МОТАЛЬНАЯ МАШИНА
WINDING MACHINE

Область техники
Изобретение относится к мотальной машине, с помощью которой осуществляется сматывание наматываемого материала в намотку с любым рисунком намотки, причем наматывание может производиться с шпулей или без нее, так что катушка может иметь только намотку или намотку и шпулю.
Мотальная машина предпочтительно используется для намотки наматываемого материала в виде «технической пряжи». Это нитевидный или ленточный наматываемый материал, который
- выполнен гибким, и/или
- выполнен одинарным или мультифиламентным (например, с более чем 12000 отдельных нитей до 300000 отдельных нитей), и/или
- имеет длину намотки более 100 км (в частности, более 200 км, более 300 км до длины 600 км), и/или
- имеет вес/длину (так называемый «титр») в диапазоне от 10000 до 20000 ден [г/9000 м] (например, от 12000 до 16000 ден), и/или
- намотан в виде крестовой намотки, и/или
- намотан в виде крестовой намотки без поддержки торцов на фланцах шпули, и/или
- наматывается со скоростью намотки не менее 10 м/мин (предпочтительно более 30 м/мин или более 50 м/мин).
Уровень техники
Мотальная машина в общем виде известна, например, из WO 03/099695 A1. В этой мотальной машине два намоточных шпинделя установлены с возможностью вращения на вращающейся револьверной головке. Вращая револьверную головку, шпиндели можно перемещать поочередно в положение формирования катушки и положение замены, причем шпиндели могут быть соединены с приводом в положении формирования катушки, и материал наматывается в намотку в положении наматывания. На раме мотальной машины с возможностью поворота посредством поворотного рычага размещен поворотный нитенаправитель, к которому с возможностью вращения установлен прижимной валик. За счет прижимного валика узел нитенаправителя сжимает по внешней поверхности наматываемую в положении формирования катушки на шпинделе намотку катушки. Узел нитенаправителя имеет возвратно-поступательный нитевод. Возвратно-поступательный нитевод приводится в возвратно-поступательное движение. Соответственно, возвратно-поступательный нитевод совершает возвратно-поступательное движение, ход которого, по существу, соответствует ширине укладки наматываемого материала, соответственно осевой длине намотки, (причем, например, за счет тянущего действия между возвратно-поступательным нитеводом и пунктом съема обеспечивается укорочение ширины укладки относительно упомянутого хода), и которое ориентировано параллельно продольной оси и/или оси вращения шпинделя. Вращение шпинделя или катушки с одной стороны, и возвратно-поступательное движение соответственно движущегося нитевода с другой стороны, за счет подходящего управления согласованы так, что реализуется заранее заданная схема намотки. Наматываемый материал поступает от размещенного на раме мотальной машины головного нитевода, который в данном случае выполнен в виде ролика головного нитевода, непосредственно к возвратно-поступательному нитеводу и от него, с помощью прижимного валика, накладывается по внешней поверхности намотки. Вследствие возвратно-поступательного движения нитевода наматываемый материал проходит от головного нитевода к возвратно-поступательному нитеводу в укладочном треугольнике, длина которого зависит от расстояния между расположенным в вершине упомянутого укладочного треугольника головным нитеводом и возвратно-поступательным нитеводом, и в которой угол раскладки при возвратно-поступательном движении изменяется в рамках общего угла α раскладки. При увеличении диаметра намотки изменяется расстояние прижимного валика от продольной оси и/или оси вращения шпинделя, так что вызывается компенсирующее движение поворотного рычага с размещенным на нем узлом нитенаправителя.
Другая мотальная машина такого типа продается заявителем под обозначением «SAHM 830XE» (см. www.sahmwinder.de/produkte/sahm-carbon-fiber-winders/sahm-830xe.html, дата проверки 22.08.2018). Эта мотальная машина не имеет револьверной головки и содержит только один шпиндель, который имеет фиксированную продольную ось и/или ось вращения относительно рамы мотальной машины. В этой мотальной машине узел нитенаправителя не установлен на поворотном рычаге, поворачиваемом относительно рамы. Соответственно, компенсирующее движение узла нитенаправителя при увеличении диаметра намотки осуществляется таким образом, что узел нитенаправителя установлен в направляющей на раме мотальной машине с возможностью горизонтального и поступательного перемещения. Кроме того, в этой машине наматываемый материал поступает непосредственно от ролика головного нитевода, установленного на раме мотальной машины, к движущемуся возвратно-поступательно нитеводу узла нитенаправителя.
