 by means of the ball bearings 37 , 38 . The housing 21 is essentially formed by the support disk 35 , the end disk 39 and the dust protection ring 41 . The end plate is spaced from the support plate 35 by a number of spacer bushes 43 arranged in the vicinity of the periphery. Be fastening the end plate 39 serve screws 45 . The armature disk 23 has slots 47 or holes for the spacer 43 sen. The spacer sleeves 43 therefore serve as a driver for the armature disk 23 , but allow axial movement of the armature disk 23 . Within the housing 21 is a Lamel disc carrier and 49 connected by means of a wedge 51 with the drive spindle. 11 The disk carrier 49 has driver means 53 for the disk 25 . As a driving means, a toothing can be used in a known manner, which fits into a corresponding internal toothing of the disk 25 . The disk 25 is thus axially displaceable on the disk carrier 49 . In the vicinity of the periphery, the lamella disc 25 in a known manner on both sides a Reibbe lagring 55 .

Der stationäre Magnetkörper 19 ist auf der Nabe 33 mittels des Kugellagers 57 gelagert. Eine Drehsicherung 59, welche durch geeignete Mittel 61 mit dem Maschinengestell 17 verbunden wer den kann, verhindert eine Drehung des Magnetkörpers 19.The stationary magnetic body 19 is mounted on the hub 33 by means of the ball bearing 57 . An anti-rotation device 59 , which can be connected to the machine frame 17 by suitable means 61 , prevents the magnet body 19 from rotating.

Schematisch ist eine Gleichstromquelle 63 und ein Regler 65 dargestellt, mit welchem der Stromfluß durch die Wicklung 67 geregelt werden kann. A direct current source 63 and a regulator 65 are shown schematically, with which the current flow through the winding 67 can be regulated.

Die Aufwickelvorrichtung arbeitet wie folgt: wenn eine nicht eingezeichnete Antriebsvorrichtung das Zahnrad 29 antreibt, so wird von diesem das Gehäuse 21 in Drehung versetzt. Es drehen somit sowohl die Stützscheibe 35 als auch die Endscheibe 39. Wenn die Wicklung 67 nicht von der Stromquelle 63 erregt wird, so drücken die Federn 27 die axial verschiebbare Ankerscheibe 23 gegen den benachbarten Reibbelag 55 der Lamellenscheibe 25. Da sich diese axial bewegen kann, drückt der zweite Reibbe lag 55 gegen die Endscheibe 39. Wegen der Reibungskräfte zwi schen der Ankerscheibe 23 und dem benachbarten Reibbelag 55 der Lamellenscheibe 25 und zwischen der Endscheibe 39 und dem benachbarten Reibbelag 55 der Lamellenscheibe 25 wird somit die Lamellenscheibe 25 mitgenommen. Die Lamellenscheibe 25 überträgt die Drehbewegung auf den Lamellenträger 49. Da dieser mit der Antriebsspindel 11 verkeilt ist, wird somit die Antriebsspindel 11 angetrieben, so daß der Spulenkörper 13 dreht.The winding device works as follows: if a drive device, not shown, drives the gearwheel 29 , the housing 21 is rotated by it. Both the support disk 35 and the end disk 39 thus rotate. If the winding 67 is not excited by the power source 63 , the springs 27 press the axially displaceable armature disk 23 against the adjacent friction lining 55 of the disk disk 25 . Since this can move axially, the second Reibbe lay 55 against the end plate 39th Because of the frictional forces Zvi the armature plate 23 and the adjacent friction lining rule 55 of the flap disc 25 and between the end plate 39 and the adjacent friction facing 55 of the flap disc 25, the flap disc 25 is thus taken. The disk 25 transmits the rotary movement to the disk carrier 49 . Since this is wedged with the drive spindle 11 , the drive spindle 11 is thus driven so that the bobbin 13 rotates.

