DE3424271A1

DE3424271A1 - Verfahren zum aufwickeln flexiblen wickelguts mit wickellagenverschiebung

Info

Publication number: DE3424271A1
Application number: DE3424271A
Authority: DE
Inventors: Frank W. Mahopac N.Y. Kotzur
Original assignee: Windings Inc
Current assignee: Windings Inc
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1985-03-28
Also published as: US4523723A; BE900574A; GB2146666A; FR2551736A1; DE3424271C2; FR2551736B1; GB8412006D0; JPS6061466A; GB2146666B; JPH0238502B2; CH667444A5; CA1230587A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Aufwickeln flexiblen Wickelguts in einem allgemeinen" Achtermuster um eine Spindel herum, und sie betrifft dabei insbesondere solche Wickelarten, bei welchen an allen Stellen Windungskreuzungen gebildet werden, mit Ausnahme einer einzigen Stelle, an der ein sich von der Außenseite des Wickels zur in demselben befindlichen inneren Axialöffnung hin erstreckendes ^ Abziehloch erzeugt wird, wobei die als das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit zur "Spindelgeschwindigkei- definierte Vorschubphase beim Wickeln entweder positiv oder negativ verändert wird, um die Dichte des Wickels durch Relativverschiebung der Kreuzungsstellen zueinander zu steigern.

"Das Aufwickeln flexiblen Wickelguts auf eine Spindel mi" in Umfangsrichtung um die Spindel herum im Abstand aufeinander folgenden Achtermustern und mit einer sich vo;r Äußeren des Wickels zum inneren Kern desselben hin erstreckenden radialen Öffnung ist aus der U.S. Patentschrift 3,178,130 sowie der am 8. Mai 1981 eingereichten U.S. Patentanmeldung 261,882 bekannt, die beide, also das Patent und die Patentanmeldung, auf die Übertragungsnehmerin und Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung übertragen worden sind. Die Achterfiguren liegen derart mit Abstand voneinander, daß es die Kreuzungsstellen an allen Stellen außer einer gibt, und daß das Fehlen der Kreuzungsstellen die Stelle des Abziehloches bestimmt. Im Falle eines Einfachwickels läuft die Spindel mit einer bestimmten Geschwindigkeit , wobei die Wickelgutführung sich mit genau der halben Spindelgeschwindigkeit bewegt und alle Kreuzungsstellen der Achterfiguren an derselben Stelle liegen. Das im vorgenannten Patent wie auch im ebenfalls auf die Übertragungsnehmerin und Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung übertragenen U.S. Patent 3,666,200 beschriebene Wickelverfahren ist bei Wickeln relativ kleinen Durchmessers, wobei das aufgewickelte flexible Wickelgut seinerseits relativ kleinen Durchmesser hat, zufriedenstellend. Wenn jedoch der Durchmesser des Wickels wächst und der Durchmesser

*) siehe die entsprechende deutsche Patentanmeldung P 32 42 002.7-22 vom 13. Novaiiber 1982 der Anmelderin. *-—_.

des aufgewickelten flexiblen Wickelguts relativ groß ist, . führt die Anordnung der Kreuzungsstellen an derselben ..,--^ Stelle 'des Wickels zu einer unbrauchbaren Wicklung, d.h.

zu einer Wicklung, weTc~he"^weniger dicht ist und bei der im Vickel große Buckel entstehen.

Die U.S. Patentschrift 3,666,200 empfiehlt die Änderung der -^Vorschubphase des Wickels derart, daß die Kreuzungsstellen der Achterfiguren ge~gerre~irraTTder verschoben werden, damit man einen mehr kompakten und dichteren Wickel erhält. Es ist jedoch notwendig, das Verfahren zum Aufwickeln flexiblen Wickelguts für Wickel großen-Durchmessers noch zu verbessern, insbesondere dann, wenn flexibles Wickelgut relativ großen Durchmessers gewickelt wird. Hinzu kommt, daß es allgemeine Praxis ist, einen gemäß den Lehren der oben zum Stande der Technik genannten Patentschrift gewickelten Wickel zusammen-^zivpressen, damit die Wicklungsdichte gleichförmiger wird, derart, daß der fertige Wickel in einer kleineren Schachtel verpackt werden kann.

