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Aufspulen von Fäden in wilder Wicklung mit Atmung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von Fäden in wilder
Wicklung mit Atmung in den Umkehrbereichen der Changierung.
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In wilder Wicklung hergestellte Fadenwickel sind sog. Kreuzspulen,
wie sie in DIN 61800 beschrieben sind. Sie werden auf Kreuzspulvorrichtungen von
Texturiermaschinen hergestellt. Ihr Spulverhältnis, d.h. das Verhältnis der Changiergeschwindigkeit
(Doppelhubzahl pro Minute) zur Spulendrehzahl (Spulenumdrehungen pro Minute), ist
im Verlauf der Spulreise stetig oder in Sprüngen variabel.
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In den Ansprüchen und im weiteren Text wird als "Fadenführerhub" der
Changierhub, d.h. die tatsächliche Bewegungslänge der Changierung synonym bezeichnet.
Als "Verlegungslänge" ist die Länge der Fadenablage auf der Spule bezeichnet. Die
Verlegungslänge ist bei zylindrischen Spulen, die senkrecht zur Spulenachse stehende
Stirnflächen haben, während der Dauer des Aufwickelvorgangs im wesentlichen gleich
der Spulenlänge und mithin während der Spulreise konstant. Die Verlegungslänge wird
bei bikonischen Spulen während der Spulreise kontinuierlich kleiner. Die Verlegungslänge
ist - von dieser Anmeldung abgesehen - im wesentlichen gleich dem Fadenführerhub.
Unter "Atmung" wird die wiederkehrende Veränderung des Changierhubs zwischen dem
maximalen Fadenführerhub und dem minimalen Fadenführerhub verstanden. Durch die
Atmung sollen wulstartige Verdickungen an den Spulenenden sowie Ablaufstörungen
vermieden werden.
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Dabei wird mit Atmungszyklus die Zeitdauer eines Atmungshubes verstanden.
Der Atmungshub ist die größte Verkürzung des Changierhubes, d.h. die Differenz zwischen
dem größten und dem kleinsten Fadenführerhub eines Atmungszyklus. Es sei
erwähnt,
daß die Messung des Atmungshubes üblicherweise nur an einem Spulenende erfolgt,
so daß auch im Rahmen dieser Anmeldung die Begriffe "Fadenführerhub", "Changierhub",
"Verlegungslänge" von der mittleren Normalebenen der Spule aus definiert sind und
mithin - soweit nichts anderes erwähnt ist - die Hälfte der tatsächlichen Werte
betragen.
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Die Atmung erfolgt nicht immer mit demselben Atmungshub. Die einander
folgenden Atmungshübe können vielmehr unterschiedlich groß sein (EP-PS 27 173).
Dabei folgt einem oder mehreren Atmungshüben mit großer maximaler Verkürzung (großer
Atmungshub) ein oder mehrere Atmungshübe mit kleiner maximaler Verkürzung (kleiner
Atmungshub). Dabei können auch die einander folgenden gleichartigen, d.h. großen
bzw. kleinen Atmungshübe unterschiedlich groß sein, beispielsweise in ihrer Reihenfolge
jeweils etwas kleiner sein als der vorhergehende gleichartige Atmungshub. Die einzelnen
Gruppen der aufeinanderfolgenden gleichartigen Atmungshübe werden als "Verkürzungszyklen"
bezeichnet, sich während des Aufwickelvorgangs wiederholende Gruppen aus unterschiedlichen
Verkürzungszyklen bilden die "Verlegungszyklen", ein Verlegungszyklus kann aber
auch aus einem Verkürzungszyklus und dieser aus nur einem Atmungshub bestehen. Schließlich
wird mit "Hubumkehr" oder "Hubumkehrpunkt" die jeweilige Endlage des einzelnen Changierhubs
bezeichnet.