В ЕР 1 656 317 В1 сначала описан вариант осуществления с узлом нитенаправителя, который установлен с возможностью поворота на поворотном рычаге и который несет обводной ручей, с помощью которого наматываемый материал отклоняется между головным нитеводом и возвратно-поступательным нитеводом. В этом варианте выполнения перед головным нитеводом расположен натяжной ролик, который может отклоняться под действием натяжения пружины и служит для поддержания натяжения наматываемого материала как можно более постоянным. Если для изменения натяжения наматываемого материала происходит отклонение натяжного ролика, упомянутое отклонение можно использовать для контроля или регулирования скорости вращения привода для поддержания заданного натяжения в наматываемом материале и достижения постоянного положение равновесия натяжного ролика. Для этого уровня техники документ ЕР 1 656 317 B1 раскрывает, что во время возвратно-поступательного движения длина наматываемого материала в пределах укладочного треугольника варьируется с высокой частотой, соответствующей высокой частоте возвратно-поступательного движения, что приводит к нежелательному изменению натяжения наматываемого материала, которое, при определенных обстоятельствах, не может быть скомпенсировано с помощью натяжного ролика и регулировки скорости вращения привода шпинделя. Для того чтобы поддерживать изменение длины нити в укладочном треугольнике как можно меньшим, расстояние головного нитевода от узла нитенаправителя увеличивается, что в свою очередь увеличивает пространственные требования мотальной машины. Кроме того, ЕР 1 656 317 В1 раскрывает сведения о том, что с увеличением диаметра намотки и связанном с этим смещением поворотного рычага, удерживающего узел нитенаправителя, также в зависимости от угла поворота поворотного рычага изменяется длина наматываемого материала между головным нитеводом и узлом нитенаправителя, то есть длина укладочного треугольника. Кроме того, это должно вызвать изменения натяжения наматываемого материала, в результате чего наматываемый материал накладывается на намотку с различным натяжением. Если имеется изменение натяжения наматываемого материала между краем катушки и центром катушки, то согласно EP 1656317 B1, наматываемый материал отделяется от края намотки, а затем обвивается вокруг сердцевины катушки, что может привести к остановке машины или, также при дальнейшем использовании катушки при размотке - к остановке или повреждению машины. EP 1656317 B1 предлагает использовать дополнительное средство поддержания нити между головным нитеводом и обводным ручьем с последующим возвратно-поступательным нитеводом, причем упомянутое дополнительное средство поддержания нити удерживается посредством кронштейна на максимально возможном расстоянии от возвратно-поступательного нитевода с обводным ручьем. Вершина укладочного треугольника в этом случае задается не головным нитеводом, а упомянутым дополнительным средством поддержания нити. Поскольку средство поддержания нити при повороте поворотного рычага и узла нитенаправителя поворачивается вместе с ними, длина укладочного треугольника не изменяется при увеличении диаметра намотки. Входной угол наматываемого материала между головным нитеводом и дополнительным средством поддержания нити не изменяется, а также является независимым от возвратно-поступательного движения. Таким образом, нежелательное воздействие изменения диаметра намотки на длину укладочного треугольника устраняется за счет применения средства поддержания нити. Для предотвращения изменения длины наматываемого материала в укладочном треугольнике и, таким образом, колебания натяжения наматываемого материала в зависимости от возвратно-поступательного движения и при изменении угла раскладки в укладочном треугольнике при возвратно-поступательном движении в EP 1656317 B1 предлагается дополнительно использовать изогнутый обводной ручей, который поддерживается узлом нитенаправителя и обеспечивает дополнительное отклонение наматываемого материала между возвратно-поступательным нитеводом и вспомогательным средством поддержания нити, величина которого изменяется в зависимости от изменения угла раскладки в укладочном треугольнике при возвратно-поступательном движении. Контур обводного ручья согласован, кроме того, таким образом, что длина наматываемого материала между средством поддержания нити и возвратно-поступательным нитеводом не изменяется, независимо от положения возвратно-поступательного нитевода, то есть независимо от угла раскладки в укладочном треугольнике. Для этого обеспечивается более сильное отклонение наматываемого материала за счет обводного ручья, когда возвратно-поступательный нитевод располагается в середине, чем в случае, когда возвратно-поступательный нитевод расположен в краевой области. В ЕР 1656317 В1 раскрываются также и другие варианты осуществления, в которых дополнительный ролик через кронштейн с размещенным интегрально в нем тензодатчиком удерживается на узле нитенаправителя, причем дополнительный ролик располагается перед средством поддержания нити. Для того чтобы удерживать небольшими массу и размер узла нитенаправителя, длину кронштейна, на котором удерживается узел нитенаправителя, устанавливают в узких пределах, вследствие чего, однако, длина укладочного треугольника становится небольшой. Это, в свою очередь, имеет недостаток в той части, что при возвратно-поступательном движении натяжение в наматываемом материале изменяется в недопустимом диапазоне или, что применение изогнутого обводного ручья является обязательным, что, однако, является нежелательным, вследствие дополнительного отклонения, которое может приводить к повреждению наматываемого материала.
