FADENFÜHRSYSTEM ZUM FÜHREN EINES FADENS

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Fadenführsystem (1) zum Führen eines Fadens (2) für das Aufspulen des Fadens (2) auf einer Spule (3a), wobei das Fadenführsystem (1) Folgendes umfasst:
- zumindest einen elektrischen Linearmotor (4) mit einem Stator (4a), wobei der Stator (4a) eine Längserstreckung (4aL) aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes entlang seiner Längserstreckung (4aL) eingerichtet ist,
- zumindest einen Fadenführer (5), wobei der Fadenführer (5) als Läufer des zumindest einen elektrischen Linearmotors (4) ausgebildet ist und zumindest ein magnetische wirksames Kraftkopplungsmittel (5b', 5b") umfasst, sodass mittels dem magnetischen Wanderfeld eine Kraft auf das Kraftkopplungsmittel (5b', 5b") und somit auf den Fadenführer (5) ausübbar ist, wodurch der Fadenführer (5) entlang der Längserstreckung (4aL) des Stators (4a) bewegbar ist, wobei entlang der Längserstreckung (4aL) des Stators (4a) ein erster Umkehrbereich (4U1) und ein dem ersten Umkehrbereich (4U1) gegenüberliegender zweiter Umkehrbereich (4U2) zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Fadenführers (5) ausgebildet ist, wobei der Fadenführer (5) ein Führungsmittel (5a) zur Führung eines Fadens (5) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fadenführsystem zum Führen eines Fadens für das Aufspulen des Fadens auf einer Spule, wobei das Fadenführsystem Folgendes umfasst: Zumindest einen elektrischen Linearmotor mit einem Stator, wobei der Stator eine Längserstreckung aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes entlang seiner Längserstreckung eingerichtet ist, sowie zumindest einen Fadenführer, wobei der Fadenführer als Läufer des zumindest einen elektrischen Linearmotors ausgebildet ist und zumindest ein magnetische wirksames Kraftkopplungsmittel umfasst, sodass mittels dem magnetischen Wanderfeld eine Kraft auf das Kraftkopplungsmittel und somit auf den Fadenführer ausübbar ist, wodurch der Fadenführer entlang der Längserstreckung des Stators bewegbar ist, wobei entlang der Längserstreckung des Stators ein erster Umkehrbereich und ein dem ersten Umkehrbereich gegenüberliegender zweiter Umkehrbereich zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Fadenführers ausgebildet ist, wobei der Fadenführer ein Führungsmittel zur Führung eines Fadens aufweist.

[0002] Auch wenn in diesem Dokument von einem "Faden" bzw. einem "Fadenführer" etc. die Rede ist, kann das Spulgut grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, solange es aufspulbar bleibt, es kann das Spulgut also fadenförmig, aber auch z.B. bändchenförmig sein. Das bedeutet, dass das Fadenführsystem ebenso als Spulgutführsystem bezeichnet werden kann.

[0003] Aus der EP 1 342 686 B1 ist eine Fadenführungsvorrichtung zum Aufnehmen gesponnener Garne auf Spulen, im Besonderen für Offenend-Spinnmaschinen bekannt. Die Vorrichtung weist eine Reihe von Fadenführern auf, welche mittels eines Antriebsmittels vor der zugeordneten Spule hin- und her bewegt werden können. Das Antriebsmittel ist dabei als Läufer eines elektrischen Linearmotors ausgebildet, wobei der Läufer einen magnetischen Balkenkörper aufweist und auf einem Stator, der einen Balkenkörper mit elektromagnetischen strombeaufschlagten Spulen aufweist, angeordnet ist. Durch Erzeugung eines variablen Magnetfeldes mit dem Stator kann der auf dem Stator beweglich angeordnete Läufer vor der Spule hin- und her bewegt werden.

[0004] Der Stator weist über seine gesamte Länge Rollenkörper mit horizontaler Achse auf, auf welchen sich der Läufer abstützt und sich mittels Rollreibung in Längsrichtung entlang dem Stator hin- und her bewegen kann.

[0005] Ein Fadenführer für Aufspuleinrichtungen, welcher durch einen Linearmotor angetrieben wird, ist z.B. aus der EP 1 148 016 A2 oder der DE 196 23 771 A1 bekannt. Der Fadenführer ist dabei direkt am Läufer des Motors befestigt. Weiters sind aus der JP 1160348 und der JP 2003214032 A Linearmotoren bekannt, bei welchen der Läufer auf Rädern gelagert ist, wobei der Läufer ein magnetisches Rückschlusselement, z.B. ein Element aus Weicheisen, enthält.

[0006] Weitere Fadenführer sind z.B. aus den Dokumenten WO 2009/092122 A1 sowie WO 2009/103095 A1. Letzteres Dokument betrifft Ausführungsformen von Fadenführern, wie sie auch heute noch eingesetzt werden. Diese Fadenführer können auch in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden bzw. durch Modifikation entsprechend der vorliegenden Erfindung ergänzt werden.

