CZ304508B6

CZ304508B6 - Rewind device

Info

Publication number: CZ304508B6
Application number: CZ2013-1065A
Authority: CZ
Inventors: Ladislav Ševčík; Petr Tůma; Radovan Kovář; Pavel Herajn
Original assignee: Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-06-04
Also published as: CZ20131065A3

Abstract

In the present invention, there is disclosed a rewind device intended particularly for rewinding of a roving from a source bobbin, for example onto working bobbins of looping robots for the manufacture of fibrous composites. The rewind device of the present invention consists of a supporting frame (1) provided with an unwinding motion (2) for mounting a reel-off bobbin (3) and a winding-up motion (13) for mounting a winding-on bobbin (5), whereby the winding-up motion (13) is located on a movable frame (4), slidably mounted on a side guide (6) for side reversible shift of the winding-on bobbin (5) between two side dead centers relative to the reel-off bobbin (3). A camera (7) for scanning the rewound roving (8) is arranged on the movable frame (4) within the space extending between both the bobbins (3, 5) wherein said camera data output is connected with a control unit (9) of both a taking-up drive (10) and a side reversible drive (11) of the winding-on bobbin (5), and a winding-off drive (12) of the reel-off bobbin (3) unwinding motion (2).

Description

Vynález se týká převíjecího zařízení, určeného zejména pro převíjení rovingů ze zdrojových cívek například na pracovní cívky ovíjecích robotů pro výrobu vlákenných kompozitů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rewinding device, in particular for rewinding rovings from source spools to, for example, the working spools of wrapping robots for producing fiber composites.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V praxi je často nutné převíjet nejrůznější materiály ze zdrojových cívek, navinutých při jejich výrobě, na cívky menších průměrů a hmotnosti, které by usnadňovaly jejich další manipulaci s nimi, nebo na speciální cívky, které by bylo možno osadit do jiných výrobních strojů a zařízení, určených pro následné zpracování těchto materiálů, a podobně. Důležitým požadavkem na kvalitní převíjení je přitom obvykle správný a rovnoměrný rozklad navíjeného materiálu z odvíjecí na navíjecí cívku, možnost nastavení hustoty kladení a nastavení úvratí. K. tomu slouží řada typů již známých převíjecích zařízení, které vesměs sestávají z nosného rámu, který je opatřen odvíjecím vřetenem nebo odvíjecím ložem pro otočné uložení odvíjecí cívky a navíjecím vřetenem pro otočné uložení navíjecí cívky, které je obvykle poháněno elektromotorem, a obvykle mechanickým rozkladačem navíjeného materiálu, který pak může být ovládán krokovým motorkem a podobně. Takovéto převíjecí zařízení je známé například ze spisu CZ 240721, jehož předmětem je zařízení pro převíjení drátu, které je určené pro využití zejména v elektrotechnickém průmyslu.In practice, it is often necessary to rewind a variety of materials from source coils wound in their manufacture into smaller diameter and weight reels to facilitate their further handling, or to special reels that can be fitted to other production machines and equipment, intended for post-treatment of such materials, and the like. An important requirement for quality rewinding is usually the correct and even decomposition of the wound material from the unwinding to the winding reel, the possibility of setting the density of the laying and setting of dead center. For this purpose, a number of types of known winding devices are used, which generally consist of a support frame which is provided with a unwinding spindle or unwinding bed for rotatably supporting the unwinding spool and a winding spindle for rotatably supporting the winding spool, usually driven by an electric motor coiled material, which can then be controlled by a stepper motor and the like. Such a rewinding device is known, for example, from CZ 240721, the object of which is a wire rewinding device intended for use in the electrical industry in particular.