Заявителем также продается мотальная машина с обозначением «Carbon Star 850XE» (см. www.sahmwinder.de/produkte/sahm-carbon-fiber-winders/carbonstar-ii.html, дата проверки: 22/08/2018), в которой узел нитенаправителя с возвратно-поступательным нитеводом при компенсирующем движении вследствие увеличения диаметра намотки приводится в линейное перемещение к головному нитеводу. Таким образом, компенсирующее движение не приводит к изменению входного угла β и угла, с которым наматываемый материал покидает головной нитевод, и угла, с которым наматываемый материал входит в узел нитенаправителя. Соответственно, в этом варианте осуществления длина укладочного треугольника уменьшается при компенсирующем движении, в результате чего при компенсирующем движении возрастает общий угол α раскладки укладочного треугольника, что ведет к росту величины необходимого отклонения наматываемого материала посредством движущегося возвратно-поступательно нитевода, что нежелательно.
Кроме того, заявитель продает мотальную машину с обозначением "SAHM 880XE" (см. www.sahmwinder.de/produkte/sahm-carbon-fiber-winders/sahm-880xe.html; дата проверки:22.08.2018), в которой узел нитенаправителя с возвратно-поступательным нитеводом зафиксирован на раме мотальной машины, при этом для компенсирующего движения происходит смещение шпинделя с размещенной на нем катушкой. Однако для этого требуется очень устойчивая конструкция, особенно в случае тяжелых катушек, так что этот вариант осуществления предпочтительно используется для легких катушек с массой менее 20 кг.
Дальнейший уровень техники известен из документов EP 1 925 580 A1, US 4 076 181 A и DE 22 36 025 A1.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача предложить мотальную машину, которая улучшается в отношении
- отклонения наматываемого материала на его пути к намотке, и/или
- влияния компенсирующего движения узла нитенаправителя при увеличении диаметра намотки, и/или
- влияние угла раскладки в укладочном треугольнике, и/или
- влияние компенсирующего движения на отклонение наматываемого материала (особенно в зоне движущегося возвратно-поступательно нитевода)
- обеспечения того, что общий угол α раскладки не изменится или изменится не существенно, и/или
- снижения колебаний натяжения в наматываемом материале, и/или
- требования к таким устройствам, как натяжные ролики и/или к управлению приводом для поддержания постоянного натяжения наматываемого материала, и/или
- качество намотанной катушки, и/или
- конструкционного размера узла нитенаправителя.
Задача изобретения решается согласно изобретению с помощью признаков независимого пункта формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения должны быть взяты из зависимых пунктов формулы изобретения.
Мотальная машина в соответствии с изобретением содержит раму, которая также может быть выполнена в виде базовой пластины, каркаса или корпуса. Мотальная машина имеет шпиндель, который выполнен, например, вращающимся, например, для обеспечения вращательного движения катушки во время наматывания, или он также может быть невращающимся, и в этом случае привод катушки для образования вращательного движения может действовать через привод корпуса катушки или через фрикционный привод, попеременно взаимодействующий с внешней поверхностью намотки. Изобретение также включает варианты осуществления, в которых на мотальной машине предусмотрен не только один шпиндель, но, по меньшей мере, два шпинделя. Также возможно, что по меньшей мере два шпинделя размещены на револьверной головке (см. документ предшествующего уровня техники EP 1507730 A1, упомянутый выше).