[0007] Fadenführer bzw. Fadenführsysteme sollen in der Regel mehreren Anforderungen zugleich gerecht werden: Sie sollen das rasche Aufwickeln von Spulen auf Spulgut ermöglichen, dabei das Entstehen von Wickelfehlern möglichst vermeiden, und zudem möglichst robust und kostengünstig herstellbar sein. In der Praxis wurden z.B. gemäß der WO 2009/103095 A1 Fadenführer auf Rädern entwickelt, wobei der Fadenführer durch einen Linearmotor rasch bewegt werden kann. Eine Herausforderung bei dem Wickel einer Spule mit hoher Wickelgeschwindigkeit besteht vor allem in der Umkehr des Faden an den Spulenflanken. So ist die Einhaltung eines vorgebbaren Umkehrradius sinnvoll, um eine gleichförmige Aufbringung des Fadens auf den Spulkörper sicherzustellen und zu vermeiden, dass der Faden an den Flanken abfällt, Schlaufen bildet oder sogar reißt. Aus diesem Grund versucht man in der Praxis, den Fadenführer möglichst leichtgewichtig zu gestalten und die Antriebsleistung des Linearmotors verhältnismäßig großzügig zu gestalten, um eine rasche und möglichst exakte Bewegung des Fadenführers vorgeben zu können.

[0008] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fadenführsystem zu schaffen, dass es ermöglicht noch höhere Geschwindigkeiten und Präzision bei der Führung eines Fadens zu erzielen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Fadenführsystem der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß zumindest ein erstes und ein zweites angetriebenes Kollisionselement vorgesehen ist, wobei jedes Kollisionselement jeweils mit einem Mittel zur Aufnahme und Abgabe von Kollisionsenergie vorgesehen ist, nachfolgend Kollisionsmittel genannt, wobei das erste Kollisionselement hin zu dem ersten Umkehrbereich sowie zumindest teilweise entlang des ersten Umkehrbereichs des Stators geführt ist, wobei das zweite Kollisionselement hin zu dem zweiten Umkehrbereich sowie zumindest teilweise entlang des zweiten Umkehrbereichs des Stators geführt ist, zumindest eine Recheneinheit, die zur Berechnung der Position sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers eingerichtet ist, wobei die Recheneinheit weiters zur Steuerung eines jeweiligen Antriebs des zumindest einen ersten und zweiten Kollisionselements mit den Antrieben verbunden ist, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Position sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Flankenprofils einer aufzuwickelnden Spule für den ersten und den zweiten Umkehrbereich des Fadenführers jeweils eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition sowie eine Sollumkehrbewegung zu bestimmen und passend zu der dynamisch angepassten Sollumkehrposition sowie der Sollumkehrbewegung die Position und die Geschwindigkeit des jeweiligen Kollisionselements für einen Kollisionszeitpunkt zum Erreichen einer Sollkollision mit dem Fadenführer zu bestimmen und die jeweiligen Kollisionselemente über den jeweiligen Antrieb entsprechend anzusteuern, um eine Umkehrbewegung des Fadenführers im jeweiligen Umkehrbereich durch Kollision mit dem Kollisionsmittel des jeweiligen Kollisionselements zu unterstützen.

[0010] Das Kollisionsmittel kann dazu eingerichtet sein, eine Kraftwirkung im Magnetfeld zu erfahren. Es ist als Mittel zur Aufnahme und Abgabe von Kollisionsenergie (also kinetische Energie, die in potenzielle Energie gewandelt wird, und umgekehrt) vorgesehen. Das Kollisionselement kann durch Eigengewicht sowie durch Federungseigenschaften des Kollisionsmittels für jeweilige Aufgabe optimiert werden. Die Unterstützung der Umkehrbewegung des Fadenführers im jeweiligen Umkehrbereich durch Kollision mit dem jeweiligen Kollisionselement bzw. Kollisionsmittel wird vorzugsweise so unterstützt, dass die seitens des Linearmotors aufzubringende Energie während des Umkehrvorganges bei gleichzeitiger Einhaltung der Sollumkehrbewegung minimiert wird. Bei der Kollision handelt es sich vorzugsweise zumindest teilweise um einen elastischen Stoß. Die Kollision kann so eingerichtet sein, dass die Umkehrbewegung genau den gewünschten Vorgaben entspricht.

[0011] Die Umkehrbewegung kann z.B. auch zeitlich variieren, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der der Faden auf eine Spule aufgewickelt wird, sowie z.B. in Abhängigkeit von dem zunehmenden Durchmesser der Spule, um z.B. ein konisch zur Spulenmitte zulaufendes Flankenprofil zum Vermeiden eines Fadenabwurfes zu realisieren, und dabei im günstigsten Fall gleichzeitig der seitens des Linearmotors auf den Fadenführer während der Umkehr einwirkende Energieaufwand minimiert wird. Die Kollision kann z.B. so gesteuert werden, dass der Umkehrradius unabhängig von der Geschwindigkeit der bewegten Teile immer gleich groß ist. Die Umkehrbewegung kann zudem abhängig davon, wie sehr die Spule schon aufgewickelt ist, bestimmt werden. Mit zunehmender Spulgutmenge auf der Spule wird der Spulendurchmesser größer und die Wickellänge im Falle einer konischen Flanke kürzer. Der Durchmesse der Spule bzw. des Spulgutes kann einerseits physisch erfasst werden, anderseits kann auf diesen auch durch Zählen der Hübe des Fadenführers oder durch Berechnung aus Drehzahl und Liniengeschwindigkeit oder durch direktes messen von Winkel beim Leitwerk berechnet werden. Die Optimierung der Umkehrbewegung ermöglicht das Erreichen eines gewünschten Umkehrradius.