Jiné typy převíjecích zařízení v podstatě na stejném principu jsou široce používány i v textilním průmyslu pro převíjení nití, přičemž pro tyto účely mohou být tato zařízení opatřena dalšími pomocnými ústrojími, jako například snímači dosažení určitého předem daného průměru návinu na navíjecí cívce dle spisu CZ 258116 nebo čidly napětí nití dle spisu EP 1 656 317.Other types of winding machines of substantially the same principle are also widely used in the textile winding industry, for which purpose they may be provided with additional ancillary devices, such as sensors for reaching a predetermined winding diameter on the winding reel of CZ 258116 or thread tension sensors according to EP 1 656 317.

Ze spisu EP 1 625 091 je dále známý způsob navíjení kontinuálně přiváděné pásky na cívku, při kterém se cívka otáčí a pomocí vratného zařízení se páska v určitém pokládacím úhlu pohybuje tam a zpět po celé délce cívky. Vždy, když se průměr cívky zvětší o určitou hodnotu, se krokově změní pokládací poměr, tj. poměr mezi počtem otáček cívky a pohybem vratného zařízení. Vratné zařízení je přitom opatřeno vodítkem ve tvaru očka, kterým navíjená páska prochází.EP 1 625 091 further discloses a method for winding a continuously fed tape onto a reel, in which the reel is rotated and by means of a return device the strip is moved back and forth over the entire length of the reel at a certain laying angle. Each time the coil diameter is increased by a certain value, the laying ratio, i.e. the ratio between the coil speed and the movement of the return device, is incrementally changed. The return device is provided with an eye-shaped guide through which the coiled tape passes.

Žádné z těchto zařízení nemůže však být použito pro převíjení jemných vláknitých materiálů, zejména pak plochých provazců z nekonečných vláken, tzv. rovingů, vyrobených z vláken s vysokou pevností, například ze skla, aramidu nebo uhlíku, bez nebezpečí porušení celistvosti, deformací nebo jiného poškození těchto rovingů, ke kterému může docházet zejména při průchodu převíjeného rovingů mechanickými rozkladači či jakýmikoli jinými rovněž mechanickými vratnými zařízeními jeho návinu na navíjené cívky, například na pracovní cívky již výše zmíněných ovíjecích robotů pro výrobu vlákenných kompozitů. Zvláště žádoucí je přitom převíjet cívky pro roboty, určené pro výrobu kompozitních výztuží složitějších tvarů a struktur, které jsou tvořeny více vrstvami navzájem křížem navinutých rovingů, neboť tyto roboty jsou opatřeny ovíjecími jednotkami, osazenými celými soustavami takovýchto cívek, a je proto nutno dbát na co možná nejmenší hmotnost těchto cívek.However, none of these devices can be used to rewind fine fibrous materials, especially flat rovings made of high-strength fibers, such as glass, aramid or carbon, without the risk of damage to integrity, deformation or other damage These rovings, which may occur, in particular, when the rewound rovings pass through mechanical decomposers or any other also mechanical return devices of its winding to the wound spools, for example the working spools of the aforementioned wrapping robots for the production of fiber composites. It is particularly desirable to reel the bobbins for robots intended for the production of composite reinforcements of more complex shapes and structures consisting of multiple layers of mutually cross-wound rovings, since these robots are provided with wrapping units fitted with whole sets of such bobbins. the smallest possible weight of these coils.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tyto nevýhody dosavadního stavu techniky jsou do značné míry odstraněny převíjecím zařízení, určeným zejména pro převíjení rovingů ze zdrojových cívek například na pracovní cívky ovíjecích robotů pro výrobu vlákenných kompozitů, sestávajícím z nosného rámu s odvíjecím ústrojím pro uložení odvíjecí cívky a s navíjecím ústrojím pro uložení navíjecí cívky, dle předkládaného vynálezu. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že navíjecí ústrojí je umístěno na pohyblivémThese drawbacks of the prior art are largely overcome by a winding device, in particular for winding rovings from source spools, for example to the working spools of winding robots for the production of fiber composites, consisting of a supporting frame with a unwinding device for receiving the unwinding spool and a winding device for receiving according to the present invention. The principle of the present invention is that the winding device is mounted on a movable device