Flin wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Vorschubphase so geändert wird, daß der obere Verhältniswert und der untere Verhältniswert praktisch gleich sind, und daß die oberen und unteren Verhältniswerte bzw. plus oder minus Vorschubphasen bei aufeinander folgenden Kreuzungen des in jeder sonstigen" Hinsicht gemäß den bekannten Lehren gewickelten Wickels abwechs'elnd angewendet werden. Gemäß der Erfindung wird jeweils eine Vorschubphase für eine Kreuzung angev/endet bzw. so lange, bis der Vorschub sich um die Hälfte einer normalen Kreuzstellen-Winkelverschiebung verschoben hat. Die Vorschubphase wird dann auf den normalen Vorschub zurückgestellt derart, daß die erste Kreuzungsstelle zwischen die letzten beiden Lagen mit oberem Verhältniswert zu liegen kommt, und alle anderen Kreuzungsstellen einer Lage zwischen die Kreuzungsstellen der Lage mit oberem Verhältniswert zu liegen kommen. Die Lage wird beendet, indem der untere Verhältniswert angewendet wird,' und wenn das Wickelgut am Abziehloch liegt,

wird die Wicklungsvorschubphase auf einen oberen Verhält- ^ niswert umgeschaltet, der für eine Kreuzung ebenfalls 1/2 bzw. die Hälfte des Vorschubs einer Kreuzstellen-Winkelverschiebung beträgt. Die Vorschubphase wird dann auf den normalen Wert zurückgestellt. Dieses Wickelverfahren liefert eine dichtere Wickelpackung und senkt zudem die Verpackungskosten, weil eine bestimmte Wickelmenge in einem kleineren Behäl'ter bzw. einer kleineren Schachtel untergebracht werden kann. Insoweit die sich ergebende Dichte des Wickels gleichförmiger ist, wird dieser rings um den Wicklungsdurchmesser herum auch gleichförmiger zusammengepreßt, und der Wickel wird stabiler.

Die vorstehend beschriebenen Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ersichtlich, welches in Verbindung mit den Zeichnungen die 'beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung darstellt:
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Figur 1 ist die freie Skizze zweier Wicklungen, deren jede aus zwei Lagen besteht, wobei die ausgezogen gezeichnete Wicklung einen oberen Wicklungs-Verhl'Ltniswert darstellt und die gestrichelten Linien eine Wicklung mit niedrigerem Wicklungs-Verhältniswert darstellen;

Figur 2 ist eine weitere freie Skizze zweier erfindungsgemäßer Wicklungen, deren jede aus zwei Lagen besteht, wobei die ausgezogenen Linien einen oberen Verhältniswert und die gestrichelten Linien einen unteren Verhältniswert darstellen, und

Figur 3 ist der Querschnitt durchheinen Wickel vom Bienenwaben-Typ, welcher einen Wickel mit einer weniger dichten und dickeren Windung sowie einer dichteren und dabei dünneren Wandung darstellt.

Eine erfindungsgemäße Wicklung wird dadurch gebildet, daß Achterfiguren gewickelt werden, die in Urnfangsrichtung mit

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Abstand rund urn eine Spindel bzw. um die unter der gerade qewiekelten Lage liegende Wickelgutlage herum liegen. Die Achterfiguren haben solche Abstände voneinander, daß .

an allen Stellen bis auf eine Kreuzungsstellenauftreten, ■5 wobei das Fehlen von Kreuzungsstellen ein Abziehloch erzeugt, durch das hindurch das innere Ende des Wickels derart abgezogen werden kanni daß die Wicklung'durch das -—Abziehloch hindurch von der Innenseite her abgewickelt " wird.

"

Im Falle eines Flinfachwickels läuft die Spindel mit einer bestimmten Drehzahl ω~. Wenn die-Wickelgutführung mit genau der halben Spindeldrehzahl läuft, liegen alle Kreuzungsstellen der Achterfiguren an derselben Stelle. Wenn eine Vorschubphasenverschiebung G auf die Wickelgurtführung gegeben wird, so wird die Achterfigur auf verschiedene Stellen gelegt. Eine Formel zur Beschreibung der Bewegung der Wickelgut führung ist:

ω_τ= -J(H-G)

worin bedeuten: u = Drehzahl der Wickelgutführung (U/min)

oj„ = Drehzahl der Spindel (U/min) 25

G = Vorschubphase (+ oder -)

