DE3332382A1

DE3332382A1 - Verfahren und kreuzspulmaschine zum herstellen der wicklung einer kreuzspule

Info

Publication number: DE3332382A1
Application number: DE19833332382
Authority: DE
Inventors: Arthur Sellenbüren Rebsamen; Walter 8810 Horgen Slavik
Original assignee: Machinenfabrik Schweiter AG
Current assignee: Machinenfabrik Schweiter AG
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3332382C2; FR2533544B1; GB8325553D0; GB2127443A; IT8322914A0; GB2127443B; FR2533544A1; JPS5982272A; IT1167200B; US4515320A; JPH0353227B2; CH659055A5

Description

Verfahren und Kreuzspulmaschine zum Herstellen der Wicklung einer Kreuzspule

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen der Wicklung einer Kreuzspule durch Aufspulen eines kontinuierlich zugelieferten Fadens oder durch Umspulen eines Fadens von einem Garnkörper, wobei die Spule am Umfang mit einer Treibwalze angetrieben und der Faden der Spule über eine Fadenverlegungsvorrichtung zugeleitet wird, und eine Kreuzspulmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, eine Wicklung, d.h. einen auf einen Tragoder Stützkörper, z.B. einer Hülse, Wickeldorn o.dgl., aufgewundenen Faden in Form einer Spule aufzuwickeln. Hierbei sind bereits zwei Spulverfahren bekannt, die wilde Wicklung, auch Zufalls-Wicklung genannt, sowie die Präzisions-Wicklung. Bei wilder Wicklung wird der Faden auf eine durch einen Treibzylinder am Umfang angetriebene Spule aufgespult, wobei der Faden über eine Nutentrommel oder einen nutentrommelgeführten Fadenführer zugeleitet und auf der Spule verlegt wird. Die Nutentrommel steht hierbei in konstanter Drehverbindung mit dem Treibzylinder. Bei diesem Verfahren ist es jedoch nur möglich, wilde Wicklungen zu bilder. Darunter werden Wicklungen verstanden, deren Windungsverhältnis mit wachsendem Spulendurchraesser abnimmt? der Steigungswinkel der Fadenverlegung

bleibt hierbei konstant. Unter dem Begriff des Windungsverhältnisses wird die Anzahl Spulenumdrehungen, pro Faden-Doppelhub, verstanden.

Für die Herstellung einer Präzisions-Wicklung ist es erforderlich, dass bei der Spulmaschine die Fadenverlegung mit der Spule bzw. dem Hülsenhalter formschlüssig verbunden ist. Das Verhältnis von Spulendrehzahl zu Faden-Doppelhub bleibt während des gesamten Spulvorgangs konstant; d.h. der Steigungswinkel der Fadenverlegung verändert sich und wird bei zunehmendem Spulendurchmesser spitzer. Bei diesem Spulverfahren wird die Spule an ihrer Welle angetrieben, wobei zur Erzielung eines konstanten Windungsverhältnisses die Fadenverlegung in formschlüssiger Drehverbindung mit der Spule steht.

Die beiden Spulverfahren unterscheiden sich in verschiedener Weise voneinander. Die wilde Wicklung ist gekennzeichnet durch einen konstanten Steigungswinkel (£) der Fadenverlegung über den ganzen Spulendurchmesser, was eine gute Formstabilität und Transportfähigkeit zur Folge hat. Durch die Koppelung von Treibwalze und Fadenverlegesystem wird ein einfacher mechanischer Aufbau der Kreuzspulmaschine erreicht. Nachteile entstehen durch ungünstige Windungszahlen, welche sich während des Spulenaufbaues bei bestimmten Spulendurchmessern als sogenannte Bilder bemerkbar machen. Eine ungleichmässige Garnbewicklung ist die Folge dieser sogenannten Bildzonen, welche später zu unsicheren Abzugsverhältnissen führen können. Die prazisxonsgewickelte Spule kennt keine solchen Bildzonen, was sehr gute Abzugseigenschaften zur Folge hat. Da sich der Steigungswinkel (^) der Fadenverlegung über den Spulenaufbau stark ändert, entsteht eine schlechte

Forrnstabilität. Man versucht nun mit grossem technischen Aufwand (Spulbügelentlastung, Dämmungsentlastung usw.) eine verbesserte Spulenstabilität zu erreichen, was aber nur beidingt zum Erfolg führt.

Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass bei der Präzisions-Wicklung kein Aufwand bezüglich der Spulenabzugseigenschaften, jedoch ein Mehraufwand bezüglich der Spulenform und des Spulenaufbaus, hauptsächlich bei grossen Spulen mit elastischen und bauschigen Garnen (Texturgarnen) erforderlich ist, während bei der wilden Wicklung kein Aufwand bezüglich des Spulenaufbaus, z.B. im Hinblick auf die Formstabilität, jedoch ein Mehraufwand bezüglich der Spulenabzugseigenschaften aufzubringen ist.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, das Verfahren und die Spulmaschine der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die Vorteile der Präzisions-Wicklung mit denjenigen der wilden Wicklung vereinigt werden, derart, dass ein einwandfreier Spulenabzug, die Formstabilität und "die Transportfähigkeit der Spulen in einfacher Art und mit geringem Aufwand verwirklicht werden.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Verfahren, bei dem eine Kreuzspule mit einer Präzisionswicklung bewickelt wird, deren Windungszahl jeweils nach Ablauf einer Zeitspanne verändert wird, innerhalb welcher der Steigungswinkel (Λ) der Fadenverlegung während des ganzen Spulenauf baus innerhalb eines gewählten Toleranzbereiches (/. -£ ) liegt und durch eine Kreuzspulmaschine gelöst, bei der je ein Drehzahlgeber für die Messung der Drehzahl der Kreuz-

spule und des Fadenverlegers mit einem Rechner zum Vergleich des Soll- und Istwertes der Windungszahl und zur Erzeugung eines Korrektursignals zur Verstellung eines mit dem Rechner verbundenen Stellgliedes zwecks Angleichung der Ist- an die Soll-Windungszahl verbunden ist. Damit erreicht man, dass die Spule in jedem Durchmesser eine Präzisionswicklung aufweist und gleichzeitig der mittlere Steigungswinkel vom Anfang bis zum Ende der Spule konstant bleibt.

Diese Spule weist nun gute Ablaufeigenschaften und gute Formstabilität auf, obwohl der technische Aufwand relativ gering bleibt. Es werden hierbei je ein Drehzahlgeber für die Messung der Spulendrehzahl und der Fadenführerfrequenz benötigt, welche mit einem Regler in Verbindung stehen, welcher über ein Stellglied den Istwert der Windungszahl dem Sollwert angleicht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt ind nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1-3 Diagramme betreffen den Verlauf der Windungszahl WZ und des Steigungswinkels A der Fadenverlegung über dem Durchmesser d der Spule, wobei

Fig. 1 die Verhältnisse bei der normalen wilden Wicklung,

Fig. 2 die Verhältnisse bei der normalen Präzisions-Wicklung, und

Fig. 3 die Verhältnisse bei der erfindungsgemässen Wicklung

darstellt.

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Kreuzspulmaschine, und

Fig. 5 eine Variante der erfindungsgemässen Kreuzspulmaschine .

Das Aufspulen einer Spule mit einer wilden Wicklung auf der Spulstelle einer Kreuzspulrr.aschine wird anhand von Fig. 1 erläutert, in welcher der Steigungswinkel Q^ der Fadenverlegung und die Windungszahl der Spule WZ über den Spulendurchmesser d dargestellt ist, wobei konstante Geschwindigkeit der Treibwalze der Spulstelle angenor.ir.en ist. Hier bleibt der Steigungswinkel O^ konstant. Die Windungszahl dagegen ninunt mit grösserwerdendem Wicklungsdurchmesser'd stetig ab.

In Fig. 2 ist das Aufspulen einer Spule mit einer Präzisions-Wicklung dargestellt. Die Windungszahl WZ bleibt hierbei konstant. Der Steigungswinkel o£ wird mit zunehmendem Spulendurchmesser d kleiner, d.h. spitzer.

Während Fig. 1 und 2 den Stand der Technik darstellen, ist in Fig. 3 das Aufspulen einer Spule auf einer Kreuzspulmaschine mit der erfindungsgemässen Wicklung näher erläutert. Der Wicklungsvorgang wird hierbei in einzelne Präzisions-Wicklungen η,, η ... η mit beliebigem Durchmesserverhältnis eingeteilt. Innerhalb einer solchen Wicklung bleibt die Windungszahl konstant, während sich der Steigungswinkel oC innerhalb eines Toleranzbereiches <X 1"⁰^₂ verringert. In den darauffolgenden Präzisions-Wicklungen wird die Windungszahl verringert/ so dass der Steigungswinkel 06 auf einen grösseren Wert geht. Zweckmässig werden hierbei die Verhältnisse so gewählt, dass die Abnahme der Windungszahl in der Weise erfolgt, dass der Steigungswinkel °£ jeweils wieder einen höheren Wert innerhalb der Toleranz o£ - ei erreicht und abgesehen von der erwähnten Toleranz konstant bleibt. Für jede Präzisions-Wicklung n,, n₂ ... η kann nun die Toleranz

des Steigungswinkels beliebig innerhalb des Toleranzbereiches O^ -O^ gewählt werden, z.B. für die Wicklung η OC '-CC'", für die Wicklung n„ cZ - ⁰^ usw. Zweckmässig kann der untere Toleranzwert für alle Präzisions-Wicklungen konstant, z.B. ⁰^_, gehalten werden. Das Bewickeln einer Spule mit konstantem Steigungswinkel und abnehmender Windungszahl ist jedoch das Kennzeichen einer wilden Wicklung. Damit stellt die erfindungsgemässe Wicklung eine Kombination einer wilden Wicklung und einer Präzisions-Wicklung dar.

Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Kreuzspulmaschine, d.h. es ist lediglich eine Spulstelle derselben dargestellt, ermöglicht das Aufspulen einer Spule 1 mit der erfindungsgemassen, in Fig. 3 erläuterten Wicklung. Die Spule 1 ist durch eine rotierende Treibwalze 2 am Spulenumfang angetrieben, wobei der aufzuwickelnde Faden 3 über eine Nutentrommel oder ein anderes Fadenverlegungssystem der Spule 1 zugeleitet und auf dieser verlegt wird.

Die Treibwalze 2 ist durch einen motorischen Antrieb 5 über ein Riemenvorgelege 6 mit konstanter Drehzahl angetrieben, das sich aus einem, auf der Antriebswelle 7 des Antriebs 5 sitzenden Antriebsrad 8, einem Abtriebsrad 9 auf einer Abtriebswelle 10 und einem Riemen 11 zusammensetzt. Die Abtriebswelle 10 trägt auch die Treibwalze 2, die in schematisch dargestellten Lagern 12 drehbar gelagert ist.

Das Riemenvorgelege 6 umfasst ein weiteres Abtriebsrad 13, dessen in Lagern 14 gelagerte Welle 15 eine Kegeltrommel 16 trägt, die mit einer entgegengesetzt angeordneten, mit einer Welle 17 in Lagern 18 drehbar gelagerten Kegeltrommel 19 und einem die Kegel trommeln 16, 19 unischlingenden, durch ein Verstellgestänge 20 verschiebbaren Riemen 21 einen Wechselumformer 22 bildet, dessen Drehzahl stufenlos einstellbar ist. Die Welle 17 trägt ein Zahnrad 23, das über ein in Lagern 24 drehbar gelagertes Zahnrad 25 und über ein Zahnritzel 26 die in Lagern 27 drehbar gelagerte Nutentrommel 4 antreibt.

Das Riemenvorgelege 6, der Wechselumformer 22 und das Vorgelege 23, 25, 26 sind beispielshafte Lösungen und können durch äquivalente Antriebe mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art ganz oder teilweise ersetzt werden.

Die Drehzahl der Spule 1 und die Drehzahl der Nutentrommel 4 oder des nutentrommelgeführten Fadenführers wird durch Drehzahlgeber 28, 29 gemessen und die Drehzahlwerte in Form elektrischer Signale einem Rechner 30 zugeführt. In Fig. 4 misst der Drehzahlgeber 29 die Drehzahl der Welle 17, die eine feste Uebersetzung mit der Drehzahl der Nutentrommel oder des nutentrommelgeführten Fadenführers 4 aufweist. Aus den beiden dem Rechner 30 zugeführten Drehzahlsignalen wird das Ist-Windungsverhältnis, worunter die Spulendrehzahl dividiert durch die Doppelhubzahl des Fadens zu verstehen ist, berechnet und mit einem Soll-Windungsverhältnis verglichen. Dieses Windungsverhältnis ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, für jede Teilwicklung ein konstanter Wert. Abweichungen von diesem Soll-Wert werden vom Rechner in Form eines Korrektursignals dem Antrieb 31 des Verstellgestänges 20 des Wechselumformers 22

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zugeführt, wodurch der Wechselumformer 22 im Sinne einer Angleichung des errechneten Ist-Wertes an den Soll-Wert verstellt wird. Für jede Teilwicklung ist, siehe Fig. 3, ein anderes Windungsverhältnis massgebend. Diese Werte werden im Rechner gespeichert und am Ende jeder Teil-Wicklung abgerufen, wodurch eine rasche Verstellung des Verstellgestänges 20 zur Einhaltung des neuen Windungsverhältnisses erfolgt. Die in Fig. 3 dargestellte Winkeltoleranz beträgt 0° bis maximal minus 3°, so dass der üebergang auf das neue Windungsverhältnis sehr rasch erfolgen kann. Dies ist in Fig. 3 durch die Sägezahn-Linie für den Verlauf des Steigungswinkels CC und den sprunghaften Uebergang von der einen auf die nächste Windungszahl gezeigt. In Wirklichkeit erfolgt dieser Uebergang in einer endlichen Zeitspanne und weicht deshalb von der theoretischen Darstellung nach Fig. 3 leicht ab.