CZ 304508 Β6 rámu, posuvně uloženém na stranovém vedení pro vratný posuv navíjené cívky mezi dvěma stranovými úvratěmi vůči odvíjecí cívce. Na pohyblivém rámuje společně s navíjecí cívkou zároveň uspořádána snímací kamera převíjeného rovingu v prostoru mezi oběma cívkami. Datový výstup této snímací kamery je pak propojen s řídicí jednotkou jednak navíjecího pohonu a stranového vratného pohonu navíjecí cívky a jednak i odvíjecího pohonu odvíjecího ústrojí odvíjecí cívky.GB 304508 Β6 of the frame, slidingly mounted on the lateral guide for reversing the winding spool between two lateral dead centers to the unwinding spool. At the same time, a rewinding roving scanning camera is arranged on the movable frame together with the winding spool in the space between the two spools. The data output of this scanning camera is then connected to the control unit of the winding drive and the side return drive of the winding reel and also the unwinding drive of the unwinding mechanism of the unwinding reel.

Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že snímací kamera převíjeného rovingu je dvouřádková a navíjecí pohon je opatřen IRC čidlem.The principle of the invention further consists in that the rewinding roving scanning camera is two-line and the winding drive is provided with an IRC sensor.

Výhodou převíjecího zařízení podle vynálezu je dosažení kvalitního převíjení s rovnoměrným rozkladem navíjeného materiálu z odvíjecí na navíjecí cívku, možnost nastavení hustoty kladení, nastavení úvratí, pokládacího úhlu a tuhosti návinu, aniž převíjený materiál prochází jakýmikoli mechanickými rozkladači či jinými obdobnými zařízeními. V případě navíjení rovingů tak nehrozí žádné nebezpečí jejich poškození, což pak vede k jejich kvalitnímu navíjení při výrobě vlákenných kompozitů.The advantage of the rewinding device according to the invention is to achieve high-quality rewinding with uniform decomposition of the wound material from the unwinding to the winding spool, the possibility of setting the laying density, setting dead center, laying angle and stiffness of the winding without rewinding material through any mechanical spreaders. Thus, in the case of winding rovings, there is no risk of damage, which in turn leads to their high quality winding in the production of fiber composites.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález je dále blíže objasněn pomocí schematických výkresů konkrétního příkladu provedení převíjecího zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je toto převíjení zařízení znázorněno v půdorysu a na obr. 2 je zobrazen princip snímání převíjeného rovingu.The invention is further elucidated by means of schematic drawings of a specific embodiment of a rewinding device according to the invention, in which in FIG. 1 this rewinding of the device is shown in plan view and in FIG.

Příklad uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Převíjecí zařízení, určené pro převíjení rovingů ze zdrojových cívek na pracovní cívky ovíjecích robotů pro výrobu vlákenných kompozitů, sestává dle jeho na obr. 1 zobrazeného příkladného provedení z nosného rámu I s odvíjecím ústrojím 2 pro uložení zdrojové odvíjecí cívky 3 a s navíjecím ústrojím 13 pro uložení pracovní navíjecí cívky 5. Odvíjecí ústrojí 2 je tvořeno dvěma již blíže neoznačenými rovnoběžnými horizontálně uloženými odvalovacími válci.The winding device for winding rovings from the source spools to the working spools of the wrapping robots for the production of fiber composites, according to the example shown in FIG. The winding device 2 is formed by two horizontal rollers, which are no longer marked, which are no longer marked, and which are not further marked.