Мотальная машина, согласно изобретению, имеет узел нитенаправителя. Узел нитенаправителя имеет приводимый возвратно-поступательно возвратно-поступательный нитевод. Узел нитенаправителя имеет прижимное средство, которое прижимается к боковой поверхности намотки, намотанной на шпиндель. Прижимное средство предпочтительно представляет собой прижимной валик, который установлен с возможностью вращения на основном корпусе узла нитенаправителя. Такой прижимной валик может служить только для поддержки узла нитенаправителя на намотке. Также возможно, что дополнительно используется прижимной валик для обеспечения того, чтобы наматываемый материал прилегал к поверхности намотки. Также возможно, что, в зависимости от контактного давления на поверхность намотки, может быть достигнуто сжатие намотки с помощью прижимного валика, так что намотка может быть выполнена более жесткой и/или при том же диаметре намотки может накапливаться другая длина наматываемого материала. Также возможно, что прижимной валик оказывает на внешнюю поверхность намотки давление, которое может изменяться во время цикла намотки. Далее возможно, что управление или регулирование прижимного давления прижимного валика на внешнюю поверхности намотки осуществляется таким образом, что из-за чрезмерного прижимного давления не образуется выпирание намотки или отпечатки на наматываемом материале в точках пересечения намотки. Во время цикла намотки узел нитенаправителя (и, следовательно, возвратно-поступательный нитевод) может перемещаться относительно шпинделя с компенсирующим движением в соответствии с увеличивающимся диаметром намотки, что обеспечивается за счет опоры прижимного средства на внешнюю поверхность намотки.
Мотальная машина имеет головной нитевод. Этот головной нитевод расположен перед возвратно-поступательным нитеводом в пути прохождения нити. Головной нитевод расположен, удерживается и/или направляется на раме на расстоянии от узла нитенаправителя. Из головного нитевода наматываемый материал поступает непосредственно в узел нитенаправителя без отклонения намоточного материала на пути намоточного материала между головным нитеводом и узлом нитенаправителя. Головной нитевод определяет вершину укладочного треугольника.
Уровень техники до сих пор основывался на требовании, что головной нитевод должен быть прикреплен к раме мотальной машины, в то время как меры по влиянию на траекторию и отклонение наматываемого материала, в частности, с одной стороны, в связи с компенсирующим движением, а с другой стороны, с возвратно-поступательным движением внутри укладочного треугольника, предпринимаются только в области узла нитенаправителя.
Изобретение предлагает (в качестве альтернативы или также в дополнение к этим известным мерам, которые должны быть предприняты в области узла нитенаправителя), что впервые головной нитевод подвижно удерживается и направляется на раме мотальной машины. Здесь, в объеме изобретения, головной нитевод перемещается в зависимости от компенсирующего движения, которое узел нитенаправителя выполняет при изменении диаметра намотки. Здесь движение головного нитевода происходит таким образом, что по меньшей мере уменьшаются эффекты компенсирующего движения на путь наматываемого материала между головным нитеводом и возвратно-поступательным нитеводом. В частности, согласно изобретению, уменьшается или полностью исключается изменение, в зависимости от компенсирующего движения, угла выхода наматываемого материала из головного нитевода, и/или угла отклонения наматываемого материала в области головного нитевода, и/или входного угла наматываемого материала в области узла нитенаправителя, и/или угла отклонения наматываемого материала в области узла нитенаправителя, в частности возвратно-поступательного нитевода.
В принципе, возможно любое движение головного нитевода. Чтобы назвать только несколько неограничивающих примеров изобретения, головной нитевод можно направлять по раме с помощью прямолинейной направляющей, изогнутой направляющей или круговой дугообразной направляющей. Эти варианты могут использоваться как в случае, когда узел нитенаправителя направляется поступательно относительно рамы, так и в случае, когда узел нитенаправителя направляется с возможностью поворота относительно рамы, например, посредством поворотного рычага. В этом случае движение головного нитевода предпочтительно выполняется таким образом, чтобы оно соответствовало или приближалось к компенсирующему движению узла нитенаправителя в отношении направления и/или величины. Согласно изобретению, движение головного нитевода происходит таким образом, что входной угол β наматываемого материала в узел нитенаправителя, в плоскости, ориентированной поперек оси перемещения возвратно-поступательного нитевода, не меняется, в том числе, в частности, изменение входного угла β может составить +/- 5,0° или +/- 2,0° или +/- 1,0° или +/- 0,5°.
