CH667444A5

CH667444A5 - Verfahren zur herstellung eines wickels aus flexiblem material.

Info

Publication number: CH667444A5
Application number: CH2741/84A
Authority: CH
Inventors: Frank W Kotzur
Original assignee: Windings Inc
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1988-10-14
Also published as: JPH0238502B2; DE3424271C2; JPS6061466A; DE3424271A1; FR2551736B1; GB2146666A; FR2551736A1; US4523723A; CA1230587A; GB2146666B; GB8412006D0; BE900574A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wickels aus flexiblem Material in 8er-Schleifenform auf einem Wickelträger, wobei die Kreuzungsstellen so über den Umfang verteilt werden, dass eine von der Aussenseite des Wickels zum inneren Kern sich radial erstreckende Abziehöffnung gebildet wird.

Aus der US-PS-3178130 und der US-Patentanmeldung 261882 (angemeldet am 8. Mai 1981), die beide im Eigentum der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung sind, ist das Aufwik-keln von flexiblem Material auf einen Wickelträger mit um den Wickelträger im radialen Abstand aufeinander folgenden 8er-Schleifen und mit einer radial von aussen zum inneren Kern sich

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erstreckenden Öffnung zum Abziehen bekannt. Dabei sind die 8er-Schleifen derartig gelegt, dass sich mit Ausnahme eines Bereiches überall Kreuzungsstellen befinden, und der Bereich ohne Überkreuzungen bildet dann die Abzieh-Öffnung. Wenn 5 beim Winden die Spindel oder der Wickelträger sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt und die Querführung sich mit genau der halben Geschwindigkeit der Spindelgeschwindigkeit bewegt, dann liegen alle Überkreuzungen der 8er-Schleifen an derselben Stelle. Das in dem vorerwähnten US-Patent wie io auch in dem US-Patent 3 666 022, welches auch Eigentum der Anmelderin ist, beschriebene Aufwickeln führt zu befriedigenden Ergebnissen bei relativ kleinen Wickeldurchmessern und bei einem relativ kleinen Durchmesser des aufzuwickelnden flexiblen Materials. Wenn jedoch der Durchmesser des Wickels 15 grösser werden soll und der Durchmesser des flexiblen Materials einen relativ grossen Durchmesser aufweist, hat der Umstand, dass die Überkreuzungen in dem Wickel an der gleichen Stelle liegen, zur Folge, dass dieses Wickelverfahren unwirtschaftlich wird und ein Wickel entsteht, der weniger kompakt oder dicht ist 20 und Ausbauchungen und Vertiefungen besitzt.

Gemäss dem US-PS-3 666 200 wird vorgeschlagen, den Vorschubfaktor, der als das Verhältnis der Querführungsgeschwin-digkeit zur Geschwindigkeit der Spindel oder des Wickelträgers definiert ist, zu variieren, damit die Überkreuzungen der 8er-25 Schleifen gegenseitig versetzt sind, um einen kompakteren und dichteren Windungskörper zu erhalten. Um jedoch flexibles Material zu einem Wickel mit einem grossen Durchmesser aufzuwickeln und insbesondere solches Material, das einen verhältnismässig grossen Durchmesser hat, erfordert dieses Verfah-30 ren noch weitere Verbesserungen. Bisher ist es üblich, wie aus den vorerwähnten Patenten zum Stand der Technik hervorgeht, den erzeugten Wickel zu pressen, um die Wicklungsdichte gleich-massiger zu machen, damit das Endprodukt in kleinere Behälter verpackt werden kann.