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Die derzeitige technische Entwicklung auf dem eingangs gekennzeichneten
Gebiet der Erfindung zielt auf größere Spulen sowie auf die Erhöhung der Ablaufgeschwindigkeit
der Fäden in den Weiterverarbeitungsmaschinen ab, wobei Ablaufgeschwindigkeiten
von beispielsweise 1000 m/min in Frage kommen. Nun haben systematische Untersuchungen
zum Aufbau und den Ablaufeigenschaften von Fadenwickeln gezeigt, daß man mit der
schon eingeführten Art der Atmung zwar einen besseren Aufbau der Spule als Ganzes
erhält, daß jedoch mit
der Atmung wieder andere Ungleichförmigkeiten
im Aufbau der jeweiligen Wickellage entstehen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Spulen großen
Durchmessers und großer Länge herzustellen, die auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten
von beispielsweise 1000 m/min und mehr einen störungsfreien Ablauf des Fadens über
Kopf gewährleisten und dazu eine sog. Atmung durchzuführen mit Atmungsparametern,
die einen gleichmäßigen Spulenaufbau möglich machen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Aufspulen von Fäden unter
Atmung gelöst, bei dem der maximale Fadenführerhub nicht konstant ist, sondern zuweilen
gegenüber der Verlegungslänge des Fadens auf der Spule eingeengt wird. Das bedeutet,
daß der Fadenführerhub zwischen zwei Atmungshüben nicht stets auf die Verlegungslänge,
d.h. die Mantellinienlänge der augenblicklichen Spulenoberfläche erweitert, sondern
eingeengt wird. Diese Einengung erfolgt lediglich zeitweise. Der Betrag der Einengung
kann während einer Spulreise variiert werden. Die Einengung wird nur so lange angewandt,
wie dies zum Ausgleich von Spulen- und Wicklungsungenauigkeiten erforderlich ist.
Diese Ungenauigkeiten sind zuvor empirisch zu ermitteln und bestimmen sodann das
Maß, die Häufigkeit und die Zeitdauer der Einengung während der Spulreise.
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Zur Gestaltung des Spulenaufbaus in den Kantenbereichen kann es erforderlich
und zweckmäßig sein, die Atmungshübe trotz der Einengung konstant groß zu lassen.
Das bedeutet, daß während eines Atmungshubes nicht nur eine Einengung des maximalen
Fadenführerhubes, sondern eine gleich große Einengung auch des minimalen Fadenführerhubes
erfolgt. Es entsteht hierdurch ein in den Bereichen der Spulenkanten wandernder
Atmungshub. Diese Maßnahme ist von besonderer Wirksamkeit, um harte Spulenbereiche,
die sich über eine qrößere Wickel länge erstrecken, zu eliminieren.
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Wandernde Atmungshübe entstehen auch, wenn die Atmungshübe in ihrer
Größe zwar nicht konstant bleiben, wenn jedoch die Einengung des minimalen Fadenführerhubs
geringer ist als die Einengung des maximalen Fadenführerhubs. In diesem Falle werden
die Atmungshübe kleiner. Auch dies ist eine weitere Maßnahme, die Atmung auf die
Bereiche der Spulenlänge abzustimmen, in denen nach empirischer Ermittlung Unregelmäßigkeiten
im Spulenaufbau, insbesondere Verhärtungen und Verdickungen auftreten.
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Eine Maßnahme, die insbesondere dem Zweck dient, den Spulenaufbau
im Endbereich, also im Bereich der Spulenkanten zu gestalten, besteht darin, daß
die Atmungshübe um die Einengung des maximalen Fadenführerhubs kleiner werden. Das
bedeutet, daß auch bei Einengung des maximalen Fadenführerhubs der minimale Fadenführerhub
unverändert bleibt.
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Die Bedeutung der Erfindung liegt darin, daß für die Gestaltung des
Spulenaufbaus eine zusätzliche Gestaltungsmöglichkeit gewonnen und es dadurch ermöglicht
wird, die Maßnahmen der Atmung und der erfindungsgemäßen Einengung des maximalen
Fadenführerhubs zur Erzielung eines optimalen Spulenaufbaus anhand zuvor ermittelter
empirischer Werte aufeinander abzustimmen.
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Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Maßnahme
der Einengung des maximalen Fadenführerhubs programmgesteuert in Abhängigkeit von
der ohne diese Maßnahme zu erwartenden Spulenhärte oder dem ohne diese Maßnahme
zu erwartenden Spulenprofil erfolgt.
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Ein besonderer Vorteil der Einengung ergibt sich auch dadurch, daß
die Gefahr von Abschlägern und abrutschenden Lagen im Bereich der Spulenkante vermieden
wird. Abschläger sind Fadenbereiche, die aus der Spulenkante heraustreten und sekantial
auf der Spulenstirnfläche liegen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Changierdiagrammen beschrieben.
