用于编织、缠绕或螺旋机的线圈架的制作方法

在此，在先申请DE 10 2014 014 149.7的全部内容通过引用成为本申请的组成部分。

本发明涉及一种用于容纳线圈的线圈架，该其被设置成用于展开线状材料，其中，线圈架被设定用于使用在编织、缠绕或螺旋机中。在此，线状材料理解成长的、绳形的材料，特别然而不仅可包括铁的金属丝，然而优选由非铁金属构成，或是纺织纤维、碳纤维或其他绳形的碳材料。

此外，本发明涉及一种用于测量从线圈展开的线状材料的拉力的拉力测量系统，具有这样的拉力测量系统的编织、缠绕或螺旋机，用于测量拉力的相应方法，以及用于编织、缠绕或螺旋机的可视化系统。

背景技术：

特别是旋转编织机的编织机用于制造由待加工的线状材料、特别由金属丝、纱线或塑料纤维构成的中空的软管编织物，或(通过这样的软管编织物的后续辗压)制造平的绳编织物、辫成的编织物，或也用于编绕例如具有金属丝编织物的缆索，或用于通过编织碳纤维或其他绳形碳材料制造特别在轻质结构中的小尺寸的主体。由此生产的技术编织物的使用领域例如是用于电缆针对电磁场的屏蔽或针对线缆或软管的机械负载的保护外皮。另一应用是制造用于诸如支架或人造血管的血管植入物的医用编织物。

在编织机运行中，待编织的线状材料的多个绳在相反的方向上以确定的角度围绕编织轴或围绕诸如线缆的待编绕的线状材料被缠绕，且在此根据确定的样式被相互交织，由此产生所期望的编织物。

缠绕机在其功能方面类似于编织机，不同之处在于，待加工的线状材料的绳不相互交织，而松弛地相互叠置或置于待缠绕的线状材料上。缠绕机可将一个或多个缠绕层安置到待缠绕的线状材料上。例如可使用缠绕机来制造绦带或绳索、针对软管或缆索的屏蔽、或针对压力软管的增强物。

螺旋机在其功能方面尽可能对应于缠绕机，其中，待编织的线状材料优选是可塑形变的，且因此在围绕编织轴或围绕待编绕的线状材料缠绕时形成自支持的螺旋线。螺旋机例如用于对具有螺旋线形式的铜金属丝或软钢金属丝的线缆加套。

所有关注的机器的共同点在于，其具有多个线圈架，在其上分别布置至少一个线圈，在线圈上缠绕待加工的线状材料的绳，且绳在机器运行中从线圈展开且被加工。线圈架被设置成在机器运行中相对于该机器旋转。在此，被展开的线状材料围绕编织轴或围绕待编绕的、同时在其纵向方向上运动的线状材料被围绕。

下文中，以用于作为待编织的线状材料的金属丝的编织机的示例描述本发明，即，用于制造金属丝编织物。然而，这不会是限制性的，本发明也可用于其它编织、缠绕或螺旋机，其用于加工任何线状材料。

在编织机运行时，拉力，即，被线圈展开的金属丝的机械应力具有重要作用：在拉力过小时被制造的编织物的编织图形是不均匀的，金属丝可在机器内相互“纠缠”或甚至拉拽。在拉力过大时，金属丝特别在高工艺速度时同样拉拽。二者导致增多次品和/或更长的机器的停机时间，且由此提高生产成本。

为了设置和调节金属丝拉力，在现有技术中通常使用机械的解决方案，特别地，被安置在线圈架上的、用于线圈的、机械的带式制动器或闸瓦制动器与机械的控制或调节系统连接，从而根据线圈缠绕直径和/或金属丝拉力影响被施加到线圈上的制动力矩的制动。

相反地，US7,270,043 B2提出，以可变的速度电驱动旋转编织机的下部、径向外部线圈，其卷开的金属丝被机械转向，以使该金属丝通过上部、径向内部的线圈远离，或在线圈之下引导通过。在此，额定金属丝卷开速度通过滑环或无金属丝地被传输到线圈架上，且在线圈上的金属丝卷开速度被调节，使得其对应于编织物的生产速度。由此，应避免金属丝应力中的脉冲式振幅，该振幅通过金属丝转向和金属丝进料过程被引起。

具有这样的控制或调节装置的技术问题，例如线圈架的错误设置或制动器的磨损，然而可由机器的操作者在下述情况下间接检测，即，当针对过小或过大拉力的上述征兆中的一个、如不均匀的编织图形或金属丝断裂出现时。

