DE3602853A1 - Verfahren zum aufwickeln eines fadens zu einer kreuzspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Kreuzspule in wilder Wicklung aus einem Faden, insbesondere aus einem texturierten, insbesondere falschzwirn-texturierten Faden. Dabei können die Stirnflächen derartiger zylindrischer Kreuzspulen in einer Normalebene liegen (Wicklung mit geraden Stirnflächen) oder relativ zu dieser Normalebene abgeböscht sein (bikonische Wicklung).

Als Kreuzspule in wilder Wicklung wird in dieser Anmeldung eine Kreuzspule bezeichnet, deren Spulverhältnis im Verlauf der Spulreise stetig oder in Sprüngen variabel ist. Mit "Spulverhältnis" wird dabei das Verhältnis der Spuldrehzahl (Umdrehungen der Spule pro Minute) zu der Changiergeschwindigkeit (Anzahl der Doppelhübe pro Minute) bezeichnet.

Spulen der eingangs definierten Art sind in DIN 61 800 beschrieben. Sie werden auf Kreuzspulvorrichtungen von Texturiermaschinen hergestellt. Die Fäden haben dort aufgrund ihrer Behandlung, insbesondere Falschzwirntexturierbehandlung kräuselelastische Eigenschaften.

Die gegenwärtige technische Entwicklung zielt auf größere Spulen sowie auf die Erhöhung der Ablaufgeschwindigkeit in den Weiterverarbeitungsmaschinen ab.

Zur Vermeidung der Wülste an den Spulenenden ist es bekannt, den Changierhub durch Atmung, d. h. periodische Verkürzung und Verlängerung im Endbereich dieser Wülste zu modifizieren.

Bekannt ist auch, daß bei der Herstellung von Kreuzspulen eine Spiegelstörung erfolgen sollte. Als Spiegel wird die Erscheinung der Spule bezeichnet, bei der sich in aufeinanderfolgenden Wicklungslagen des Fadens gleichgerichtete Fadenstücke mehr oder weniger genau aufeinanderlegen. Die Symptome derartiger Spiegel werden üblicherweise dadurch vermieden, daß die Changiergeschwindigkeit, die als Anzahl der Hin- und Herbewegungen (Doppelhübe) des Changierfadenführers pro Zeiteinheit angegeben wird, zwischen einer Ober- und Untergrenze ständig verkleinert und vergrößert wird.

Bekannt ist auch, daß die Zugkraft, mit der der Faden auf die Spule aufgewickelt worden ist, ein besonderes Kriterium für gute Ablaufeigenschaften ist. Es kommt insbesondere auf die Gleichmäßigkeit dieser Zugkraft über die Fadenlänge und über die Länge der Spule an. Um eine gleichmäßige Fadenspannung zu gewährleisten, ist auch bekannt, daß Atmung und Spiegelstörung derart synchron erfolgen, daß Änderungen der Changiergeschwindigkeit, die durch Änderungen des Fadenführerhubes erfolgen, durch die Änderungen zum Zwecke der Spiegelstörung kompensiert werden.

Bei systematischen Untersuchungen zum Ablaufverhalten von Spulen wurde überraschend herausgefunden, daß eine Abflachung des zylindrischen Mantelflächenbereiches der Kreuzspule auf der von der Abzugsseite des Fadens abgewandten Seite eine wesentliche Verbesserung der Ablaufeigenschaften des Fadens mit sich bringt. Dagegen hatten wulstförmige Verdickungen der Spule auf der Fadenabzugseite, insbesondere durch unvermeidliche Ablage einer zu großen Fadenmenge im Bereich der Hubumkehr keine nachteiligen Folgen. Dieses Ergebnis war völlig unerwartet, und zwar deshalb, weil aufgrund der bekannten Erfahrungen mit dem Ablaufverhalten der Fäden von kegeligen Spulen gerade mit dem entgegengesetzten Ergebnis gerechnet worden war.

Es sei erwähnt, daß es sich bei der Abflachung des zylindrischen Mantelflächenbereichs der Kreuzspule nicht um eine schräge Stirnfläche handelt, wie sie bei der Herstellung einer bikonischen Kreuzspule durch eine gleichmäßige Verringerung des Fadenführerhubs erhalten wird, sondern um eine bewußt herbeigeführte, insbesondere stetige Durchmesserverringerung an zumindest dem Ende des zylindrischen Spulbereichs, das der Fadenabzugseite gegenüberliegt. Bei Spulen, die eine Fadenreservewicklung zum Verbinden des Fadenanfangs einer Spule mit dem Fadenende einer Folgespule haben, liegt die Abflachung auf der Seite der Spule, auf der die Fadenreserve liegt.