Существуют различные возможности того, каким образом осуществляется перемещение головного нитевода. Для варианта, включенного в объем настоящего изобретения, головной нитевод может перемещаться с помощью исполнительного механизма, при этом движение, управляемое исполнительным механизмом, происходит в зависимости от компенсирующего движения. Чтобы назвать лишь несколько примеров, которые не ограничивают изобретение, диаметр намотки может быть определен прямо или косвенно с помощью датчика. Например, датчик может определять диаметр намотки путем измерения расстояния, щупа и подобного. Также возможно, что диаметр намотки определяется косвенно путем измерения движения узла нитенаправителя в результате компенсирующего движения. Также возможно непрямое определение диаметра намотки путем измерения длины наматываемого материала, по которой можно рассчитать диаметр намотки. В качестве еще одного примера можно отметить, что величина перемещения возвратно-поступательного нитевода, в частности, количество пройденных ходов, может использоваться для косвенного определения диаметра намотки. Другой возможностью определения диаметра намотки является его вычисление по скорости вращения шпинделя и/или скорости наматываемого материала. Например, из интеграла скорости наматываемого материала (который также можно рассчитать по скорости вращения шпинделя) можно рассчитать длину наматываемого материала, сматываемого в намотку, из которой посредством поля характеристик или функциональной зависимости можно определить диаметр намотки. Если имеется соответствующий сигнал относительно текущего диаметра намотки, можно использовать блок управления для запуска исполнительного механизма, который затем перемещает головной нитевод на определенную величину.
Особенно простой, но надежный способ обеспечить движение головного нитевода - это механическое объединение компенсирующего движения узла нитенаправителя с движением головного нитевода, где требуются пассивные меры. В простейшем случае, узел нитенаправителя механически соединен с головным нитеводом через соединительное средство, такое как соединительная тяга или, при определенных обстоятельствах, зубчатое соединение, так что компенсирующее движение узла нитенаправителя через кинематику соединительной тяги или через размещенное между головным нитеводом и узлом нитенаправителя передаточное соединением преобразуются в движение головного нитевода.
В узле нитенаправителя может использоваться любой возвратно-поступательный нитевод, как, например, он известен из различных вариантов осуществления предшествующего уровня техники. В мотальной машине согласно изобретению предпочтительно используется возвратно-поступательный нитевод, который направляет и/или отклоняет наматываемый материал скользящим образом.
В отношении длины наматываемого материала между головным нитеводом и возвратно-поступательным нитеводом, существуют различные возможности в пределах объема настоящего изобретения. Согласно изобретению, эта длина составляет не менее 300 мм (например, более 350 мм, более 400 мм, более 450 мм, более 500 мм или даже более 600 мм). Выбор такой длины приводит к тому, что укладочный треугольник также имеет соответствующую длину, что приводит к тому, что изменение длины наматываемого материала между головным нитеводом и движущимся возвратно-поступательно нитеводом, что может привести к изменению натяжения наматываемого материала, является относительно небольшим, за счет чего при некоторых обстоятельствах можно отказаться от использования компенсационного ручья. С другой стороны, при такой большой длине наматываемого материала между головным нитеводом и возвратно-поступательным нитеводом угол отклонения наматываемого материала в области возвратно-поступательного нитевода также уменьшается, в результате снижаются нагрузки на наматываемый материал.
В принципе, как также объяснялось выше, головной нитевод, с одной стороны, и узел нитенаправителя, с другой стороны, могут иметь любые степени свободы. Согласно изобретению, узел нитенаправителя и головной нитевод, каждый, направляются поступательно, причем степени свободы поступательного перемещения узла нитенаправителя и головного нитевода ориентированы параллельно друг другу. Предпочтительно, чтобы движения узла нитенаправителя, с одной стороны, и головного нитевода, с другой стороны, вдоль параллельных степеней свободы были синхронными с одинаковой амплитудой. Также возможно, например, расположить головной нитевод в нижней концевой области мотальной машины и направлять его поступательно в горизонтальном направлении с помощью направляющей. В этом случае узел нитенаправителя может быть расположен в верхней концевой области рамы мотальной машины с аналогичной степенью свободы горизонтального поступательного движения. Таким образом, при небольших габаритах мотальной машины можно обеспечить большую длину наматываемого материала между головным нитеводом и движущимся возвратно-поступательно нитеводом, с преимуществами, описанными выше и связанными с ними.