In Fig. 5 ist das Aufspulen einer Konusspule mit der erfindungsgemässen Wicklung dargestellt, wobei mit den Bezugszeichen in Fig. 4 übereinstimmende Bezugszeichen gleiche Bedeutung aufweisen. Die Nutentrommel 4 ist in diesem"Fall sowohl Treiberwalze und Nutentrommel für die Fadenverlegung.

Die Drehzahl der Spule 1 und der Nutentrommel 4 wird in gleicher Weise im Rechner 30 ausgewertet und das Korrektursignal dem Stellantrieb 31 zugeleitet, der eine entsprechende Aenderung der Neigung der Drehachse der Spule 1 und damit eine Aenderung des für die Spulendrehzahl massgebenden Spulendurchmessers im Sinne einer Angleichung des Ist-Wertes an den Soll-Wert vornimmt. Die Aenderung der Spulenachsenneiqunq ist durch zwei Pfeile 32 dargestellt.

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Beim Betrieb der beschriebenen Spulstelle ist bei Spulbeginn der Hülsen- bzw. Spulendurchmesser bzw. das Windungsverhältnis vorgegeben. Erreicht nun die Spule 1 einen bestimmten vorgegebenen minimalen Steigungswinkel, der durch die gewählte Toleranz gegeben ist, schaltet der Rechner 30 auf eine vorgegebene tiefere Windungszahl um. Dieses sprunghafte Umsteuern auf einen angenähert konstanten Steigungswinkel oC erfolgt in vorwählbaren Spulendurchmesser-Stufen bis zum Erreichen des Spulenend-Durchmessers. Die auf diese Weise hergestellten Spulen 1 weisen einen angenähert konstanten Steigungswinkel O^ und das Windungsverhältnis wird sprunghaft durch den Rechner 30 geändert. Die Toleranz des Steigungswinkels OC kann in engen Grenzen, z.B. 0-5°, vorzugsweise 0-3° gewählt werden.

Claims

TERGAU & POHL PATENTANWÄLTE HEFNERSPL. 3 · POSTF. "Λ 9347 Patentansprüche 8500 NÜRNBERG 11

1. Verfahren zum Herstellen der Wicklung einer Kreuzspule durch Aufspulen eines kontinuierlichen zugelieferten Fadens oder durch Umspulen eines Fadens von einem Garnkörper, wobei die Spule (1) am Umfang mit einer Treibwalze (2,4) angetrieben und der Faden (3) der Spule (1) über eine Fadenverlegungsvorrichtung (4) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzspule (1) mit einer Präzisionswicklung bewickelt wird, deren Windungszahl (WZ) jeweils nach Ablauf einer Zeitspanne verändert wird, innerhalb welcher der Steigungswinkel (<C) der Fadenverlegung während des ganzen Spulenaufbaus innerhalb eines gewählten Toleranzbereiches (^₁-Zj) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzspule (1) mit zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Präzisionswicklungen (n , n„...n) bewickelt wird, wobei Windungszahlen (WZ₁, WZ„...WZ ) gewählt werden, bei

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denen der Steigungswinkel (,£) der Fadenverlegung innerhalb des gewählten Toleranzbereiches U^-Z₁ ) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahl (WZ) innerhalb einer der Präzisionswicklungen (n ,n„...n) konstantgehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranz des Steigungswinkels (^_-1 -/ ) unter 5 , vorzugsweise etwa 1 gewählt wird.

5. Kreuzspulmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Dreh

zahlgeber (28, 29) für die Messung der Drehzahl der Kreuzspule (1) und des Fadenverlegers (4) mit einem Rechner (30) zum Vergleich des Soll- und Istwertes der Windungszahl und zur Erzeugung eines Korrektursignals zur Verstellung eines mit dem Rechner (30) verbundenen Stellgliedes (31) zwecks Angleichung der Ist- an die Soll-Windungszahl verbunden ist.

6. Kreuzspulmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (31) auf ein stufenlos regelbares Getriebe (22) wirkt, derart, dass eine Aenderung der Drehzahl des Fadenverlegers(4) oder des Treibzylinders (2) im Sinne einer Angleichung der Ist- an die Sollwindungszahl erfolgt.

7. Kreuzspulmaschine nach Anspruch 5, zum Herstellen von konischen Spulen( 1), dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (31) auf eine Schwenklagerung für die Konusspule (1) wirkt, derart, dass durch Schwenken der Konusspule (1) auf der Nutentrommel (4) eine Aenderung der Spulendrehzahl zwecks Angleichung der Ist- an die Soll-Windungszahl erfolgt.