Die Fadenabzugseite einer Spule ist ferner dadurch definiert, daß die Spulenhülsen auf ihrer der Fadenabzugseite zugewandten Stirnseite eine abgerundete Kante aufweisen.

Die Herstellung derartiger Spulen läßt sich vor allem dadurch bewerkstelligen, daß bei Kreuzspulvorrichtungen, deren Changiereinrichtungen neben der Möglichkeit der Bildstörung zur Verbesserung des Kantenaufbaus Einrichtungen zur zyklischen Verkürzung und Verlängerung des Fadenführungshubs (Atmung) aufweisen, die Länge der Atmungshübe wesentlich erhöht wird, beispielsweise auf etwa 20 mm Hubminderung an einem oder beiden Hubenden bei einem Grundhub des Changierfadenführers von 250 mm.

Spulen, die auf diese Weise erzeugt werden, hatten jedoch relativ weiche Stirnflächen. Das ist je nach Art der Weiterbearbeitung unerwünscht, da weiche Spulen leichter beschädigt werden als harte Spulen. Somit erwiesen sich die Spulen mit abgeflachten Enden in vielen Fällen, insbesondere wegen der entstehenden Transport- und Handling-Probleme, trotz ihrer günstigen Ablaufeigenschaften als ungünstig.

Durch die EP-Anmeldung 8 51 09 799.8 konnten die Vorteile der Spulen mit abgeflachten Enden aufrechterhalten und gleichzeitig eine zu große Weichheit der Spulenenden vermieden und eine Spule mit erwünschter, einstellbarer Härte bei gleichwohl hervorragenden Ablaufeigenschaften erzeugt werden.

Dabei geht die die EP-Anmeldung 8 51 09 799.8 von dem durch EP-PS 27 173 = US-PS 43 25 517 bekannten Verfahren aus, bei dem der Atmungshub als Differenz zwischen der maximalen und der geringsten Hublänge von einem Atmungszyklus zum anderen synchron mit der Spiegelstörung fortlaufend verändert wird (Bag. 1157). Dieses Verfahren hat eine wesentliche Vergleichmäßigung des Spulenaufbaus und Verbesserung der Ablaufeigenschaften gebracht.

Durch Anspruch 1 wird die Aufgabe gelöst, Spulen mit großem Durchmesser und großer Spulenlänge herzustellen, die bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten von 1000 m/min und mehr einen störungsfreien Ablauf des Fadens über Kopf gewährleisten, die überdies eine stabile zylindrische Form haben und die mit gleichmäßiger, von der Changierbewegung und der Spiegelstörung unabhängiger Fadenspannung aufgewickelt sind.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können an zylindrischen Kreuzspulen mit geraden Stirnflächen und solchen mit im Längsschnitt schrägen Stirnflächen (bikonische Spulen) angewandt werden.

Das Verfahren nach dieser Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß allenfalls zwei Atmungshübe von unterschiedlicher Größe, vorzugsweise aber nur gleich große Atmungshübe in ständigem Wechsel durchgeführt werden. Dabei folgt die Atmungskurve zwischen den inneren Endpunkten und den äußeren Endpunkten des Changierhubes einem Wellenverlauf mit parabelähnlichen Tälern, wobei der Scheitelpunkt der Atmungskurve auf dem äußeren Endpunkt des Changierhubes liegt und dort die Steigung Null hat. Die Umkehr der Atmungskurve in den inneren Endpunkten erfolgt im wesentlichen unstetig, indem die parabelförmigen Äste der Atmungskurve mit abnehmendem Changierhub und die Äste der Atmungskurve mit zunehmendem Changierhub in dem jeweiligen inneren Endpunkt des Changierhubes spitz ineinanderlaufen.

Unter Atmungskurve wird im Rahmen dieser Anmeldung das zeitliche Bewegungsgesetz des Endpunktes des Changierhubes mit der Verkürzung des Changierhubs (Atmungshub) als Ordinate und der Zeit als Abszisse bezeichnet. Der Atmungshub ist die an einem Ende der Spule durchgeführte, zeitweilige Verkürzung des Changierhubs, so daß bei Atmung an beiden Enden der Spule die Gleichungen gelten:
2 × maximaler Atmungshub = (Changierhub zwischen den äußeren Endpunkten)
- (Changierhub zwischen den inneren Endpunkten)
2 × maximaler Atmungshub = maximaler Changierhub - minimaler Changierhub und
2 × Atmungshub = maximaler Changierhub - aktueller Changierhub.