35 Die Aufgabe, das vorbekannte Verfahrenzur Herstellung eines Wickels zu verbessern, um eine dichtere und gleichmässi-gere Wicklung zu erzielen, wird durch die im Anspruch 1 angeführten Massnahmen erreicht. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, den Vorschubfaktor so zu variieren, 40 dass das obere Windungsverhältnis und das untere Windungsver-hältnis gleich gross sind, und das obere und das untere Verhältnis, oder anders gesagt, den positiven oder negativen Vorschubfaktor, abwechselnd in den aufeinanderfolgenden Überkreuzungen der Wicklung zu verwenden, welche im übrigen gemäss der 45 bekannten Lehre aufgewickelt wird. Erfindungsgemäss wird ein Vorschubfaktor für eine Überkreuzung gebraucht oder bis der Vorschub um die Hälfte des Wertes der normalen winkelmässigen Überkreuzungs-Versetzung verstellt ist. Dann wird der Vorschubfaktor wieder auf den normalen Vorschub zurückver-50 stellt, so dass die erste Überkreuzung zwischen den letzten zwei Lagen des oberen Verhältnisses des Vorschubs und alle anderen Überkreuzungen der Lage zwischen den Überkreuzungen der mit dem oberen Verhältnis hergestellten Lage zu liegen kommen. Die Windungslage wird fertiggestellt unter Verwendung 55 des unteren Verhältnisses des Vorschubs, und wenn die Abziehöffnung erreicht wird, wird der Vorschubfaktor wieder auf ein oberes Verhältnis umgeschaltet, welches für eine Überkreuzung ebenfalls den halben Wert oder die Hälfte des Vorschubs einer winkelmässigen Überkreuzungs-Versetzung beträgt. Anschlies-6(i send wird der Vorschubfaktor wieder auf den normalen Wert zurückgestellt. Dieses Wickelverfahren macht es möglich, einen dichteren Wickelkörper zu erzielen, und führt zu einer Kostenreduktion, da eine bestimmte Wicklungsmenge in einem kleineren Behälter untergebracht werden kann. In dem gleichen Ausmass, 65 wie die erzielte Dichte der Wicklung vergleichmässigt ist, wird auch die anschliessende Zusammendrückung gleichmässiger um die Spule herum sein, und die Wicklung erhält dadurch eine grössere Stabilität.

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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema von zwei Wicklungen, von denen jede zwei Lagen umfasst, wobei die ausgezogenen Linien ein oberes Windungsverhältnis und die gestrichelten Linien ein unteres Windungsverhältnis angeben;

Fig. 2 ein weiteres Schema von zwei Wicklungen, die jeweils zwei Lagen umfassen, wobei die ausgezogenen Linien ein oberes Windungsverhältnis und die gestrichelten Linien ein unteres Windungsverhältnis angeben, wobei diese Wicklungennach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugt sind;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Wickelkörper des Waffelmuster-Typs, wobei die Wicklung einen dickeren, weniger dichten Teil und einen dünneren und dafür dichteren Teil aufweist.

Eine Wicklung gemäss der vorliegenden Erfindung wird durch Aufwinden von 8er-Schleifen in radialen Abständen um einen Wickelträger oder um die unterhalb der gerade aufgewik-kelten Lage befindliche Wicklungslage hergestellt. Die Schleifen in Form einer 8 liegen in solchen Abständen, dass mit Ausnahme an einer Stelle überall Überkreuzungen vorhanden sind, wobei an der Stelle der nicht-vorhandenen Überkreuzungen eine Abziehöffnung entsteht, durch welche das innere Ende der Wicklung so abgezogen werden kann, dass die Wicklung von der Innenseite durch die Öffnung abgespult wird.

Für eine Windung bewegt sich die Spindel mit einer bestimmten Geschwindigkeit (cos (Upm). Wenn die Querführung sich mit genau der halben Spindelgeschwindigkeit bewegt, liegen alle Uberkreuzungen der 8er-Schleifen an derselben Stelle. Wenn die Querführung jedoch mit einer Zustellung bewegt wird oder mit anderen Worten ein Vorschubfaktor G zur Anwendung gelangt, dann kommen die 8er-Schleifen an verschiedenen Stellen zu liegen. Die Formel zur Umschreibung der Bewegung des Querführers lautet:

(jJQ

ÜJ

(1 + G)

worin coT = Geschwindigkeit des Querführers (Upm) cos = Geschwindigkeit der Spindel oder des Wickelträgers (Upm)

G = Vorschubfaktor (±)

Da Weg = Geschwindigkeit x Zeit ist, ergibt sich:

bJ

e£

20 I 1 = 0

0T = 6S ( 1 + G ) folgt,

0 ( 1 + G ) _ 1 = © S S

io

15

+ 1

= e

( i + G )

eT - 2G

(1)

(2)

Aus der Gleichung (2) lässt sich die Anzahl der Querfüh-20 rungs-Hübe ermitteln, wenn der Vorschubfaktor G bekannt ist (da ©T = Anzahl Umdrehungen). Ein Querführungshub ist ein kompletter Zyklus von einem Ende zum anderen und zurück zum Ausgangspunkt.