技术实现要素：

因此本发明的目的在于，改进对被编织、缠绕或螺旋机的线圈展开的线状材料的拉力的控制和/或调节，且在此使得特别可以提前识别过小或过大的拉力。

该目的通过根据权利要求1的线圈架、根据权利要求9的拉力测量系统、根据权利要求11的编织、缠绕或螺旋机、根据权利要求12的用于测量拉力的方法以及根据权利要求13的可视化系统实现。本发明的其他有利方案包含在从属权利要求中。

本发明的目的在于用于容纳线圈的线圈架，该线圈被设置用于展开线状材料，其中，该线圈架被设定用于使用在编织、缠绕或螺旋机中，且被设置成在机器运行中相对于机器旋转。如上文中提及的，下文中以金属丝编织机的示例描述本发明。

线圈架具有用于测量从线圈展开的、即卷开的金属丝的拉力的拉力测量装置。优选地，拉力测量装置基于机械、光学、电磁或其他物理原理。优选地，在机械的拉力测量装置中，被挤压抵靠卷开的金属丝的千分卡规的转向被测量。优选地，在光学拉力测量装置中，由卷开的金属丝表示的线通过光学传感器、特别通过相机被检测，且优选地其形状或其振动被计算。在现有技术中已知这样的拉力测量装置，且因此在此不更加详细地描述。

此外，线圈架具有用于传输、特别用于发送和/或接收数据的第一数据传输装置。第一数据传输装置优选为电子的、进一步优选为数字的数据传输装置。优选地，第一数据传输装置支持用于数据传输的常见有线或无线技术标准或标准协议中的至少一个，优选为以太网、IP、CAN总线、WLAN、蓝牙、紫蜂(Zigbee)或ANT。

根据本发明，第一数据传输装置被设置成用于将所测量的拉力测量值传输至布置在线圈架外面的第二数据传输装置上。第二数据传输装置优选相对于机器被固定布置，然而也可相对于机器运动地或空间上独立于机器地被布置，优选对于机器操作者来说是移动的。

优选地，拉力测量值连同对各线圈架的识别、特别连同号码或识别码被传输。通过该方式，在单个线圈架上测量的拉力值优选可实时地和/或连同对各线圈架的识别，由第二数据传输装置通过合适的显示装置使得对于机器的操作者来说是已知的，被存储和/或通过合适的方式、优选进一步被处理成工艺文献。

优选地，显示单元也相对于机器被固定布置，然而也可相对于机器运动地或空间上独立于机器地被布置，优选对于机器操作者来说是移动的。第二数据传输装置和显示单元优选一同被集成在设备中，优选被集成在机器控制部中，或在移动设备中，优选在平板电脑或笔记本电脑中。然而，移动设备也可仅包括显示单元，来自第二数据传输装置的数据通过数据输送被传输到该显示单元上。

由此操作者可提前识别过小或过大的拉力值，且为更好地查找错误而直接关联单个线圈架。制造质量由此不取决于操作者的“专业知识”。此外，在现有技术中的编织机使用的、分开的金属丝撕裂监控装置也变得多余，因为所测量的拉力测量值的零值已经指出金属丝撕裂，因此机器优选自动关断。

在根据本发明的线圈架的另一优选的实施方式中，该线圈架具有控制和/或调节装置，用于控制或调节从线圈展开的线状材料的拉力。由此，拉力不仅可被监控，也被有针对性地匹配和修正。

在根据本发明的线圈架的一个优选的实施方式中，第一数据传输装置此外被设置成用于接收来自第二数据传输装置的额定拉力值。通过该方式，针对线圈架制动器的、控制或调节系统的、在拉力测量装置与线圈架制动器之间的刚性的、特别是机械的耦接表征的控制和/或调节性能动态、优选实时地匹配生产要求。特别地，由此可避免在高工艺速度下出现的编织错误和金属丝撕裂。

从第一至第二数据传输装置的数据传输优选通过相对于机器固定布置的滑环实现，被布置在线圈架上且与其旋转的滑动接触部在该滑环上环绕，滑动接触部形成第一数据传输装置的一部分。

在根据本发明的线圈架的一个特别优选的实施方式中，第一数据传输装置然而被设置用于优选通过电磁波、特别通过无线电信号或光信号，或通过感应耦合而无线数据传输至第二数据传输装置和/或从第二数据传输装置传输数据。通过该方式，在旋转的线圈架与被布置在线圈架之外的第二数据传输装置之间的金属丝连接部变得多余。优选地，在感应耦合的情况下，第一感应传输件被安置在线圈架上的第一数据传输装置上，且第二感应传输件固定地被安置在机器上或随同转动地被安置在编织转子上。