[0012] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kollisionsmittel hinsichtlich ihrer Stoßeigenschaften in Abhängigkeit von einem durch die Recheneinheit vorgebbaren Steuersignal veränderbar sind, sodass die Menge der aufnehmbaren und abgebbaren Kollisionsenergie vorgebbar ist. Als Kollisionsmittel kann z.B. ein drehbares Gummirad vorgesehen sein, an dessen Umfang Gummis mit unterschiedlicher Elastizität angeordnet sind, oder es können Elektromagnete eingesetzt werden, die gesteuert werden können, oder es kann ein luftgefülltes Element vorgesehen sein, das mit variablem Druck befüllbar ist. Die Erfindung ermöglicht die Optimierung der Parameter Geschwindigkeit und Position es Fadenführers im Umkehrvorgang, Geschwindigkeit und Position des Kollisionselements, sowie Elastizität des Kollisionsmittels. Bei dem Design des Fadenführsystems kann natürlich auch die Masse der entsprechenden an der Kollision beteiligten Elemente gezielt gewählt und optimiert werden.

[0013] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Kollisionsmittel zum magnetischen Wechselwirken Hilfsmagneten eingerichtet ist, welcher Hilfsmagnet an dem Fadenführer angebracht ist, sodass die Kraftübertragung zwischen Fadenführer und Kollisionsmittel zumindest teilweise magnetisch erfolgt. Insbesondere ist eine rein magnetische Kraftübertragung denkbar.

[0014] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Kraftkopplungsmittel als Permanentmagnet ausgebildet ist.

[0015] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Kollisionsmittel als elastisches Element ausgebildet ist. Dabei kann es sich insbesondere um eine mechanische Feder handeln, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Kollisionsmittel einen nichtlinearen Verlauf ihrer Elastizitätseigenschaften entlang einer Federstrecke aufweisen, nämlich dergestalt, dass die Steifigkeit mit Abweichung von einer neutralen Position, also mit zunehmender Ausdehnung oder Kompression, zunimmt. Dies kann vorgesehen sein, um den Umkehrradius optimal zu gestalten, z.B. kann das Kollisionsmittel in Form einer progressive Feder auf Druck oder Zug oder auch kombiniert gegeben sein. Beispielhaft seien folgende Varianten genannt: A) Feder mit variabler Steifigkeit: Bei dieser Art von nichtlinearer Feder ändert sich die Steifigkeit (Federkonstante) in Abhängigkeit von der Auslenkung. B) Feder mit Hysteresis: Bei dieser Art von nichtlinearer Feder tritt eine Hysteresis auf, was bedeutet, dass die Ausdehnung und die Kompression der Feder bei gleicher Kraft unterschiedlich sind. Dies ist typisch für Materialien, die eine viskoelastische Reaktion zeigen, wie Gummi. C) Nichtlineare Schraubenfeder: Bei Schraubenfedern kann die Nichtlinearität auftreten, wenn die Wicklungen der Feder nicht gleichmäßig angeordnet sind oder wenn sich der Drahtdurchmesser entlang der Feder ändert.

[0016] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das elastische Element eine Federkonstante aufweist, die mit Hilfe des Steuersignals der Recheneinheit veränderbar ist. Die Federkonstante des Kollisionselements bzw. des Kollisionsmittels kann so beeinflusst werden, dass ein gewünschter Umkehrradius vorgegeben werden kann.

[0017] Weiters kann vorgesehen sein, dass eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition sowie eine dynamische angepasste Sollumkehrbewegung bedeutet, dass wiederholte Umkehrvorgänge sowohl hinsichtlich der Position, in der die Umkehrbewegung eingeleitet wird, hinsichtlich der Wegstrecke, entlang der die Umkehrbewegung durchgeführt wird, als auch hinsichtlich des Geschwindigkeitsprofils, das entlang der Wegstrecke der Umkehrbewegung während des Umkehrvorganges beschritten wird, durch entsprechende Ansteuerung mittels der Recheneinheit voneinander abweichbar einstellbar sind.

[0018] Unter "dynamische Umkehrposition" wird eine in Abhängigkeit von dem Wickelzustand der aufzuwickelnden Spule vorgebbare zeitlich veränderlicher Umkehrposition des Fadenführers verstanden. Typischerweise nimmt die Hublänge des Fadenführers mit zunehmender Spulgutmenge ab, d.h. die Flanken verlaufen konisch und neigen sich mit zunehmenden Abstand von der Spulachse hin zur Spulenmitte.