Solange der auf den Spulenkörper 13 wirkende Bandzug nicht übermäßig groß ist, dreht somit der Spulenkörper 13 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Zahnrad 29. Soll nun das auf den Spulenkörper zu übertragende Drehmoment reduziert werden, so wird an die Wicklung 67 über den Regler 65 eine Spannung angelegt. Durch den Stromfluß in der Wicklung 67 wird ein magnetischer Kraftfluß erzeugt, der bestrebt ist, die Ankerscheibe 23 entgegen der Kraft der Federn 27 zu bewe gen. Dadurch werden die wirksamen Reibungskräfte bei den Reib belagringen 55 vermindert, und es entsteht Schlupf, also eine Relativbewegung zwischen Lamellenscheibe 25 und Gehäuse 21. Der Spulenkörper dreht 13 daher langsamer. Je größer der Strom ist, der durch die Wicklung 67 fließt, desto geringer ist das Drehmoment, das vom Antrieb auf den Spulenkörper 13 übertragen wird.As long as the tape tension acting on the bobbin 13 is not excessively large, the bobbin 13 thus rotates at the same angular velocity as the gear 29 . If the torque to be transmitted to the coil former is now to be reduced, a voltage is applied to the winding 67 via the controller 65 . Due to the current flow in the winding 67 , a magnetic force flow is generated, which tends to move the armature disk 23 against the force of the springs 27. As a result, the effective frictional forces in the friction lining rings 55 are reduced, and slip occurs, that is to say a relative movement between lamella disk 25 and housing 21 . The bobbin 13 therefore rotates more slowly. The greater the current that flows through the winding 67 , the lower the torque that is transmitted from the drive to the coil former 13 .

Claims

1. Device for winding tape, wire or thread-shaped material on a bobbin ( 13 ), with a rotatable drive spindle ( 11 ) for the bobbin ( 13 ), a drive device ( 29 ) for rotating the drive spindle ( 11 ) and a device ( 10 ) for changing the winding speed, which is characterized by a stationary magnetic body ( 19 ) containing a magnetic winding ( 67 ), a housing which can be driven by the drive device ( 29 ), a disk carrier ( 49 ) fastened to the drive spindle ( 11 ), one in the housing ( 21 ) and on the disk carrier ( 49 ) axially displaceable disk ( 25 ), an in the housing ( 21 ) arranged and coupled with this but axially displaceable armature disk and spring means which exert a force against the armature disk ( 23 ) Exercise, because of the frictional forces between the armature plate ( 23 ) and lamella lens plate ( 25 ) on the one hand and the housing ( 21 ) and lamella lensc heibe ( 25 ) on the other hand, a torque from the drive device ( 29 ) to the drive spindle ( 11 ) for the bobbin ( 13 ) is transmitted, and means ( 65 ) for changing the current flow in the magnet winding ( 67 ) in order to generate a force which counteracts the force of the spring means ( 27 ) in order to reduce the torque transmitted in order to slow down the winding process.

2. Device according to claim 1, characterized in that the lamellar disc is provided with friction linings.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the housing ( 21 ) on the drive spindle ( 11 ) is rotatably supported GE.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the stationary magnetic body ( 19 ) on a hub ( 33 ) of the housing ( 22 ) is mounted and secured by a rotation lock ( 59 ) against rotation.

5. The device according to claim 4, characterized in that a gear ( 29 ) is provided as the drive device, which is connected to the hub ( 33 ) of the housing ( 21 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the housing ( 21 ) and gear ( 29 ) are mounted together by means of two ball bearings ( 37 , 38 ) on the drive spindle ( 11 ).

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that a third ball bearing ( 57 ) between the gear ( 29 ) and the hub ( 33 ) of the housing ( 21 ) is provided for mounting the stationary magnetic body ( 19 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing ( 21 ) has a support plate ( 35 ) and a spaced end plate ( 39 ), between which the armature plate ( 23 ) and the lamellar plate ( 25th ) are arranged.

9. The device according to claim 8, characterized in that the space between the support disc ( 35 ) and the end plate ( 39 ) on the periphery of these discs is surrounded by a dust protection ring ( 41 ).

10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the end plate ( 39 ) by a number of spacers ( 43 ) from the support plate ( 35 ) is spaced.

11. The device according to claim 10, characterized in that in the armature disk ( 23 ) slots ( 47 ) or holes for the spacer sleeves ( 43 ) are provided.