Navíjecí ústrojí 13 je umístěno na pohyblivém rámu 4, který je posuvně uložen na stranovém vedení 6 pro vratný posuv navíjecí cívky 5 mezi dvěma stranovými úvratěmi vůči odvíjecí cívce 3. Na pohyblivém rámu 4 je společně s navíjecí cívkou 5 uspořádána dvouřádková snímací kamera 7 převíjeného rovingu 8 v prostoru mezi oběma cívkami 3, 5, zobrazená na přiloženém výkresu jejím zorným polem. Datový výstup této snímací kamery 7 je propojen s řídicí jednotkou 9 navíjecího pohonu 10 a stranového vratného pohonu H navíjecí cívky 5, jakož i odvíjecího pohonu 12 odvíjecího ústrojí 2 odvíjecí cívky 3.The winding device 13 is disposed on a movable frame 4, which is slidably mounted on a side guide 6 for reversing feed of the winding spool 5 between two lateral dead centers relative to the unwinding spool 3. A two-line rewinding roving camera 7 is arranged on the movable frame 4. 8 in the space between the two coils 3, 5 shown in the enclosed drawing by its field of view. The data output of this scanning camera 7 is connected to the control unit 9 of the take-up drive 10 and the side return drive H of the take-up reel 5, as well as the unwinding drive 12 of the unwinding device 2 of the take-up reel 3.

Jednotlivé vstupy a výstupy řídicí jednotky 9 jsou naznačeny šipkami, přičemž jedním ze vstupů do řídicí jednotky 9 je i vstup z navíjecího ústrojí 4 s parametry navíjecího procesu. Šipkami je rovněž naznačen stranový vratný posuv navíjecí cívky 5 po posuvném vedení 6.The individual inputs and outputs of the control unit 9 are indicated by arrows, one of the inputs to the control unit 9 being the input from the winding device 4 with the winding process parameters. The arrows also indicate the lateral return movement of the take-up reel 5 along the guide 6.

V průběhu převíjení rovingu 8 dvouřádková snímací kamera 7 vysílá data do řídicí jednotky 9, která na základě daných rozměrů, vzájemné poloze obou cívek 3,5a poloze dvou snímacích řádků určuje jak navíjecí úhel, tak i aktuální pozici rovingu 8 na navíjecí cívce 5. Regulátor v řídicí jednotce 9 je nastaven tak, že vhodným stranovým vratným pohonem 11 udržuje co nejpřesněji zvolený navíjecí úhel bez ohledu na polohu rovingu 8, odvíjeného ze zdrojové odvíjecí cívky 3. Při dosažení úvratí dochází automaticky ke změně požadovaného úhlu navíjení. Tím, že je snímací kamera 7 pohyblivým rámem 4 pevně spřažena s navíjecí cívkou 5 a pohybuje se společně s ní, je celý tento systém relativní a tudíž nezávislý na absolutní poloze vůči nosnému rámu i.During the rewinding of the roving 8, the two-line scanning camera 7 transmits data to the control unit 9 which, based on the given dimensions, the relative position of the two spools 3,5a, determines both the winding angle and the current position of the roving 8 on the winding coil 5. In the control unit 9, it is adjusted so that by means of a suitable side-reversing drive 11 it maintains the selected winding angle as accurately as possible regardless of the position of the roving 8 unwound from the source unwinding spool 3. When the dead center is reached. Since the scanning camera 7 is rigidly coupled to the take-up reel 5 and moves with it by the movable frame 4, the entire system is relative and therefore independent of the absolute position with respect to the support frame 1.

Odvíjecí pohon 12 je řízen v rychlostní zpětné vazbě, čímž je jednoznačně definována rychlost navíjení. Navíjecí pohon JO je pak řízen v momentové (proudové) zpětné vazbě a souvisí s tahoCZ 304508 Β6 vou silou rovingu 8. Jelikož je požadována konstantní tahová (navíjecí) síla, je třeba tento moment měnit v závislosti na množství navinutého materiálu (průměru návinu) na navíjecí cívce 5. Průměr návinu je vypočítán ze známé rychlosti navíjení a z rychlosti otáčení navíjecí cívky 5, tj. zpracováním signálu zde již blíže neznázorněného IRC čidla, kterým je opatřen navíjecí pohon 10.The unwinding drive 12 is controlled in speed feedback, whereby the winding speed is clearly defined. The winding drive JO is then controlled in torque (current) feedback and is related to this tensioning force 8. As a constant tensile (winding) force is required, this torque should be varied depending on the amount of winding material (winding diameter) to The diameter of the winding is calculated from the known winding speed and the rotational speed of the winding coil 5, i.e. by processing the signal of an IRC sensor (not shown here), which is provided with the winding drive 10.