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In den Figuren 1A bis 1C ist jeweils in der linken Bildhälfte eine
Hülse 1 mit darauf gebildeten Wicklungslagen 2 dargestellt. Die jweilige rechte
Bildhälfte zeigt ein Diagramm des Changiergesetzes, wobei die Ordinate die Zeit
und die Abszisse den Fadenführerhub H zeigt. Wie sich aus den Fig.
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1A und 1B ergibt, ist der maximale Fadenführerhub gleich der Spulenlänge
L. Es sei bemerkt, daß jeweils in Fig. 1A bis 1C von der Hülse und Spule und in
allen Figuren von dem Changiergesetz jeweils nur ein Endbereich dargestellt ist.
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Fig. 1A zeigt ein Changiergesetz mit konstantem Fadenführerhub. Das
bedeutet, daß bei der Herstellung von zylindrischen Spulen der maximale Fadenführerhub
stets der Zylinderhöhe, also der über die Spulreise konstant bleibenden Spulenlänge
entspricht. Bei bikonisch gewickelten Spulen bedeutet dies, daß der maximale Fadenführerhub
stets der jeweiligen, über die Spulreise kontinuierlich kürzer werdenden Wicklungslänge
L entspricht.
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Wie in Fig. 1A gezeigt ist, bildet sich bei einer derartigen Changierung
an den Enden eine Wulst aus. Diese Wulst bedeutet einerseits eine erhebliche Zunahme
der Spulenhärte, andererseits besteht bei diesem Changiergesetz insbesondere in
den unteren Wickellagen die Gefahr der Abschlägerbildung, in den oberen Wickellagen
die Gefahr der nach innen rutschenden Lagen. Beide Defekte führen zu Ablaufschwierigkeiten.
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Das Diagramm nach Fig. 1B zeigt ein Changiergesetz das ebenfalls dem
Stand der Technik angehört. Der Fadenführerhub wird im Verlaufe der Spulreise zwischen
dem maximalen Fadenführerhub H und einem minimalen Fadenführerhub ständig verändert.
Diese Veränderung des Fadenführerhubs wird als
Atmung bezeichnet.
Wie in Fig. 1B dargestellt ist, können durch diese Atmung die Wülste an den Enden
weitgehend vermieden werden. Zur weiteren Vergleichmäßigung des Spulenaufbaus ist
nach dem St.d.T. auch bekannt, daß die Atmung mit unterschiedlichem Atmungshub,
d.h. unterschiedlicher Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Fadenführerhub
eines Atmungszyklus durchgeführt wird.
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Das Changiergesetz nach dieser Erfindung ist anhand von Fig. 1C dargestellt.
Das dort gezeigte Changiergesetz kann sich an dasjenige nach Fig. 1A oder 1B kontinuierlich
anschließen. Die Besonderheit dieses Changiergesetzes besteht darin, daß der maximale
Fadenführerhub H zeitweilig um die Verengung V eingeengt wird. Das bedeutet, daß
in diesen Zeitintervallen der Spulreise der maximale Fadenführerhub nicht mehr bis
auf die Wicklungslänge L, d.h. im wesentlichen die jeweilige Länge der Bewicklung
zurückgeführt wird. Durch diese zusätzliche Maßnahme der Atmung erhält man einen
zusätzlichen Atmungsparameter, der eingesetzt werden kann, um auch diejenigen Ungleichmäßigkeiten
des Spulenaufbaus zu eliminieren, die nach den bekannten Atmungsgesetzen noch auftreten.
Die Bedeutung der Erfindung besteht damit darin, daß eine zusätzliche Möglichkeit
zur Vergleichmäßigung des Spulenaufbaus geschaffen wird.
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Wie aus Fig. 1B ersichtlich, kann der maximale Fadenführerhub mit
einer gewissen Totzeit TT gefahren werden. Auch bei Einengung des maximalen Fadenführerhubs
kann diese Totzeit beibehalten werden.
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Wie aus Fig. 1B und 1C ersichtlich, bleibt auch bei der Einenguny
der Atmungshub, d.h. die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Changierhub
eines Atmungszyklus konstant.
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Fig. 2 zeigt ein Changiergesetz mit unterschiedlich großen Atmungshüben.