In Fig. 1 sind zwei Wicklungen, jeweils bestehend aus zwei 25 Lagen dargestellt. Die mit ausgezogenen Linien dargestellte Wicklung basiert auf einem oberen Windungsverhältnis und die mit gestrichelten Linien dargestellte Wicklung auf einem unteren Windungsverhältnis. Die Zeichnung stellt nun einen Ausschnitt von einem inneren Abschnitt der Wicklung dar, und das tatsäch-30 liehe Muster und die Zone an den Enden hängt von der Form des Nockens (oder der Charakteristik der Querführungsverstellung) ab. Die Zeichnung stellt eine Abwicklung dar, die zur Vereinfachung beim Punkt X getrennt ist. Die Zeichnung zeigt in Abwicklung den Umfang eines Wickelkörpers mit einem 35 Umfang von 26,6 cm. Die Abziehöffnung misst 1,27 cm vom einen zum anderen Ende. Dies entspricht einer Öffnung von 1,5/ 10,5x360° = 51,4°.

Die ausgezogenen Linien der Wicklungen zeigen 19 Überkreuzungen, wobei das obere Windungsverhältnis vorliegt. Der 40 Winkelabstand der Überkreuzungen voneinander beträgt 308,67 18 = 17,14°. Der Abstand beträgt 1,27 cm. Wenn die Abziehöffnung einbezogen wird, würden 21 Überkreuzungen vorhanden sein. Demnach ist gemäss Gleichung (2):

45

21 =

(1 + G ) 2G

worin 0S = der von der Spindel zurückgelegte Weg ist. Der von der Querführung zurückgelegte Weg ist bekannt, wenn der von der Spindel zurückgelegte Weg bekannt ist. Danach ist:

e

T

ef

2t e.

©_

( i + G )

( 1 + G )

In den Formeln und Gleichungen kommen hier nur die Geschwindigkeiten oder Lageänderungen des Nockens für die Querführung zum Ausdruck. Der Nocken und der zugehörige Querführungs-Mechanismus bildet eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung einer drehenden in eine geradlinige Bewegung, wobei die tatsächliche Bewegungsweise des Querführers von der Ausgestaltungsform des Nockens abhängt.

Eine Wicklungslage ist beendet (wobei hier die Abziehöffnung nicht berücksichtigt wird), wenn die Spindel den doppelten Weg des von der Querführung zurückgelegten Weges ± eine Umdrehung (Bewegungszyklus) zurückgelegt hat. Demnach ist:

50

G =

41

= .0244 = 2.44%

Das bedeutet, dass die Querführung 2,44% schneller ist als die halbe Spindelgeschwindigkeit (Upm), um dieses Muster zu erzeugen.

55 Dazu ist zu erwähnen, dass in beiden Wicklungen die mittlere Überkreuzung in der Mitte der Zeichnung liegt, was bei einer tatsächlichen Wicklung nicht auch der Fall ist. Bei einer tatsächlichen Wicklung wird die mittlere Überkreuzung entweder links oder rechts von der Mittellinie liegen und das Ausmass der

60 seitlichen Versetzung hängt von der Grösse des Vorschubfaktors Gab.

Die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Wicklungen basieren auf dem unteren Windungsverhältnis, wobei hier der Vorschubfaktor G = 0,0208 oder 2,08% ist.

65 Das Muster gemäss Fig. 1 kann mit einer bekannten Einrichtung zur Herstellung eines Wickels erzeugt werden, wenn ein oberes Verhältnis von 24 und ein unteres Verhältnis von 21 angewendet wird.