[0019] Einflussfaktoren für Umkehrvorgang: Geschwindigkeit und Masse des Fadenführers, Kollisionseigenschaften des Kollisionsmittels in Bezug auf den Fadenführer, Geschwindigkeit und Masse des Kollisionselements inkl. Kollisionsmittel, Leistung, die durch Linearmotor auf Fadenführer während des Umkehrvorganges übertragen wird, Leistung, die durch Antrieb auf das betreffende Kollisionsmittel während des Umkehrvorganges übertragen wird □

[0020] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit zur Überwachung der auf eine Spule aufgewickelte Spulgutmenge, insbesondere des Spulendurchmessers, eingerichtet ist, und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Spulgutmenge die Hublänge des Fadenführers, also die Länge, die zwischen zwei nacheinanderfolgenden Umkehrvorgängen durch den Fadenführer überstrichen wird, zu reduzieren, und zwar so, dass Flankenprofile zweier gegenüber liegender Flanken der Spule symmetrisch zueinander ausgebildet sind und jeweils einen konischen Verlauf ausbilden. Auf diese Weise wird die Spule symmetrisch aufgewickelt, d.h. beide Flanken sind gleichartig ausgebildet und die Umkehrposition wandert zunehmend nach Innen. Der Spulendurchmesser und die daraus resultierende Umkehrposition kann z.B. durch Zählen der Hübe oder durch Berechnung aus Drehzahl und Liniengeschwindigkeit oder durch direktes Messen von Winkel beim Leitwerk oder der Umfangsgeschwindigkeit berechnet werden.

[0021] Weiters kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit zur Ansteuerung des Linearmotors eingerichtet und mit diesem verbunden ist.

[0022] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Berechnung der Position sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers durch die Recheneinheit unter Berücksichtigung der Ansteuerung des elektrischen Linearmotors erfolgt. Z.B. kann die Steuerung des für die Bewegung des Fadenführers ursächlichen Wanderfeldes berücksichtigt werden, d.h. es kann dadurch auf die auf den Fadenführer wirkenden Kräfte und somit auch auf seine daraus resultierende Geschwindigkeit und Position rückgeschlossen werden.

[0023] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Fadenführsystem zumindest eine physikalisch ausgebildete Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers in Bezug auf den Stator aufweist, wobei die zumindest eine Recheneinheit mit der Erfassungsvorrichtung zur Auswertung der Position sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers verbunden ist. Z.B. kann die Positionserfassung über Sensoren erfolgen, die entlang der Verfahrstrecke des Fadenführers angeordnet sind. Dabei kann es sich insbesondere um magnetische Sensoren oder elektrische Spulen handeln. Die physische Messung kann alternativ oder ergänzend zur indirekten Erfassung erfolgen. D.h. es könnte die Berechnung auch völlig ohne Erfassungsvorrichtung erfolgen. Alternativ oder ergänzend zur Erfassungsrichtung ist es denkbar, dass die Position und die Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers ohne direkte Messung bloß errechnet wird, z.B. anhand vorbekannter Parameter, wie z.B. der zeitlichen Abfolge der Bestromung der Antriebsspulen eines Linearmotors, wobei die Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers z.B. durch die zeitliche Abfolge der Bestromung sowie die zeitliche Änderungsrate derselben vorgegeben werden kann. Diese kann z.B. durch die Recheneinheit vorgegeben werden.

[0024] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das durch die Erfassungsvorrichtung erfasste Verhalten des Fadenführers mit der für den jeweiligen Umkehrvorgang vorgegebenen Sollumkehrposition sowie der Sollumkehrbewegung zu vergleichen und die Ansteuerung der Kollisionselemente, insbesondere auch des Linearmotors dynamisch zur Minimierung der Abweichung zwischen Sollwerten und Istwerten der Position und der Bewegung des Fadenführers anzupassen. Es kann daher ein Regelkreis ausgebildet werden.

[0025] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Fadenführsystem dazu eingerichtet ist, den Fadenführer mit einer Nenngeschwindigkeit von zumindest 1m/s, vorzugsweise von zumindest 5m/s, besonders bevorzugt von über 10m/s zu bewegen.

[0026] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Kollisionselement elektrisch angetrieben sind.

[0027] Weiters kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Kollisionselement sowie der Fadenführer über den Stator des Linearmotors angetrieben sind und vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Schiene geführt sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Kollisionselemente jeweils über ein Kollisionsmittel in Form eines elastisches Bandes mit dem Fadenführer verbunden sind, wobei die Länge des Bandes jeweils so gewählt ist, dass das Band mit zunehmenden Abstand von einem Kollisionselement gespannt wird, und zwar so, dass eine Umkehrbewegung durch eine durch das Band ausgeübte Zugkraft unterstützt wird, wobei vorzugsweise die Kollisionselemente zu diesem Zweck entgegen der Bewegungsrichtung des Fadenführers bewegbar sind. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Fadenführer zusätzlich in seiner Umkehrbewegung unterstützt wird, indem dieser mit dem anderen Kollisionselement, auf das sich der Fadenführer zubewegt, kollidiert.

[0028] Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Spulvorrichtung mit einer Fadenführungsvorrichtung und

Fig. 2 eine Variante der Erfindung mit einem auf eine Schiene aufgesetzten Fadenführer.

[0029] In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.