Jeweils einem großen Atmungshub Amax folgen zwei kleine Atmungshübe Amin. Gleichzeitig
erfolgt während jedes Verkürzungszyklus mit kleinem Atmungshub auch eine Einengung
Vl, V2 des maximalen Fadenführerhubs. Diese Einengungen werden im Verlaufe eines
Verlegungszyklus kleiner und nehmen auf Null ab. Im Gegensatz dazu nehmen die kleinen
Atmungshübe Amin von ihrem Minimalwert Amin/min auf ihren Maximalwert Amin/max zu.
Auch die großen Atmungshübe Amax nehmen von ihrem Maximalwert Amax/max bis zu ihrem
Minimalwert Amax/min ab.
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Das Changierdiagramn nach Fig. 3 zeigt ein Changiergesetz, bei dem
ebenfalls mit unterschiedlich großen Changierhüben, und zwar Amax einerseits und
Amin andererseits, gefahren wird. Einem großen Changierhub Amax folgen jeweils in
einem weiteren Verkürzungszklus zwei Atmungshübe Amin. Die durch Amax definierte
Innenlage des Fadenführerhubs wandert in einem Verlegungszyklus allmählich nach
außen. Ebenso wandert die durch den minimalen Atmungshub Amin gegebene Innenlage
des Fadenführerhubs allmählich nach außen. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche
Atmungshübe Amaxl, Amax2, Amax3 und unterschiedliche Atmungshübe Aminl, Amin2, Amin3
usw.
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Weiterhin wird die Changierung zwischen den einzelnen Atmungshüben
mit unterschiedlicher Einengung V1, V2, V3 usw. betrieben, wobei die Einengungen
den jeweiligen Erfordernissen entsprechend bestimmt werden.
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Bei dem Changiergesetz nach Fig. 4 bleibt die innere Grenzlinie des
Changiergesetzes im Verlauf der Spulreise konstant. Die Changierung erfolgt jedoch
mit unterschiedlich großen Atmungshüben, wobei die Größe der Atmungshübe durch die
wechselnde Größe der Einengungen V bestimmt wird.
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In dem Bewegungsdiagramm nach Fig. 5 ist wiederum der Endbereich des
Changierhubes H dargestellt.
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Es ist ersichtlich, daß der Changierhub H in seiner Länge laufend
verändert wird. Zum einen erfolgt die zeitlich konstante Verkürzung B des Changierhubes,
die erforderlich ist, um eine bikonische Spule herzustellen. Durch diese Verkürzung
B wird die äußere Grenze des Changierhubes in dem Diagramm nach Fig. 12 festgelegt.
Hierbei sei erwähnt, daß die Verkürzung B im allgemeinen an beiden Enden der Spule
gleich groß ist, so daß eine zur mittleren Normalebene symmetrische Spule entsteht.
Der Changierhub zwischen diesen Enden der Spule wird mit Verlegungslänge oder Wicklungslänge
bezeichnet. Diese Verlegungslänge bzw. die Verkürzung B bestimmt bei dem Verfahren
nach Fig. 5 die Kanten und zumindest die gewünschte Idealform der Spule.
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Hierbei sei erwähnt, daß diese Verkürzung im allgemeinen an beiden
Ende der Spule gleich groß ist, so daß eine zur mittleren Normalebene symmetrische
bikonische Spule entsteht.
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Ferner erfolgt die als Atmung bezeichnete Verkürzung A. Die Atmungshübe
sind in zwei Größenkategorien eingeteilt: Amax bezeichnet den großen Atmungshub,
Amin bezeichnet kleine Atmungshübe. Es folgen sich große und kleine Atmungshübe
in stetem Wechsel. Während eines Verkürzungszyklus erfolgt ein großer Atmungshub
und im folgenden Verkürzungszyklus erfolgen mehrere kleine Atmungshübe. Die kleinen
Atmungshübe eines Verkürzungszyklus sind jeweils gleich groß.
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Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Fadenschichten,
die bei großem Atmungshub hergestellt worden und daher verhältnismäßig weich gewickelt
sind bzw. verhältnismäßig weiche Enden haben, nur sehr dünn sind und nach dem Verkürzungszyklus
mit großem Atmungshub in einem sofort folgenden Verkürzungszyklus mit kleinem Atmungshub
eingebunden und festgelegt werden.
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Die Verkürzungslänge der großen Atmungshübe Amax liegt zwischen 10
und 20 mm. Die Verkürzungslänge der kleinen Atmungshübe Amin liegt zwischen 2 und
5 mm.