Предпочтительные усовершенствования изобретения вытекают из формулы изобретения, описания и чертежей. Преимущества признаков и комбинаций нескольких признаков, упомянутых в описании, являются просто иллюстративными и могут действовать альтернативно или дополнительно, без обязательной реализации преимуществ, которые обязательно должны быть достигнуты с помощью вариантов осуществления согласно изобретению. Не изменяя предмет прилагаемой формулы изобретения, в отношении раскрытия в первоначальных материалах заявки и патента: дополнительные признаки могут быть определены на чертежах, в частности, геометрия и относительные размеры нескольких компонентов относительно друг друга, а также их взаимное расположение и эффективное соединение. Комбинация признаков различных вариантов осуществления изобретения или признаков различных пунктов формулы изобретения также возможна с отклонением от указанной подчиненности пунктов формулы изобретения и также заявляется. Это также относится к признакам, показанным на разных чертежам или упомянутым в их описании. Эти признаки также можно комбинировать с признаками из разных пунктов формулы изобретения. Аналогичным образом, признаки, перечисленные в формуле изобретения для дополнительных вариантов осуществления изобретения, могут быть опущены.
«Число» признаков, упомянутых в формуле изобретения и описании, следует понимать таким образом, что присутствует именно это число или большее число, чем указанное число, без необходимости явного использования указания «по меньшей мере». Например, когда упоминается элемент, следует понимать, что имеется ровно один элемент, два элемента или более элементов. Эти признаки могут быть дополнены другими признаками или быть единственными признаками, составляющими рассматриваемый продукт.
Обозначения, содержащиеся в формуле изобретения, не ограничивают объем притязаний, определяемый формулой изобретения. Они служат только для облегчения понимания.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение дополнительно поясняется и описывается на основе предпочтительных примерных вариантов осуществления, показанных на фигурах.
Фиг. 1 - показана мотальная машина на трехмерном изображении под наклоном спереди и сверху.
Фиг. 2 - показан вид спереди мотальной машины по фиг.1.
Фиг. 3 - показан вид спереди мотальной машины согласно фиг.1 и 2, причем рама здесь показана частично разорванной, так что можно увидеть соединительную тягу между узлом нитенаправителя и головным нитеводом.
Фиг. 4 - показан вид сбоку мотальной машины согласно фиг.1-3.
Фиг. 5 - показан вид спереди мотальной машины согласно фиг. 1-4 в зоне контакта узла нитенаправителя с намоткой.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1показана в пространственном изображении мотальная машина 1. Мотальная машина 1 имеет раму 2, которая может быть выполнена с крышкой, корпусом, рамой и подобным. На раме 2 удерживаются и/или направляются основные компоненты мотальной машины 1, поясняемой ниже.
Мотальная машина 1 имеет размешенный без возможности смещения в показанном положении вращающийся шпиндель 3, ориентированный параллельно оси y. Узел 4 нитенаправителя проходит параллельно шпинделю 3 в направлении оси y. Узел 4 нитенаправителя подвижно размещается на раме 2 посредством направляющей 5, которая в данном случае определяет степень 6 горизонтальной свободы. Узел 4 нитенаправителя имеет прижимное средство 7, в данном случае прижимной валик 8, при этом прижимной валик 8 установлен на основном корпусе узла 4 нитенаправителя с возможностью вращения параллельно оси y. Посредством подходящего исполнительного механизма, не показанного, или силы тяжести, на узел 4 нитенаправителя действует нагрузка вдоль степени свободы 6 в направлении шпинделя 3, так что узел 4 нитенаправителя посредством прижимного валика 8 с заданной силой давления на внешнюю поверхность поддерживает формируемую на шпинделе 3 намотку. Узел 4 нитенаправителя имеет возвратно-поступательный нитевод 9, который перемещается вперед и назад параллельно оси y с возвратно-поступательным перемещением 10.
Намоточный материал 11 обеспечивается, например, посредством непрерывного или прерывистого производственного процесса и подается в узел 4 нитенаправителя, в данном случае возвратно-поступательный нитевод 9 через входной ролик 12, отклоняющий ролик 13 и головной нитевод 14, который в данном случае выполнен в виде ролика 15 головного нитевода. Между головным нитеводом 14 и узлом 4 нитенаправителя отсутствует дополнительный направляющий элемент, через который происходит направление или отклонение наматываемого материала 11. Между головным нитеводом 14 и узлом 4 нитенаправителя формируется укладочный треугольник 16 с общим углом α раскладки (см. фиг. 4), причем головной нитевод 14определяет вершину 17 укладочного треугольника 16, а длина укладочного треугольника 16 соответствует расстоянию 22 от головного нитевода 14 до движущегося возвратно-поступательно нитевода 9. Головной нитевод 14 направляется относительно рамы 2 посредством направляющей 18 с, в данном случае, линейной и горизонтальной степенью свободы 19.