[0030] Figur 1 zeigt grob schematisch eine Fadenführsystem 1 für eine Spuleinheit 3 zum Aufspulen eines Fadens 2. Die Spuleinheit umfasst eine Spule 3a, auf welche der Faden 2 aufgespult wird. Dazu wird die Spule 3 mit einem Antrieb 3b, z.B. einem Spindelmotor um ihre Achse 3c gedreht. Angepasst an die Drehbewegung der Spule 3a führt ein Fadenführer das fadenförmige Faden 2 in einer Hin- und Herbewegung der Spule 3a zu. Der Faden 2 ist dabei in einer Führungsaufnahme 5a an dem Fadenführer 5 geführt.

[0031] Fig. 1 zeigt ein Fadenführsystem 1 zum Führen eines Fadens 2 für das Aufspulen des Fadens 2 auf einer Spule 3a. Das Fadenführsystem 1 umfasst Folgendes: Zumindest einen elektrischen Linearmotor 4 mit einem Stator 4a (siehe Fig. 2), wobei der Stator 4a eine Längserstreckung 4aL aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes entlang seiner Längserstreckung 4aL eingerichtet ist,

[0032] Mit Blick auf Fig. 2 sei nun erwähnt, dass das System 1 zudem zumindest einen Fadenführer 5 umfasst, wobei der Fadenführer 5 als Läufer des zumindest einen elektrischen Linearmotors 4 ausgebildet ist und zumindest ein magnetische wirksames Kraftkopplungsmittel 5b', 5b" (siehe Fig. 1) umfasst, sodass mittels dem magnetischen Wanderfeld eine Kraft auf das Kraftkopplungsmittel 5b', 5b" und somit auf den Fadenführer 5 ausübbar ist. Auf diese Weise ist der Fadenführer 5 entlang der Längserstreckung 4aL des Stators 4a bewegbar, wobei entlang der Längserstreckung 4aL des Stators 4a ein erster Umkehrbereich 4U1 und ein dem ersten Umkehrbereich 4U1 gegenüberliegender zweiter Umkehrbereich 4U2 zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Fadenführers 5 ausgebildet ist, wobei der Fadenführer 5 ein Führungsmittel 5a zur Führung eines Fadens 5 aufweist.

[0033] Weiters umfasst das System 1 zumindest ein erstes 6a und ein zweites angetriebenes Kollisionselement 6b, wobei jedes Kollisionselement 6a, 6b jeweils mit einem Mittel zur Aufnahme und Abgabe von Kollisionsenergie versehen ist, nachfolgend Kollisionsmittel 6a1, 6b1 genannt. Das erste Kollisionselement 6a ist hin zu dem ersten Umkehrbereich 4U1 sowie zumindest teilweise entlang des ersten Umkehrbereichs 4U1 des Stators 4a geführt, und das zweite Kollisionselement 6b ist analog dazu hin zu dem zweiten Umkehrbereich 4U2 sowie zumindest teilweise entlang des zweiten Umkehrbereichs 4U2 des Stators 4a geführt.

[0034] Zudem umfasst das System 1 zumindest eine Recheneinheit 7, die zur Berechnung der Position 5pos sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers 5vel eingerichtet ist. Die Recheneinheit 7 ist weiters zur Steuerung eines jeweiligen Antriebs 8a, 8b des zumindest einen ersten 6a und zweiten Kollisionselements 6b mit den Antrieben 8a, 8b verbunden. Die Recheneinheit 7 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der Position 5pos sowie der Verfahrgeschwindigkeit 5vel des Fadenführers 5 unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Flankenprofils 3aFP (siehe Fig. 1) einer aufzuwickelnden Spule 3a für den ersten und den zweiten Umkehrbereich 4U1, 4U2 des Fadenführers 5 jeweils eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition 4U1P, 4U2P sowie eine Sollumkehrbewegung 4U1s, 4U2s zu bestimmen und passend zu der dynamisch angepassten Sollumkehrposition 4U1P, 4U2P sowie der Sollumkehrbewegung 4U1s, 4U2sdie Position und die Geschwindigkeit des jeweiligen Kollisionselements 6a, 6b für einen Kollisionszeitpunkt zum Erreichen einer Sollkollision mit dem Fadenführer 5 zu bestimmen und die jeweiligen Kollisionselemente 6a, 6b über den jeweiligen Antrieb 8a, 8b entsprechend anzusteuern, um eine Umkehrbewegung des Fadenführers 5 im jeweiligen Umkehrbereich 4U1, 4U2 durch Kollision mit dem Kollisionsmittel 6a1, 6b1 des jeweiligen Kollisionselements 6a, 6b zu unterstützen. Das Flankenprofil 3aFP kann z.B. konisch ausgebildet sein, wobei der Winkel des Profils durch entsprechende Führung des Fadens 2 im Umkehrbereich vorgebbar ist.

[0035] Die Kollisionsmittel 6a1 und 6b1 können hinsichtlich ihrer Stoßeigenschaften in Abhängigkeit von einem durch die Recheneinheit 7 vorgebbaren Steuersignal S veränderbar sein, sodass die Menge der aufnehmbaren und abgebbaren Kollisionsenergie vorgebbar ist.