Die Atmungskurve hat also im Atmungshub-Zeit-Diagramm einen parabelähnlichen Verlauf und dieser Verlauf ist so bestimmt, daß die im Umkehrbereich der Changierung abgelegte Fadenmenge über den Umkehrbereich gleichmäßig verteilt wird. Es entsteht mithin an den Spulenenden, an denen die Atmung durchgeführt wird, ein - theoretisch - geringfügig verdicktes Spulenende, das jedoch nicht - wie bisher - die Form einer Ringwulst hat, sondern genau zylindrisch ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Vorrichtungen, mit denen die Erfindung ausgeführt werden kann, erläutert.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bei dieser Figur wird Bezug genommen auf die US-PS 37 30 448, die mit Fig. 3 des deutschen Patents 19 16 580 im wesentlichen übereinstimmt. Zu den Bezugsziffern in Fig. 3 der US-PS 37 30 448 wurde jeweils 100 zur Kennzeichnung identischer Teile in Fig. 7 dieser Erfindung hinzugezählt.

Kurze Beschreibung:

In Fig. 7 wird auf Spulenhülse 101 eine Spule 102 gebildet. Die Spule wird von Reibwalze 105 auf Welle 106 angetrieben. Die Welle wird von Motor 50 über einen Frequenzwandler 51 angetrieben. Die Changiereinrichtung 107 besteht aus einem Fadenführer 108 mit Winkelhebel 109, der auf Zapfen 110 drehbar gelagert ist. Der Zapfen 110 ist an einem Schlitten 111 befestigt, der von Gleitschuh 113 angetrieben wird. Der Gleitschuh 113 bewegt sich in einer schrauben- oder spiralförmigen Nut 114 auf Kurventrommel 115. In der Führungsschiene 118 wird der Kulissenstein 117 geführt, der am Zapfen 116 am anderen Ende des Winkelhebels 109 drehbar gelagert ist. Die Führungsschiene 118 ist im Drehpunkt 120 drehbar gelagert. Der Changierhub des Fadenführers 108 ist von der Schräglage der Führungsschiene 118 abhängig.

Zur Einstellung der Schräglage der Führungsschiene 118 dient Nockenkopf 135, der an der Stange 126 befestigt ist. Stange 126 ist einer Reihe von nebeneinander angeordneten Aufwickeleinheiten zugeordnet und besitzt einen Zentralantrieb, der weiter unten beschrieben wird. Die Arbeitsfläche 136 des Nockenkopfes 135 wirkt auf Führungsschiene 118 über Übertragungsnocken 128 und Übertragungsglied 129 und bestimmt somit die Schräglage der Führungsschiene 118 und folglich die Länge des Changierhubs. Mit Hilfe des Übertragungsgliedes 129 werden Spulen 102 mit bikonischen Enden hergestellt, indem der Changierhub in Abhängigkeit vom wachsenden Durchmesser der Spule 102 verkürzt wird. In diesem Zusammenhang wird auf die Beschreibung der obengenannten US-Patentschrift 37 30 448 Bezug genommen. Zur Herstellung von Spulen mit geraden Kanten wird die Führungsschiene 118 nach links bewegt und arretiert (hierauf wird später eingegangen), so daß Nockenkopf 123 über seine Arbeitsfläche 137 mit Schulter 138 an Führungsschiene 118 in Wirkverbindung steht. In dieser Stellung ist das Übertragungsglied 129 aufgrund der stärkeren Schräglage der Führungsschiene 118 außer Betrieb.

Zusätzlich zu dem, was in Fig. 3 der US-PS 37 30 448 gezeigt wird, werden im linken Teil der Fig. 5 dieser Beschreibung Vorrichtungen zum Antrieb und zur Einstellung der Schiene 126 dargestellt. Diese (schematisch dargestellten) Vorrichtungen bestehen aus einer Programmeinheit 18, einem Signal/Stromwandler 19, einem Elektromagneten 20, dessen Magnetkraft auf ein hydraulisches Steuerventil 21, eine Feder 22 und auf den Kolben der Zylinder-Kolben-Einheit 23 übertragen wird. Die Kolbenstange 24 ist mit dem Ende der Verstellstange 126 verbunden. Die aus Magnet 20, Steuerventil 21, Feder 22 und Zylinder-Kolben-Einheit 23 bestehende Gruppe ist auf Schlitten 25 angeordnet. Diese Gruppe wird als Einheit 26 in Fig. 6 im Detail dargestellt.