Da der Weg proportional der Geschwindigkeit

S = -— ist, wobei Q₃ den von der Spindel zurückgelegten Weg bedeutet, ist, sofern dieser von der Spindel zurückgelegte Weg bekannt ist, auch der von der Wickelguf-tführung zurückgelegte Weg bekannt, so daß:

θ Q
"Τ ⁼ P^ ^(1+G>

⁹S
© (1+G)

Die· hier beschriebenen Formeln und Ableitungen stellen nur "die Drehzahlen und zurückgeregten Wegstrecken der Steuerkurve dar. Die Steuerkurve und die ihr zugeordneordnete Mechanik der WickelgutFühfung bilden ein Getriebe zur Wandlung von drehender in lineare Bewegung, wobei das tatsächliche Beweguhgsmuster der Wickelgutführung vom Kurvenverlauf der Steuerkurve abhängt.

Eine Lage ist fertig (wenn man vorerst einmal vom Abziehloch absieht), wenn die Spindel sich um die doppelte Wickelgutführungs-Breite plus oder minus einer Umdrehung bewegt hat. - - ■

^es "

weil θ_τ = -| (1+G)

+1

^T ~ ic~ ⁽

Aus der Gleichung 2 ergibt sich die Anzahl der Hübe für die Wickelgutführung, sofern der Vorschub G bekannt ist (da Θ™ in Umdrehungen angegeben·ist, ist ein Hub der Wickelgutführung ein vollständiger Zyklus von einem Ende zum anderen Ende und wieder zurück zum Ausgangspunkt).

Figur 1 zeigt eine freie Skizze von zwei Wicklungen, deren jede aus zwei Lagen besteht. Die durch ausgezogen gezeichnete Linien dargestellte Wicklung hat ein höheres Verhältnis, während die durch gestrichelte Linien dargestellte Wicklung ein unteres Verhältnis hat. Die Skizze ist nur ein aus dem inneren Teil der Wicklung entnommener Ausschnitt, und das wirkliche Muster sowie die Abwicklungsfläche hängen von der Form der Steuerkurve (oder von der Charakteristik

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der Verschiebung der Wickelgutfürhung) ab. Aus Gründen der • Einfachheit ist die Skizze für die Trennung am Punkt X aus- -''^ gelegt". Die Skizze liegt auf einem Kern von 10,5 Zoll Umfang. Das Abziehloch ist von einem zum anderen Ende 0,5 Zoll. Dies stellt ein Loch von 1,5/10,5 mal 360° dw«. = 51,4° dar.

Tn der durch ausgezogene Linien dargestellten Wicklung, die -—eine Lage mit höherem Verhältnis ist, gibt es neunzehn Kreuzungsstellen. Das ergibt"eieη Abstand von 3O8,6°/18 = 17,14° zwischen jeder Kreuzungsstelle. Der Abstand beträgt einen halben Zoll. Betrachtet man das Abziehloch, so gäbe-es einundzwanzig Kreuzungsstellen. Das entspricht einem Vorschub von:

. G = Ij- = ,0244 = 2,44 %

Das bedeutet, daß die Wickelgutführung, um dieses Muster ?Ö zu erzeugen, 2,44 % schneller läuft als die halbe Spindeldrehzahl.

Zu beachten ist, daß in beiden Wicklungen die mittlere Kreuzungsstelle in der Mitte der Zeichnung dargestellt ist, was für eine reale Wicklung nicht wirklich der Fall ist. "3ei einer realen Wicklung liegt die mittlere Kreuzungsstelle abwechselnd links oder rechts von der Mittellinie, und der Betrag der Auslenkung aus der Mitte hängt von der Größe des Vorschubs ab.