在根据本发明的线圈架的另一特别优选的实施方式中，第一数据传输装置被设置成用于通过从线圈展开的线状材料传输数据至第二数据传输装置和/或从第二数据传输装置传输数据。这基于下述前提条件，即，数据传输通过电信号实现，且线状材料是导电的。优选地，当线状材料为金属丝时使用该类型的数据传输。电信号可被第二数据传输装置在被编织的或被编绕的产品上接收或被馈入该产品，优选在将产品从编织套取下的取下盘上或在编织套自身上，在编织套上实现编织。

在根据本发明的线圈架的该实施方式中，原本在旋转的线圈架与机器的固定部分之间存在的电连接以待处理的线状材料的形式用于数据传输。由此，金属丝连接可一方面比技术上更复杂的无线数据传输在技术上更简单地使用，另一方面用于数据传输的额外电连接线路变得多余。

在根据本发明的线圈架的另一实施方式中，线圈架具有能量供给装置，该能量供给装置具有用于产生电能的发动机、特别是具有发电机、电动机或发动机的转子，该能量供给装置被设置成用于给线圈架提供能量。

在能量供给装置具有发电机的情况下，该发电机优选通过自转动的线圈或通过金属丝引导辊被驱动。更加优选地，发电机通过驱动轮、特别通过齿轮或摩擦轮，通过优选在相反方向上转动的编织转子被固定在另一线圈架上，或通过诸如底板的固定的机器部件被驱动。

在能量供给装置具有电动机的情况下，该电动机优选被布置在线圈架中且以制动模式工作，其中，电动机可同时用作为电磁线圈制动器。此外产生另一优点，即，取消了在现有技术中常见的机械的线圈制动器。

在能量供给装置具有发动机的转子的情况下，优选在对置的且在优选相反方向上转动的编织转子中安置永磁体，永磁体在优选具有金属丝圈的转子中感应电压。

在根据本发明的线圈架的另一优选的实施方式中，该线圈架具有用于接收和/或转换电能的能量传输装置，特别具有电接触装置或感应耦合器，能量传输装置被设置成用于给线圈架提供能量。

类似于针对数据传输的上述实施方式，在电接触装置的情况下，优选在线圈架上的能量传输装置上布置旋转的滑动接触且在机器上固定地布置滑环；在感应耦合器的情况下，优选在线圈架上的能量传输装置上安置第一感应传输件，以及在机器上固定地或在编织转子上随同转动地安置第二感应传输件。

在根据本发明的线圈架的另一特别优选的实施方式中，能量传输装置被设计成用于通过从线圈展开的线状材料接收电能。

类似于通过从线圈展开的线状材料的上述数据传输，这具有下述前提条件，即，线状材料是导电的。电能可在编织的或编绕的产品上被馈入，优选在取下盘上或在编织套上。该实施方式的优点也尽可能类似于通过从线圈展开的线状材料的数据传输的上述实施方式地产生。

此外，本发明涉及一种拉力测量系统。根据本发明的拉力测量系统具有多个根据上述实施方式中的至少一个的线圈架以及被布置在线圈架外面的第二数据传输装置。拉力测量系统被设置成用于在线圈架的第一数据传输装置与第二数据传输装置之间单向或双向传输数据。根据线圈架的实施方式，拉力测量系统也可被实施成用于提供结合线圈架描述的功能外的其他功能。根据本发明的拉力测量系统也可被加装在现有编织机上，对此基本更换线圈架，且必须额外设置第二数据传输装置。

在根据本发明的拉力测量系统的一个优选的实施方式中，拉力测量系统此外具有数据处理装置，该数据处理装置与第二数据传输装置连接，且被设置成存储、分析和/或显示从第一数据传输装置传输到第二数据传输装置上的数据。由此，如上所提及，此外可以提前识别过小或过大的拉力以及工艺文献。

此外，本发明涉及一种编织、缠绕或螺旋机，且被设计有根据本发明的拉力测量系统。

此外，本发明涉及一种用于在根据发明的拉力测量系统上执行拉力测量的方法。在根据本发明的方法中，线圈架的拉力测量装置测量拉力测量值，且第一数据传输装置将拉力测量值传输到第二数据传输装置上。根据线圈架的实施方式，在拉力测量系统中，根据本发明的方法也可执行上述结合线圈架描述的功能外的其他功能。

此外，本发明涉及一种用于编织、缠绕或螺旋机的可视化系统。在此，可视化系统理解成下述系统，即，可通过该系统的至少一个部件可以以确定的、优选取决于时间的方式被光学可视化。