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Ein wichtiger Aspekt der in Fig. 1 dargestellten Wicklungen ist die Tatsache, dass in der Nähe der Abziehöffnung beide Windungslagen sich decken. Es ist insofern verständlich, als ein Vorschub von 2,4% sich nicht stark unterscheidet von einem Vorschub von 2,1 %. Wenn der Vorschubfaktor G stark verschieden wäre, würde die erste Überkreuzung oder zwei nahe der Abziehöffnung noch nahe beieinander sein. Die Dichte der Wicklung würde andererseits schlecht, wenn man beispielsweise einen Vorschub von 2,4% und 3,6% wählt.

Das aus Fig. 1 hervorgehende Muster mit den im Bereich der Abziehöffnung nahe beieinanderhegenden Windungen, die aufgrund eines unterschiedlichen Vorschubfaktors entstanden sind, ist bei der dritten oder vierten Überkreuzung unterhalb der Abziehöffnung nicht mehr vorhanden, aber die Annäherung beginnt wieder bei der siebenten oder achten Überkreuzung, und bei der zehnten Überkreuzung ist wieder die Deckungslage vorhanden. Von dieser Stelle ab wiederholt sich diese Folge bis zur Abziehöffnung hin. Daraus ergibt sich, dass zwei Bereiche einer dichten Windung vorhanden sind und ein Bereich dazwischen weniger dicht ist.

Wenn der Durchmesser des aufzuwindenden Materials gross ist, muss auch der Vorschubfaktor gross gewähltwerden, damit das Material genügend Platz hat. Wenn für den Vorschubfaktor der Wert 4,5% gewählt wird, ergeben sich 11,6 Überkreuzungen, wenn die Abziehöffnung unberücksichtigt bleibt. Wenn für den anderen Vorschubfaktor der Wert 4,1% gewählt wird, ergeben sich 12,6 Überkreuzungen. Das bedeutet, dass das «Waffelmuster» nicht vollständig verschwinden würde, bis ein Punkt 180° von der Öffnung erreicht ist. Die Spule wäre dann im Abstand von 180° von der Öffnung, d.h. bezüglich letzterer an der gegenüberliegenden Seite besonders dicht und relativ weniger dicht im Bereich der Öffnung. Eine solche Wicklung ist in Fig. 3 dargestellt.

Zur Lösung dieses Problems wird daher eine gegenseitige Versetzung der Lagen gemäss der Erfindung vorgeschlagen. Die Waffelmuster-Windung gemäss Fig. 3 lässt erkennen, dass diese Art des Aufwindens hinsichtlich der erzielbaren Dichte unwirtschaftlich ist. Bei einer solchen Windung sind beide Lagen mit dem gleichen Vorschubfaktor entstanden. Wenn jedoch abwechselnde Lagen um eine halbe Überkreuzungs-Distanz gegenseitig versetzt sind, ergibt sich ein Muster, bei dem die Wicklung sehr dicht ist.

Wie vorstehend erwähnt, lässt sich das vorgenannte Problem hinsichtlich der Dichte durch das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Wickels lösen, was in Fig. 2 dargestellt ist.

Gemäss dieser Figur besitzen das obere Windungsverhältnis und das untere Windungsverhältnis denselben Vorschubfaktor, d. h. es ist die gleiche Anzahl von Überkreuzungen und daher der gleiche Abstand zwischen den Überkreuzungen vorhanden. 5 Wenn beispielsweise der Vorschubfaktor 4,1 % ist, dann wird dieser Vorschubfaktor sowohl als positiver wie auch als negativer Vorschubfaktor benutzt.

Die ausgezogenen Linien in Fig. 2 stellen die Windungen mit dem oberen Verhältnis dar, und wenn die letzte Überkreuzung in io der Lage entstanden ist (das ist die Überkreuzung oberhalb des Punktes C in Fig. 2), dann erfolgt die Umschaltung auf den unteren Wert, der halb so gross ist wie der angewendete Vorschubfaktor (in diesem Fall 2,05%).