[0036] Die Kollisionsmittel 6a1 und 6b1 können zum magnetischen Wechselwirken Hilfsmagneten eingerichtet sein, welche Hilfsmagneten an dem Fadenführer 5 angebracht sein können, sodass die Kraftübertragung zwischen Fadenführer 5 und den Kollisionsmittel 6a1, 6b1 zumindest teilweise magnetisch erfolgt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Kraftkopplungsmittel 5b', 5b' als Permanentmagnet ausgebildet ist. Ergänzend oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Kollisionsmittel 6a1, 6b1 als elastisches Element ausgebildet ist. Insbesondere kann das elastische Element eine Federkonstante aufweist, die mit Hilfe des Steuersignals S der Recheneinheit 7 veränderbar ist.

[0037] Zudem kann vorgesehen sein, dass eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition 4U1P, 4U2P sowie eine dynamische angepasste Sollumkehrbewegung 4U1s, 4U2s bedeutet, dass wiederholte Umkehrvorgänge sowohl hinsichtlich der Position, in der die Umkehrbewegung eingeleitet wird, hinsichtlich der Wegstrecke, entlang der die Umkehrbewegung durchgeführt wird, als auch hinsichtlich des Geschwindigkeitsprofils, das entlang der Wegstrecke der Umkehrbewegung während des Umkehrvorganges beschritten wird, durch entsprechende Ansteuerung mittels der Recheneinheit 7 voneinander abweichbar einstellbar sind.

[0038] Die Recheneinheit 7 kann zur Überwachung der auf eine Spule 3a aufgewickelte Spulgutmenge, insbesondere des Spulendurchmessers D, eingerichtet sein, und ferner kann sie dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der erfassten Spulgutmenge die Hublänge des Fadenführers 5, also die Länge, die zwischen zwei nacheinanderfolgenden Umkehrvorgängen durch den Fadenführer 5 überstrichen wird, zu reduzieren, und zwar so, dass Flankenprofile 3aFP zweier gegenüber liegender Flanken der Spule 3a symmetrisch zueinander ausgebildet sind und jeweils einen konischen Verlauf ausbilden.

[0039] Weiters kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit 7 zur Ansteuerung des Linearmotors 4 eingerichtet und mit diesem verbunden ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Berechnung der Position 5pos sowie der Verfahrgeschwindigkeit 5vel des Fadenführers 5 durch die Recheneinheit 7 unter Berücksichtigung der Ansteuerung des elektrischen Linearmotors 4 erfolgt. Weiters kann vorgesehen sein, dass das Fadenführsystem 1 zumindest eine physikalisch ausgebildete Erfassungsvorrichtung 9 zur Erfassung der Position 5pos sowie der Verfahrgeschwindigkeit 5vel des Fadenführers 5 in Bezug auf den Stator 4a aufweist, wobei die zumindest eine Recheneinheit 7 mit der Erfassungsvorrichtung 9 zur Auswertung der Position 5pos sowie der Verfahrgeschwindigkeit 5vel des Fadenführers 5 verbunden ist. Als Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Recheneinheit 7 dazu eingerichtet ist, das durch die Erfassungsvorrichtung 9 erfasste Verhalten des Fadenführers 5 mit der für den jeweiligen Umkehrvorgang vorgegebenen Sollumkehrposition 4U1P, 4U2P sowie der Sollumkehrbewegung 4U1s, 4U2s zu vergleichen und die Ansteuerung der Kollisionselemente 6a, 6b, insbesondere auch des Linearmotors 4 dynamisch zur Minimierung der Abweichung zwischen Sollwerten und Istwerten der Position und der Bewegung des Fadenführers 5 anzupassen.

[0040] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Fadenführsystem 1 dazu eingerichtet ist, den Fadenführer 5 mit einer Nenngeschwindigkeit von zumindest 1m/s, vorzugsweise von zumindest 5m/s, besonders bevorzugt von über 10m/s zu bewegen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste 6a und das zweite Kollisionselement 6b elektrisch angetrieben sind.

[0041] Weiters kann vorgesehen sein, dass ein erstes 6a und ein zweites Kollisionselement 6b sowie der Fadenführer 5 über den Stator 4a des Linearmotors 4 angetrieben sind und vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Schiene 10 geführt sind.

[0042] Wie nun Figuren 2 zu entnehmen ist, ist der Fadenführer 5 als Läufer eines elektrischen Linearmotors 4 ausgebildet, wobei der Läufer einem Stator 4a, welcher Wicklungen/Spulen 4a' zur Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes aufweist, gegenüberliegend mittels zumindest einem Rad bzw. vorliegend zwei Rädern 5c' und 5c" gelagert ist, wobei das Rad bzw. die Räder Bestandteil des Läufers sind, also an dem Läufer gelagert sind. Die mechanische Ausgestaltung des Fadenführers 5 kann im Prinzip analog zur WO2009/103095 A1 erfolgen.

[0043] Der Fadenführer kann Permanentmagneten als Kraftkopplungsmittel umfassen, sodass sich der Fadenführer in dem Wanderfeld entlang des Stators 4a hin- und herbewegt. Wie der Figuren 2 weiters zu entnehmen ist, umfasst der Fadenführer 5 zur Bildung eines magnetischen Rückschlusses ein Rückschlusselement 11, welches bei einer Bewegung des Fadenführers 5 mit diesem mitbewegt wird. Ein solches Rückschlusselement besteht aus einem weichmagnetischen bzw. ferromagnetischen Material.