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Es sei erwähnt, daß die Verkürzungszyklen im Laufe der Spulreise nicht
konstant bleiben müssen. Insbesondere kann die Zeitdauer der Verkürzungszyklen vergrößert
werden. Das Zeitverhältnis Tmax/Tmin - TT bleibt jedoch vorzugsweise konstant.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß ein besonders günstiger, gleichmäßiger
Spulenaufbau mit ebenmäßiger Härte und sehr guten Ablaufeigenschaften auch dadurch
hergestellt werden kann, daß die Atmung nicht stets von den die Spulenlänge und
Spulenform bestimmenden Changierhubenden ausgeht. Vielmehr werden die Changierhubenden,
d.h. die äußeren Grenzen des Changierhubes bei diesem Verfahren zeitweise in Richtung
auf die Spulenmitte, vorzugsweise mit einem Betrag zwischen 1 mm und 10 mm, verlegt.
Dabei baut sich die Atmunysamplitude -im Rahmen dieser Anmeldung als Atmungshub"
bezeichnet - auf diesem verlegten Changierhubende auf. Das bedeutet, daß der maximale
Fadenführerhub der Changierung zeitweise eingeengt wird. Diese Einengung V erfolgt
vorzugsweise während der Verkürzungszyklen mit kleiner maximaler Verkürzung, d.h.
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kleiner Atmungsamplitude. Dabei ist es möglich, auch die innere Grenze
des Changierhubs gleich- oder gegenläufig mitzuverlegen oder konstant zu lassen.
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Fig. 5 zeigt nun ein solches Changierverfahren, bei dem zusätzlich
auch die Verengung der Verlegungslänge L des Fadens auf der Spule stattfindet, und
zwar werden sowohl die äußeren wie auch die inneren Grenzen des Changierhubs verlegt.
Dadurch wird erreicht, daß der Atmungshub, der ja der Längenabstand zwischen der
inneren und der äußeren Grenze des Changierhubs ist, zum einen über sich ändernde
Bereiche der Spulenlänge und zum anderen mit wechselnder Größe ausgeführt werden
kann.
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Hierzu wird die Verlegungslänge zeitweilig eingeengt und damit die
äußere Grenze der Verlegung nach innen verschoben, und zwar wird die Verlegungslänge
nach dem Verkürzungszyklus mit großem Atmungshub zunächst sehr stark eingeengt.
Der Betrag V der Einengung wird an einem Spulenende gemessen und beträgt z.B. 8
mm. Der nachfolgende Verkürzungszyklus mit kleinem Atmungshub erfolgt nunmehr auf
der Basis dieser eingeengten Verlegungslänge. Dabei wird während der Totzeiten TT
der Changierhub über die gesamte eingeengte Verlegungslänge ausgeführt.
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Es folgt sodann ein Verkürzungszyklus mit großem Atrnungshub, wobei
die Verkürzungslänge insgesamt jedoch kleiner ist als die Verkürzungslänge im vorhergehenden
Verkürzungszyklus mit großem Atmungshub. In dem nächsten Verkürzungszyklus mit kleiner
Verkürzungslänge wird der Betrag V, um den die Verlegungslänge eingeengt, d.h. die
Verlegungsgrenze verlegt ist, vermindert z.B. auf 6 mm. Die Atmung erfolgt auf der
Basis dieser Verlegungslänge. Die Atmungsamplitude dieses Verkürzungszyklus ist
kleiner als die Atmungsamplitude des vorangegangenen Verkürzungszyklus mit kleiner
Verkürzungslänge.
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In den folgenden Verkürzungszyklen werden der maximale große Atmungshub,
die maximalen kleinen Atmungshübe sowie die Einengung V der Verlegungslänge weiterhin
zurückgenommen. An einen derartigen Atmungsabschnitt mit eingeengter Verlegungslänge
kann sich wiederum ein Atmungsabschnitt nach einem der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten
Diagramme anschließen.
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Dieses Verfahren gibt die Möglichkeit, die Atmung in demjenigen Bereich
des Spulenendes auszuführen, indem dies zur Erzielung eines guten gleichmäßig harten
Spulenaufbaus und guter Ablaufeigenschaften nötig oder wünschenswert ist.
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Damit wird die Aufwickeltechnologie entscheidend erweitert.
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