Das Verfahren schlägt vor, dass dieser Vorschubfaktor für 15 eine Überkreuzung zur Anwendung kommt oder bis die Zustellung um die Hälfte einer normalen winkelmässigen Überkreuzungs-Versetzung verstellt worden ist. Anschliessend wird der Vorschubfaktor wieder auf den vorherigen normalen Wert 4,1% zurückgestellt. Dadurch kommt die erste Überkreuzung des 20 unteren Windungsverhältnisses zwischen die letzten beiden Lagen des oberen Windungsverhältnisses zu liegen, und alle weiteren Überkreuzungen liegen jeweils zwischen den Überkreuzungen der Lage mit dem oberen Windungsverhältnis. Dies ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt, und wenn diese 25 Lage fertig aufgewickelt ist, wird bei Erreichen der Abziehöffnung wieder auf ein oberes Windungsverhältnis umgeschaltet, wobei für eine Überkreuzung der halbe Wert des Vorschubfaktors (2,05%) zur Anwendung kommt, oder bis die Zustellung um die Hälfte einer normalen winkelmässigen Überkreuzungs-Ver-30 setzung verstellt worden ist. Anschliessend wird dann wieder auf den normalen Vorschubfaktor 4,1% eingestellt.

Der in erfindungsgemässer Weise aufgewundene Wickel ist beträchtlich dichter als ein solcher, der ohne Veränderung des Vorschubfaktors aufgewickelt ist. Dadurch ergibt sich eine 35 Kostenreduktion, weil das Endprodukt mit derselben Menge an aufgewundenem Material in einem kleineren Behälter verpackt werden kann. Weil eine gleichmässige Dichte erreicht wird, lässt sich der Wickel auch ringsherum gleichmässiger zusammendrük-ken. Das Ergebnis ist eine grössere Stabilität beim Aufwinden 40 und weniger Widerstand beim Abziehen des Materials aus der Abziehöffnung.

Die vorstehend beschriebene Erfindung lässt sich gemäss den bekannten Methoden zum Aufwinden von flexiblem Material abwandeln, und die Erfindung ist daher nicht auf die spezielle 45 hier beschriebene Ausführungsart beschränkt.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

667444 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Wickels aus flexiblem Material in 8er-Schleifenform auf einem Wickelträger, wobei die Überkreuzungen so über den Umfang verteilt werden, dass eine von der Aussenseite des Wickels zum inneren Kern sich radial erstreckende Abziehöffnung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material für mindestens eine Wickellage mit einem normalen Vorschubfaktor, der als ein bestimmtes Verhältnis der Querführergeschwindigkeit zur Drehgeschwindigkeit des Wickelträgers für mindestens eine Wickellage definiert ist, aufgewickelt wird, dass der normale Vorschubfaktor auf einen niedrigen oder höheren Vorschubfaktor von der letzten Überkreuzung in der ersten Wickellage an verändert wird, bis die winkelmässige Versetzung der Überkreuzung um ein bestimmtes Mass verstellt ist, dass der Vorschubfaktor dann wieder auf den normalen Vorschubfaktor eingestellt wird und bei Beendigung des Aufwickeins mindestens einer Wickellage mit dem normalen Vorschubfaktor dieser sodann erneut um ein mit der zuvor erfolgten ersten Änderungim wesentlichen gleiches Mass, aber in entgegengesetzter Richtung verändert wird, bis die winkelmässige Versetzung der Überkreuzung um ein bestimmtes Mass verstellt ist, dass dann wieder der normale Vorschubfaktor eingestellt wird und bei Beendigung des Aufwickeins mindestens einer Wickellage mit dem genannten normalen Vorschubfaktor die vorgenannten Änderungen des Vorschubfaktors wiederholt werden, bis der Wickel fertiggestellt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Vorschubfaktors bei jeder einzelnen der durchgeführten Änderungen gleich der halben Differenz zwischen dem niedrigen und dem höheren Vorschubfaktor ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrige Vorschubfaktor und der höhere Vorschubfaktor gleich sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung der Wicklung bei jeder Änderung des Vorschubfaktors gegenüber dem normalen Vorschubfaktor gleich der halben winkelmässigen Überkreuzungs-Versetzung ist, welche sich mit dem normalen Vorschubfaktor ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Wickelträger zurückgelegte Weg

0 —

S ~ G

ist, worin G der Vorschubfaktor ist, und ferner der von der Querführung zurückgelegte Weg ist.