На фигурах ось x обозначает горизонтальное направление, которое для показанного примерного варианта осуществления ориентировано параллельно степеням свободы 6, 19. Ось y ориентирована параллельно продольной оси и/или оси вращения шпинделя 3. Кроме того, узел 4 нитенаправителя проходит в направлении оси y, перемещение 10 возвратно-поступательного нитевода 9 ориентировано параллельно оси y, а прижимной валик 8 вращается вокруг оси y. Наконец, ось z определяет вертикальную ось мотальной машины 1. Входной угол β обозначает угол наматываемого материала 11 в плоскости x-z по отношению к оси z.
На Фиг. 2 показана мотальная машина в начале цикла намотки, то есть в начале создания намотки на шпинделе 3. В начале цикла намотки узел 4 нитенаправителя занял положение в направлении степени свободы 6, которая имеет наименьшее радиальное расстояние от продольной оси и оси вращения шпинделя 3. Во время цикла намотки диаметр намотки увеличивается, в результате чего узел 4 нитенаправителя все более удаляется от продольной оси и/или оси вращения шпинделя 3 вдоль степени свободы 6 с компенсирующим движением 23. Если бы, в отличие от варианта осуществления в соответствии с изобретением, головной нитевод 14 был бы установлен неподвижно на раме 2, это компенсирующее движение 23 узла 4 нитенаправителя привело бы к изменению входного угла β (для показанного примерного варианта осуществления: уменьшение), что является нежелательным. Согласно изобретению, обеспечивается перемещение головного нитевода 14 по степени свободы 19, причем величина перемещения головного нитевода 14 соответствует величине перемещения узла 4 нитенаправителя. Независимо от диаметра намотки и компенсирующего движения 23, эта мера позволяет поддерживать постоянным входной угол β во время цикла намотки. Следствием этого является то, что геометрия, в частности длина укладочного треугольника 16 между головным нитеводом 14 и узлом 4 нитенаправителя, не изменяется при компенсирующем движении 23.
Связь движения узла 4 нитенаправителя с движением головного нитевода 14 обеспечивается в показанном варианте реализации посредством механического соединительного средства 20, которое в данном случае выполнено в виде соединительной тяги 21, которая жестко соединяет узел 4 нитенаправителя с головкой 14 нитевода (см. Фиг. 3). При этом соединительная тяга 21 предпочтительно проходит внутри рамы или корпуса 2, так что она не видна снаружи и закрыта стенкой корпуса.
На фиг.5 можно видеть, что в возможном варианте осуществления возвратно-поступательный нитевод 9 имеет пластинчатую форму, причем возвратно-поступательный нитевод 9 в этом случае имеет, например, U-образную выемку, через которую проходит наматываемый материал 11. В середине укладочного треугольника 16 наматываемый материал 11 проходит прямо через U-образную выемку без отклонения, в то время как отклонение происходит через боковую часть U-образного нитевода 9 для отклонения от центрального положения, и с увеличением расстояния от центрального положения происходит более сильный прогиб за счет этой боковой части U-образной формы. Возвратно-поступательный нитевод 9 в форме пластины ориентирован вертикально по отношению к направлению входа наматываемого материала 11, так что возвратно-поступательный нитевод 9 и плоскость распространения U-образной выемки также наклонены под входным углом β относительно плоскость x-y.
Вариант осуществления, согласно изобретению, приводит, в частности, к следующим (альтернативным или совокупным) отличиям и преимуществам по сравнению с решениями, известными из уровня техники, с неподвижным головным нитеводом 14:
а) Поскольку входной угол β не меняется, условия контакта наматываемого материала 11 с головным нитеводом 14 не зависят от компенсирующего движения 23 и диаметра намотки катушки.
b) Если головной нитевод 14 выполнен в виде ролика 15 головного нитевода, то конфигурация по настоящему изобретению обеспечивает также то, что угол охвата ролика 15 головного нитевода при компенсирующем движении 23 не изменяется или изменяется на небольшую величину. (Угол охвата, который не изменяется при компенсирующем движении 23, возникает, в частности, когда наматываемый материал 11 движется параллельно компенсирующему движению 23 на ролике 15 головного нитевода, в то время как при другом направлении подачи наматываемого материала 11 на ролик 15 головного нитевода компенсирующее движение 23 может привести к изменению угла охвата).