Výchozí základní nastavení úhlu resp. hustoty navíjení, rychlosti navíjení, tuhosti návinu, typu průběhu přechodu v úvratích a konečnou velikost návinu se v případě potřeby provádí pomocí zde již neznázoměné např. komunikační jednotky nebo PC ajejím připojením k řídicí jednotce 9.The default basic angle setting resp. the winding density, winding speed, winding stiffness, dead center transition type and the final winding size are, if necessary, carried out by means of a communication unit or PC, not already shown here, and connected to the control unit 9.

Na obr. 2 jsou pak tečkované naznačeny řádky snímací kamery 7, čárkovaně je označena nulová poloha této snímací kamery 7 a čerchovaně je naznačena osa navíjecí cívky 5. Z rozměrů a, b, c, d je pak odvozena poloha převíjeného rovingu 8 a úhel jeho navíjení a.In Fig. 2, the lines of the scanning camera 7 are indicated by dotted lines, the zero position of the scanning camera 7 is indicated by dashed lines and the axis of the winding spool 5 is indicated by dashed lines. The dimensions a, b, c, d winding a.

Převíjecí zařízení v tomto konkrétním příkladu provedení umožňuje převíjet zdrojové cívky rovingů např. ze skelných vláken o velikosti 20 kg nebo z uhlíkových vláken o velikosti 12 kg, přičemž jejich délková hmotnost by měla být větší než 1500 tex, a to rychlostí až 0,5 m/s. Maximální rychlost navíjení závisí na použitém materiálu a jeho chování, stejně tak i tahová síla. Všechny parametry převíjení jsou přitom plně pod kontrolou a lze je měnit pomocí nadřazeného systému, tj. již výše zmíněnou komunikační jednotkou nebo PC bez jakéhokoli mechanického či softwarového zásahu.The rewinding device in this particular embodiment makes it possible to rewind the roving source coils of eg 20 kg glass fibers or 12 kg carbon fibers with a length of more than 1500 tex at a speed of up to 0.5 m /with. The maximum winding speed depends on the material used and its behavior, as well as the tensile force. All rewinding parameters are fully under control and can be changed using a higher-level system, ie the above-mentioned communication unit or PC without any mechanical or software intervention.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Převíjecí zařízení podle vynálezu lze široce použít pro převíjení v podstatě všech obdobných druhů materiálů.The rewinding device according to the invention can be widely used for rewinding substantially all similar types of materials.

Claims

Rewinding device, in particular intended for winding rovings from source spools, for example, to working spools of wrapping robots for the production of fiber composites, consisting of a support frame (1) with a unwinding device (2) for receiving the unwinding spool (3) and a winding device (13) for storing a take-up reel (5), characterized in that the take-up device (13) is located on a movable frame (4) slidably mounted on a side guide (6) for reciprocating the take-up reel (5) between two lateral dead centers. (3), wherein on the movable frame (4), together with the winding bobbin (5), a rewinding roving (8) scanning camera (7) is arranged in the space between the two bobbins (3, 5), the data output of which is connected to the control unit ( 9) on the one hand a winding drive (10) and a reversible drive (11) of a winding reel (5) and on the other hand a unwinding drive (12) of a unwinding mechanism (2) coil (3).

Rewinding device according to claim 1, characterized in that the scanning camera (7) of the rewound roving (8) is two-line.

Rewinding device according to the preceding claims 1 and 2, characterized in that the winding drive (10) is provided with an IRC sensor.