[0044] In Fig. 2 ist oberhalb des Stators 4a genau eine Schiene 10 angeordnet, an welcher der Fadenführer 5 mittels zumindest eines Rades gelagert ist. Um eine in Bewegungsrichtung des Läufers besonders stabile Lagerung desselben zu ermöglichen, können der Fadenführer 5 mittels zwei Rädern 5c' und 5c" auf der einen Schiene 10 gelagert sein. Die Räder sind dabei in Bewegungsrichtung hintereinander abgeordnet, wodurch ein Verkippen des Fadenführers verhindert wird. Die Räder können z.B. von Wangen 12 seitlich umfasst werden.

[0045] Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.

Ansprüche

1. Fadenführsystem (1) zum Führen eines Fadens (2) für das Aufspulen des Fadens (2) auf einer Spule (3a), wobei das Fadenführsystem (1) Folgendes umfasst:

- zumindest einen elektrischen Linearmotor (4) mit einem Stator (4a), wobei der Stator (4a) eine Längserstreckung (4aL) aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes entlang seiner Längserstreckung (4aL) eingerichtet ist,

- zumindest einen Fadenführer (5), wobei der Fadenführer (5) als Läufer des zumindest einen elektrischen Linearmotors (4) ausgebildet ist und zumindest ein magnetische wirksames Kraftkopplungsmittel (5b', 5b") umfasst, sodass mittels dem magnetischen Wanderfeld eine Kraft auf das Kraftkopplungsmittel (5b', 5b") und somit auf den Fadenführer (5) ausübbar ist, wodurch der Fadenführer (5) entlang der Längserstreckung (4aL) des Stators (4a) bewegbar ist, wobei entlang der Längserstreckung (4aL) des Stators (4a) ein erster Umkehrbereich (4U1) und ein dem ersten Umkehrbereich (4U1) gegenüberliegender zweiter Umkehrbereich (4U2) zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Fadenführers (5) ausgebildet ist, wobei der Fadenführer (5) ein Führungsmittel (5a) zur Führung eines Fadens (5) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenführsystem (1) weiters umfasst:

- zumindest ein erstes (6a) und ein zweites angetriebenes Kollisionselement (6b), wobei jedes Kollisionselement (6a, 6b) jeweils mit einem Mittel zur Aufnahme und Abgabe von Kollisionsenergie versehen ist, nachfolgend Kollisionsmittel (6a1, 6b1) genannt,

*wobei das erste Kollisionselement (6a) hin zu dem ersten Umkehrbereich (4U1) sowie zumindest teilweise entlang des ersten Umkehrbereichs (4U1) des Stators (4a) geführt ist,

*wobei das zweite Kollisionselement (6b) hin zu dem zweiten Umkehrbereich (4U2) sowie zumindest teilweise entlang des zweiten Umkehrbereichs (4U2) des Stators (4a) geführt ist,

- zumindest eine Recheneinheit (7), die zur Berechnung der Position (5pos) sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Fadenführers (5vel) eingerichtet ist, wobei die Recheneinheit (7) weiters zur Steuerung eines jeweiligen Antriebs (8a, 8b) des zumindest einen ersten (6a) und zweiten Kollisionselements (6b) mit den Antrieben (8a, 8b) verbunden ist, wobei die Recheneinheit (7) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit

*von der Position (5pos) sowie der Verfahrgeschwindigkeit (5vel) des Fadenführers (5) unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Flankenprofils (3aFP) einer aufzuwickelnden Spule (3a) für den ersten und den zweiten Umkehrbereich (4U1, 4U2) des Fadenführers (5) jeweils eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition (4U1P, 4U2P) sowie eine Sollumkehrbewegung (4U1s, 4U2s) zu bestimmen und

*passend zu der dynamisch angepassten Sollumkehrposition (4U1P, 4U2P) sowie der Sollumkehrbewegung (4U1s, 4U2s)die Position und die Geschwindigkeit des jeweiligen Kollisionselements (6a, 6b) für einen Kollisionszeitpunkt zum Erreichen einer Sollkollision mit dem Fadenführer (5) zu bestimmen und die jeweiligen Kollisionselemente (6a, 6b) über den jeweiligen Antrieb (8a, 8b) entsprechend anzusteuern, um eine Umkehrbewegung des Fadenführers (5) im jeweiligen Umkehrbereich (4U1, 4U2) durch Kollision mit dem Kollisionsmittel (6a1, 6b1) des jeweiligen Kollisionselements (6a, 6b) zu unterstützen.

2. Fadenführsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Kollisionsmittel (6a1, 6b1) hinsichtlich ihrer Stoßeigenschaften in Abhängigkeit von einem durch die Recheneinheit (7) vorgebbaren Steuersignal (S) veränderbar sind, sodass die Menge der aufnehmbaren und abgebbaren Kollisionsenergie vorgebbar ist.

3. Fadenführsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kollisionsmittel (6a1, 6b1) zum magnetischen Wechselwirken Hilfsmagneten eingerichtet ist, welcher Hilfsmagnet an dem Fadenführer (5) angebracht ist, sodass die Kraftübertragung zwischen Fadenführer (5) und Kollisionsmittel (6a1, 6b1) zumindest teilweise magnetisch erfolgt.

4. Fadenführersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Kraftkopplungsmittel (5b', 5b') als Permanentmagnet ausgebildet ist.

5. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollisionsmittel (6a1, 6b1) als elastisches Element ausgebildet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Kollisionsmittel (6a1, 6b1) einen nichtlinearen Verlauf ihrer Elastizitätseigenschaften entlang einer Federstrecke aufweisen, nämlich dergestalt, dass die Steifigkeit mit Abweichung von einer neutralen Position, also mit zunehmender Ausdehnung oder Kompression, zunimmt.

6. Fadenführsystem (1) nach Anspruch 5, wobei das elastische Element eine Federkonstante aufweist, die mit Hilfe des Steuersignals (S) der Recheneinheit (7) veränderbar ist.

7. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dynamisch angepasste Sollumkehrposition (4U1P, 4U2P) sowie eine dynamische angepasste Sollumkehrbewegung (4U1s, 4U2s) bedeutet, dass wiederholte Umkehrvorgänge sowohl hinsichtlich der Position, in der die Umkehrbewegung eingeleitet wird, hinsichtlich der Wegstrecke, entlang der die Umkehrbewegung durchgeführt wird, als auch hinsichtlich des Geschwindigkeitsprofils, das entlang der Wegstrecke der Umkehrbewegung während des Umkehrvorganges beschritten wird, durch entsprechende Ansteuerung mittels der Recheneinheit (7) voneinander abweichbar einstellbar sind.

8. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (7) zur Überwachung der auf eine Spule (3a) aufgewickelte Spulgutmenge, insbesondere des Spulendurchmessers (D), eingerichtet ist, und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Spulgutmenge die Hublänge des Fadenführers (5), also die Länge, die zwischen zwei nacheinanderfolgenden Umkehrvorgängen durch den Fadenführer (5) überstrichen wird, zu reduzieren, und zwar so, dass Flankenprofile (3aFP) zweier gegenüber liegender Flanken der Spule (3a) jeweils einen konischen Verlauf ausbilden und insbesondere zueinander symmetrisch zueinander ausgebildet sind.

9. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (7) zur Ansteuerung des Linearmotors (4) eingerichtet und mit diesem verbunden ist.

10. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Berechnung der Position (5pos) sowie der Verfahrgeschwindigkeit (5vel) des Fadenführers (5) durch die Recheneinheit (7) unter Berücksichtigung der Ansteuerung des elektrischen Linearmotors (4) erfolgt.

11. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fadenführsystem (1) zumindest eine physikalisch ausgebildete Erfassungsvorrichtung (9) zur Erfassung der Position (5pos) sowie der Verfahrgeschwindigkeit (5vel) des Fadenführers (5) in Bezug auf den Stator (4a) aufweist, wobei die zumindest eine Recheneinheit (7) mit der Erfassungsvorrichtung (9) zur Auswertung der Position (5pos) sowie der Verfahrgeschwindigkeit (5vel) des Fadenführers (5) verbunden ist.

12. Fadenführsystem (1) nach Anspruch 11, wobei die Recheneinheit (7) dazu eingerichtet ist, das durch die Erfassungsvorrichtung (9) erfasste Verhalten des Fadenführers (5) mit der für den jeweiligen Umkehrvorgang vorgegebenen Sollumkehrposition (4U1P, 4U2P) sowie der Sollumkehrbewegung (4U1s, 4U2s) zu vergleichen und die Ansteuerung der Kollisionselemente (6a, 6b), insbesondere auch des Linearmotors (4) dynamisch zur Minimierung der Abweichung zwischen Sollwerten und Istwerten der Position und der Bewegung des Fadenführers (5) anzupassen.

13. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fadenführsystem (1) dazu eingerichtet ist, den Fadenführer (5) mit einer Nenngeschwindigkeit von zumindest 1m/s, vorzugsweise von zumindest 5m/s, besonders bevorzugt von über 10m/ s zu bewegen.

14. Fadenführsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste (6a) und das zweite Kollisionselement (6b) elektrisch angetrieben sind.

15. Fadenführsystem (1) nach Anspruch 14, wobei das erste (6a) und das zweite Kollisionselement (6b) sowie der Fadenführer (5) über den Stator (4a) des Linearmotors (4) angetrieben sind und vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Schiene (10) geführt sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Kollisionselemente (6a, 6b) jeweils über ein Kollisionsmittel (6a1, 6b1) in Form eines elastisches Bandes mit dem Fadenführer (5) verbunden sind, wobei die Länge des Bandes jeweils so gewählt ist, dass das Band mit zunehmenden Abstand von einem Kollisionselement (6a, 6b) gespannt wird, und zwar so, dass eine Umkehrbewegung durch eine durch das Band ausgeübte Zugkraft unterstützt wird, wobei vorzugsweise die Kollisionselemente zu diesem Zweck entgegen der Bewegungsrichtung des Fadenführers (5) bewegbar sind.

Zeichnung