' " ■ ■

Die in Figur 1 durch gestrichelte Linien dargestellten Windungen haben ein kleineres Verhältnis, welches einen Vorschub von ,0208 oder 2,08 % darstellt.

ras in Figur 1 dargestellte Muster kann auf bekannten ■'ickelvorrichtungen ausgeführt oder hergestellt werden, indem ein oberes Verhältnis von vierundzwanzig und ein unteres Verhältnis von einundzwanzig angewendet wird. _ta

Der"wichtige Aspekt der in Figur 1 dargestellten V'icklun- --■ "gen ist, daß in der Mähe des Abziehl.ochs beide wicklungsschichten einander überdecken. Das ist verständlich, well ■ ein Vorschub von 2,4 % nicht allzu verschieden von einem Vorschub von 2,1 % ist. Würden die Vorschübe sehr unterschiedlich eingerichtet, soJJägen die erste Kreuzungsstelle oder deren zwei nahe dem Loch immer noch nahe beieinander. Auch würde die Packungsdichte leiden, wenn man zur;; Beispiel 2,4 % und 3,6 % anwenden würde. 10

Dieses Muster der Nähe wird etwa bei der dritten oiler vierten Kreuzungsstelle darunter zerstört, beginnt aber wieder bei etwa der siebten oder achten Kreuzungsstelle und kommt erneut zur Deckung an der'zehnten Kreuzungsstelle. Die FoI- -15 ge beginnt dann von"da aus wieder bis hin zur anderen Seite des Abziehlochs. So ist ersichtlich, daß es zwei Bereiche dichter Wicklung gibt und in der Mitte einen nicht so dichten Bereich.

Wenn Wickelgut größeren Durchmessers gewickelt wird, müssen die Vorschubphasen größer sein, damit sich genügend Platz für das Wickelgut ergibt. Bei Verwendung einer Vorschubphase von fünfundvierzig (4,5 %) würden sich 11,6 Kreuzungsstellen ergeben, wenn das Abziehloch vernachlässigt wird.

Wäre die andere Vorschubphase 4,1 %, so gäbe es 12,6 Kreuzungsstellen. Das bedeutet, daß ein "Bienenwaben"-Muster nicht völlig zerstört werden würde, bis ein 180° vom Abziehlöch weg liegender Punkt erreicht wäre. Die Wickelspule würde dann hinten (180° vom Abziehloch entfernt) dicht und in der Nähe de.s Abziehlochs vergleichsweise weniger dicht sein. Eine derartige Wicklung ist in Figur 3 im Querschnitt dargestellt.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dieses Problem durch Verschieben der Lagen zu überwinden. Die in Figur 3 dargestellte Bienenwaben-Wicklung zeigt, daß solch eine Wicklung unwirksam ist, was die Dichte betrifft. Tn solch einer Wicklung haben beide Lagen dieselbe

XOP¥^?

wenn jedoch die aufeinander folgenden Lagen um den halben \reuzungsstellen-Abstand nach unten verschoben werden, ist das Huster, v/elches erzeugt wird, recht dicht.

Vie oben gezeigt, wird das vorstehend beschriebene Problem der Dichte durch das in Figur 2 veranschaulichte erfindungsgemäße Wickelverfahren gelöst. Gemäß dieser Figur --,haben die Wicklung mit dem höheren Verhältnis und die Wicklung mit dem niedrig^rrerr-Verhältnis dieselbe Vorschubphase (dieselbe Anzahl von Kreuzungsstellen und deshalb gleiche Abstünde zwischen den Kreuzungsstellen). Wenn zum Beispiel die A⁷orschubphase 4,1 % beträgt,- dann wird diese Vorschubphase sowohl als plus - wie auch als minus-Vorschub verwendet.

Das höhere Verhältnis wird so gewickelt, wie durch die ausgezogenen Linien in Figur 2 dargestellt, doch wenn die letzte Krpuzungsstelle in der Lage gewickelt ist (die Kreuzungsstelle direkt über dem obersten C in den Zeichnungen), dann wird die Wicklung auf eine niedrigere Vorschubphase umgestellt, die halb so groß wie die verwendete Vorschubphase ist (in diesem Falle 2,05 %).

Das Verfahren schlägt vor, daß der Vorschub für eine Kreuzungsstelle verwendet wird oder bis der Vorschub um die Hälfte einer normalen Kreuzungsstellen-Winkelverschiebung, vorgerückt ist.. Der Vorschub wird dann auf die normale 4,1 Vorschubphase zurückgestellt. Das plaziert die erste Kreuzungsstelle des niedrigen Verhältnisses zwischen die letzten ζ v/ei Lagen des oberen Verhältnisses, und alle anderen Kreuzungsstellen liegen zwischen den Kreuzungsstellen der Lage mit höherem Verhältnis. Die mit gestrichelten Linien in Figur 2 dargestellte Lage mit niedrigem Verhältnis wird beendet und am Abziehloch auf ein höheres Verhältnis umgeschaltet, welches ebenfalls die Hälfte (2,05 %) des Vorschubs für eine Kreuzungsstelle oder die Hälfte des Vorschubs für einen Kreuzungsstellen-Winkelabstand ist. Die Vorschubphase wird dann auf die normalen 4,1 % zurück

gestellt.