根据本发明的可视化系统具有带有多个线圈架的编织、缠绕或螺旋机，该线圈架用于分别容纳用于展开线状材料的线圈，其中，线圈架被设置成，在机器运行中相对于该机器共同旋转。此外，可视化系统具有用于周期性地可视化至少一个线圈架的可视化装置，该可视化装置被设置成，将该至少一个线圈架在每个周期持续时间内可视化短于线圈架旋转一圈的持续时间的百分之一、优选短于千分之一、更加优选短于万分之一、还更加优选短于十万分之一，其中，周期持续时间基本等于线圈架旋转一圈的持续时间或是其整数倍。

通过至少一个线圈架的可视化与线圈架转动的时间同步，机器的操作者可在每次可视化时基本在同一位置上看到至少一个线圈架。操作者通过该方式也可在编织过程期间在基本同一位置上观察和计算被该线圈架展开的或编织的线状材料的分布变化。特别地，金属丝的强烈膨胀或振动也表示过小的拉力，且由此表示在被观察的线圈架上的过弱设置的制动器。通过标记线圈架、优选以数字等进行文字说明，被观察的线圈架可清晰地被识别，且在关断机器之后可再次被找到，特别用于维护线圈架。

在根据本发明的可视化系统的一个优选的实施方式中，可视化装置是频闪观测器、快门式3D眼镜(Shutterbrille)或光源和斩波器的组合。在此，频闪观测器通常理解成光源，其周期性地发出短的闪光，快门式3D眼镜被理解成眼镜，其可对于两个眼睛分开或共同周期性地、优选通过在眼镜玻璃中合适地布置极化滤波器而接通和关断眼镜玻璃的透光性。斩波器理解成优选旋转的遮光物，其可被布置在光源之前，从而使得光源的光周期性地通过和不通过。

所述可视化装置是标准产品，由此可价格有利地实现可视化系统。

优选地，通过手动设置可视化装置上的可视化频率，或若可视化装置提供这样的功能则通过自动同步，优选利用由机器产生的优选由周期性光信号构成的参考信号，实现可视化装置与线圈架的旋转频率的同步，周期性光信号具有与线圈架的旋转频率相同的频率。

附图说明

在附图中结合下文的描述给出本发明的其他有利设计方案。附图中：

图1示出用于金属丝编织机的根据本发明的拉力测量系统的示意图；

图2示出图1中的具有额外的控制或调节系统的示意图。

具体实施方式

实施例基于下述情况，即，设计有根据本发明的、机电拉力测量系统的编织机具有多个线圈架，优选在8至36个之间。

根据图1的拉力测量系统具有带有金属丝拉力测量装置3的线圈架7，该金属丝拉力测量装置直接或间接测量被线圈2卷开的金属丝1的金属丝拉力F_Dracht。优选地，通过集成的力测量传感器实现直接测量。优选地，通过舞动体的穿越路径实现间接测量。在此，在舞动体臂或滑块的穿越路径与金属丝拉力F_Dracht之间存在直接的关系，该关系用于计算金属丝拉力F_Dracht。

针对金属丝拉力F_Dracht的测量值被传输到可编程的控制单元上，在该实施例中被传输到微控制器4上，且在此被处理和整理。第一数据传输装置4被布置在微控制器4上或与其集成，第一数据传输装置将整理的测量值传输到第二数据传输装置5上，第二数据传输装置被布置在显示单元5上或与其集成。在根据图1的拉力测量系统中，无线地通过无线电实现数据传输，优选在2.4GHz的频率上。更加优选地，待加工的编织金属丝1自身也可用作为用于数据传输的介质，或可使用感应耦合器。

显示单元/第二数据传输装置5也可运动地布置，优选在旋转的圆工作台上且相对于其固定。在该情况下，可额外在圆工作台之外、特别相对于机器固定布置的部件上优选通过滑环实现数据输送。

通过该方式，工艺数据在线圈架7与在过程等级中上层布置的主控部，即，显示单元5之间传输，优选用于记录和/或可视化工艺数据。优选地，(未示出的)机器控制部或优选为笔记本电脑或平板电脑的外部操作设备用作为针对操作者的可视化单元、信息单元和输入单元。

在此，单向地、然而优选双向地实现工艺数据的数据传输。

优选地，在单向数据传输中，实际数据，特别是金属丝拉力F_Dracht被传输到上层布置的机器控制部上，且在此被进一步处理和/或存储。除了金属丝拉力F_Dracht之外其他的实际数据优选是当超过确定的阀值或设置极限、优选是针对制动单元6的磨损极限时的报警信号，下文中还更加详细地描述该阀值或设置极限。