c) Кроме того, условия, при которых наматываемый материал 11 подается в узел 4 нитенаправителя и, в частности, в возвратно-поступательный нитевод 9, не зависят от компенсирующего движения 23 и, таким образом, от диаметра образуемой намотки. Возможно, например, что меры в соответствии с изобретением предотвращают, что вследствие более сильного изменения входного угла β наматываемый материл 11 более сильно втягивается в основание U-образной выемки возвратно-поступательного нитевода 9 (увеличение входного угла β), причем затем угол отклонения наматываемого материала 11 в области U-образной выемке возвратно-поступательного нитевода 9 также возрастает. Меры в соответствии с изобретением также предотвращают то, что в результате уменьшения входного угла β при входе наматываемого материала 11 в возвратно-поступательный нитевод 9, наматываемый материал 11 при изменении угла слегка вытаскивается вверх из боковых частей U-образной выемки.
d) Расстояние 22 головного нитевода 14 от возвратно-поступательного нитевода 9 (см. фиг.2) составляет не менее 300 мм. Из-за относительно большого расстояния головного нитевода 14 от возвратно-поступательного нитевода 9 длина наматываемого материала 11 между головным нитеводом 14 и возвратно-поступательным нитеводом 9 изменяется незначительно во время хода возвратно-поступательного движения 10, что означает, что компенсационные меры 23, такие как использование компенсационного ручья, не являются необходимыми. Здесь расстояние 22 коррелирует с длиной укладочного треугольника 16.
e) Согласно изобретению, предотвращается или уменьшается снижение качества наматываемого материала 11 в результате изменения условий контакта наматываемого материала 11 и достигается улучшение качества упаковки по сравнению с мотальными машинами, в которых входной угол β во время цикла намотки изменяется с результирующим измененным общим углом α раскладки укладочного треугольника 16.
f) В соответствии с изобретением, при определенных обстоятельствах возвратно-поступательный нитевод 9 может также использоваться в условиях, в которых наматываемый материал 11 не обвивается, а обеспечивается только направление наматываемого материала 11 параллельно продольной оси и/или оси вращения шпинделя 3. Для этого варианта осуществления наматываемый материал 11 можно улучшить в результате уменьшенной изгибающей нагрузки в результате отсутствия петель.
Изобретение включает в себя как варианты осуществления, в которых движение головного нитевода 14 зависит только от компенсирующего движения 23 узла 4 нитенаправителя, а также варианты осуществления, в которых движение головного нитевода 14 в дополнение к зависимости от компенсирующего движения 23 узла 4 нитенаправителя также зависит от по меньшей мере одного другого рабочего параметра.
Изобретение также включает варианты осуществления, в которых движение головного нитевода 14 связано с движением узла 4 нитенаправителя не по всему ходу, а только по частичному ходу компенсирующего движения 23. Связь движения головного нитевода 14 с движением узла 4 нитенаправителя может быть в виде линейной или нелинейной зависимости.
Изобретение также включает варианты осуществления, в которых движение головного нитевода 14 не только происходит в зависимости от движения узла 4 нитенаправителя, но оно также может быть реализовано для других целей. Например, в случае, если головной нитевод 14 перемещается с помощью исполнительного механизма, перемещение головного нитевода 14 также можно использовать для, по меньшей мере, временного контроля или регулирования натяжения наматываемого материала 11. Если назвать еще один неограничивающий пример: движение головного нитевода 14 может происходить в начале цикла намотки, в конце цикла намотки или для замены катушки, например, для поддержки или обеспечения захвата или обрезки наматываемого материала 11 или привести к конфигурации мотальной машины 1, которая является предпочтительной для данного конкретного рабочего состояния.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
Мотальная машина
2
Рамка
3
Шпиндель
4
Узел нитенаправителя
5
Направляющая
6
Степень свободы
7
Прижимное средство
8
Прижимной валик
9
Возвратно-поступательный нитевод
10
Возвратно-поступательное движение
11
Наматываемый материал
12
Входной ролик
13
Отклоняющий ролик
14
Головной нитевод
15
Ролик головного нитевода
16
Укладочный треугольник
17
Вершина
18
Направляющая
19
Степень свободы
20
Механическое средство соединения
21
Соединительная тяга
22
Расстояние
23
Компенсирующее движение