Die sich gemäß der Erfindung ergebende Wickelpackung ist beträchtlich dichter als diejenige, die ohne Änderung der Vorschubphase gewickelt wird. Die Verpackungskosten werden gesenkt, weil die sich ergebende V7icklung mit derselben Menge gewickelten Wickelguts in einer kleineren Schachtel· verpackt werden kann. V/eil die Dichte gleichförmig ist, erfolgt auch das Zusammenpressen der Wicklung rund um den Spulendurchmesser herum gleichförmiger. Das ergibt eine größere Wicklungsstabilität und weniger Widerstand, wenn die Windung durch das radiale Abziehloch der Wicklung abgezogen wird.

Der Fachmann wird erkennen, daß die hier beschriebene Zr- ■ findung entsprechend den bekannten und auf das Wickeln flexiblen Wickelguts anwendbaren Prinzipien und Technik«-;η abgewandelt werden kann, weswegen die Erfindung nicht auF die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern hinsichtlich ihres Umfangs durch die beigefügten Patentansprüche bestimmt ist, wobei auch die Äquivalente der beanspruchten Teile, einzeln und in Kombination miteinander, in Betracht zu ziehen sind.

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~ Leerseite -

Claims

O!p!-Jns.U.Bhwr· I I* -.'-i i .-'

WINDINGS , IN ,C ., - ^: '

Meadow Str e_e t , Goldens Bridge New York 10526 U SA

Verfahren zum Aufwickeln flexiblen Wickelguts mit Wickellagenverschiebung

-■ ' " Patentansprüche /,

1 . Verfahren zum Wickeln einer Wickelpackung flexiblen ^f-Wickelguts in Achtermustern auf eine Spindel, wobei die Kreuzungsstellen der Wicklung rund um den Wickel fortschreiten, um eine radiale Öffnung zu bilden, die sich vom Äußeren des Wickels zum inneren Kern desselben erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Wickelgut mit einer normalen Vorschubphase gewickelt wird, welche ein bestimmtes Verhältnis der Drehzahl der Wickelführung zur Drehzahl der Spindel für wenigstens eine Wicklungslage darstellt, Verstellung der normalen Vorschubphase an der letzten Kreuzungsstelle in der ersten Wicklungslage auf eine niedrigere oder höhere Vorschubphase, bis die Winkelverschiebung um einen bestimmten Betrag vorgeschoben ist, Verstellung der Vorschubphase auf die normale Vorschubphase, und nach Fertigstellung wenigstens einer Lage mit der normalen Vorschubphase eine Verstellung derselben um einen der vorerwähnten ersten Vorschubphasonverstellung entsprechenden Betrag, jedoch in entgegengesetzter Richtung, bis die Winkelverschiebung um einen

bestimmten Betrag vorgeschoben ist, Rückstellung der Vorschubphase auf die normale Vorschubphase,. und nach Fertigstellung wenigstens einer Lage mit normaler Vorschubphase Wiederholung der oben genannten Verstellungen der Vorschubphasen, bis der Wickel fertig ist.
2. Verfahren nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, -daß in.jedem Verfahrensschritt der Vorschubphasenverstel— lung diese gleich deT~hHirb-en~Differenz zwischen der niedrigen und der höheren Vorschubphase ist.
3. _ Verfahren nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, daß die niedrige Vorschubphase gleich der höheren Vorschubphase ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend jeder Verstellung der Vorschubphase aus der normalen Vorschubphase heraus die Wicklungsverschiebung halb so groß ist wie die mit normaler Vorschubphase erzielte Kreuζungsstellen-Winke!verschiebung.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

•1

daß der von der Spindel zurück/gelegte Weg θ gleich ~ ist, ·

^s -ι +n ^ worin G die Vorschubphase ist und daß Q_n, gleich ~- ist, wobei θ der von der Steuerkurve der Wickelführung zurückgelegte Weg ist.