优选地，在双向数据传输中，额定数据、优选额定金属丝拉力额外地被机器控制部传输到线圈架7上(参见下文中结合图2更加详细的说明)。

所有的实际数据和额定数据优选与明确的线圈架标记共同被传输，其使得数据与线圈架7明确关联。

此外，线圈架7具有用于线圈2的制动单元6，线圈用于产生所要求的金属丝拉力F_Dracht。优选地，机械的带式制动器、闸瓦制动器或盘式制动器用作为金属丝或线圈制动器。更加优选地，也可使用电制动马达或磁工作制动器，特别是磁制动器、涡流制动器、磁滞制动器或磁流变液制动器。

此外，线圈架7具有用于线圈架7的电部件的(未示出的)能量供给装置。在此，能量供给可直接通过编织金属丝1从相对于机器固定布置的电压源和电流源中实现。在此优选地，小的能量被高效传输给金属丝拉力测量装置3和优选少量执行器、特别是用于供给(节能的)控制单元。在此优选地，编织套形成正极。优选地，线圈架7上的金属丝引导部分被固定在绝缘体上。线圈架7的框架优选通过线圈架在其上旋转的滑轨接地。

优选地，能量传输装置也通过感应耦合器、一同运行的优选小的电流发动机或通过滑动接触部使用。在感应耦合器中，通过两个金属丝线圈传输电能，其中优选地，固定的线圈作为能量发射器，且运动的线圈作为能量接收器。电流发动机或发电机优选被集成到线圈架7中，且直接或间接被旋转的线圈2或被卷开的金属丝1驱动。优选地，磁体也可被集成在编织转子中，编织转子同时作为滑轨的旋转载体。只要若需要则被安置在载体滑块上的线圈架7连同在其上被布置的线圈2在这样的磁体上掠过，则在被布置在线圈架7上的金属丝卷绕中感应电压。

特别优选地，线圈架7也可具有优选小的蓄电池或缓冲电容器，其在机器停止或更换线圈2时提供所提供的电能，且作为能量缓冲器。

在图2中所示的拉力测量系统扩展图1所示的用于金属丝拉力F_Dracht的电子控制和调节系统8，在其中存储用于影响在时间上且强度适当地实现用于控制和调节金属丝拉力F_Dracht的制动单元6的程序。该程序优选通过直接作用到控制和调节系统8中，在静止的机器中，然而优选也在运行的机器中，通过第一和第二数据传输装置4、5被改变。对此设置紧凑的、可自由编程的微控制器4，从而可以使控制和调节算法灵活匹配生产和工艺要求。微控制器4通过上述的能量供给装置被供给电能。

优选地，除了上述的金属丝拉力测量值外，通过双向数据传输，来自机器控制部的额定金属丝拉力被传输到第一数据传输装置4上和(从)第二数据传输装置5传输到微控制器4上，额定金属丝拉力用作为针对控制和调节系统8的目标值。在此优选地，该额定金属丝拉力也被机器的操作者预设。

优选地，通过舞动体上的执行器9和/或通过制动单元6上的执行器9实现控制和/或调节。此外，根据图2的拉力测量系统还具有执行器9，用于调节舞动力和/或用于调节被制动单元6施加到线圈2上的制动力矩。

优选地，当针对金属丝拉力的额定数据从上层布置的主控部、优选从机器控制部被传输到线圈架7上时，设置用于调节舞动力的执行器。在工作点上的，即，在中间位置上的舞动力优选通过舞动弹簧的预应力被改变。

优选地，制动单元6的制动力矩由于针对金属丝拉力F_Dracht额定数据而同样通过执行器9被改变，且匹配工艺要求。通过该方式可实现尽可能恒定的金属丝拉力F_Dracht。

通过根据本发明的拉力测量系统，由于更加均匀的线圈架设置，使得编织图形的质量改进。此外，当在单个线圈架2上的、针对金属丝拉力F_Dracht的确定的、预定的阀值被超过时，针对预防性的线圈架维护的提示可被提供给机器的操作者。由此提前识别干扰，且由此减少机器的停机时间。

此外，针对质量指示、优选工艺性能指示和/或记录，根据本发明的拉力测量系统使得可以连续检测工艺数据且可以存储数据。此外通过下述方式简化对机器的操作，即，在单个或所有线圈架2上的额定金属丝拉力可通过在机器控制部中的显示单元5自动被调节。

参考标记列表

1 金属丝

2 线圈

3 金属丝拉力测量装置

4 微控制器/第一数据传输装置

5 显示单元/第二数据传输装置

6 制动单元

7 线圈架

8 控制和调节系统

9 用于调节金属丝拉力的执行器