Die Einheit 26 umfaßt den Elektromagneten 20, das hydraulische Steuerventil 21, die Feder 22 und die Zylinder- Kolben-Einheit 23. Der Eisenkern 27 des Magneten 20 wirkt auf Kolbenstange 28 des Steuerventils 21. Die Kolbenstange 28 besitzt drei Steuerbünde 29, 30, 31, die zur Steuerung der Verbindungsleitungen zwischen Pumpe 32, Tank 33 und der Rückseite 34 der Zylinder-Kolben-Einheit 23 dienen. Die Feder 22 wirkt über eine entsprechende Federplatte 35 auf die andere Seite der Kolbenstange 28. Das andere Ende der Feder 22 wirkt auf die Federplatte 36 und den Kolben 37 der Zylinder-Kolben-Einheit 23. Der Kolben 37 ist ein Differentialkolben, da seine Stirnfläche 38 durch die Fläche der Kolbenstange 24 verkleinert wird. Die Stirnfläche 38 des Kolbens 37 ist mit der Pumpe 32 über Kanal 39 ständig verbunden. Die Rückseite 34 des Kolbens 37 ist sowohl mit der Pumpe 32 über Kanal 40 als auch mit dem Tank 33 über Kanal 41 verbunden. Diese Verbindung wird durch Verschieben des Steuerbundes 30 gesteuert, der den Kanal 41 sowohl mit Kanal 40 als auch mit Kanal 42 verbindet.

Der eine Arm 43 des Kanals 42 führt zur Rückseite 34 der Zylinder-Kolben-Einheit 23. Der andere Arm 44 dient zum Ausgleich des Druckes, der auf beiden Seiten des hydraulischen Steuerventils herrscht. Es sei bemerkt, daß Kolben 37 in seiner äußeren, linken Stellung an einer Schulter 45 des Zylinders anliegt. Hierdurch werden die äußersten Hubenden der Spule mechanisch festgelegt.

In Fig. 6 ist außerdem zu sehen, daß die Einheit 26 auf einem Schlitten 25 gelagert ist. Der Schlitten ist auf zwei parallelen Stangen 49 befestigt, die in Gleitlager 46 gleitend gelagert sind. Der Schlitten 25 ist zwischen zwei Stellungen verschiebbar, wobei die eine Stellung durch Anschlag 47 und die andere Stellung durch Anschlag von Flansch 48 auf Gleitlager 46 begrenzt wird.

In Betrieb ist eines der in den vorhergehenden Zeichnungen und Diagrammen gezeigten Aufspulprogrammen in der Programmeinheit 18 gespeichert. Die Programmeinheit erzeugt ein Ausgangssignal, das einer bestimmten Changierhublänge entsprechend einem der Changierprogramme nach dieser Erfindung entspricht. Dieses Ausgangssignal wird von dem Wandler 19 in einen elektrischen Strom umgewandelt, der den Magneten 20 aktiviert. Die Magnetkraft wird auf die Kolbenstange 28 des Steuerventils 21, auf Feder 22 und auf Kolben 38 sowie Kolbenstange 24 übertragen.

Die Funktion der Einheit 26 wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 6 gezeigte Stellung des Steuerventils 21 beschrieben.

Ein bestimmtes Ausgangssignal wird in einen Strom umgewandelt, der eine Kraft auf den Eisenkern 27 ausübt, welcher hierauf Kolbenstange 28 mit Steuerbund 30 in die gezeigte Stellung schiebt. In dieser Stellung ist Kanal 42 geschlossen. Folglich wird die Stirnfläche der Zylinder-Kolben- Einheit 23 von dem von der Pumpe 32 kommenden Flüssigkeitsstrom beaufschlagt. Die Rückseite 34 ist geschlossen. Infolgedessen werden Kolben 37 und Kolbenstange 24 in der gezeigten Stellung arretiert.

Wird das Ausgangssignal der Programmeinheit derart verändert, daß auf den Elektromagneten 20 ein stärkerer Strom wirkt, so wirkt wiederum eine stärkere Kraft auf den Eisenkern 27, die den Eisenkern 27 nach rechts bewegt. Hierauf öffnet sich Kanal 42 zu Kanal 41 hin, welcher zum Tank 33 führt. Es entsteht nunmehr auf der Rückseite 34 der Zylinder-Kolben-Einheit 23 ein Druckabfall, und der auf die Vorderseite 38 wirkende Pumpendruck verschiebt Kolben 37 und Kolbenstange 24 nach links. Hierdurch wird die Feder 22 zusammengepreßt, und die resultierende Federkraft bewirkt ein Verschieben der Kolbenstange 28 des Steuerventils 21 nach links, woraufhin Steuerbund 30 die Verbindung des Kanals 42 zum Kanal 41 und somit zum Tank unterbricht. Somit wird die Kraft des Eisenkerns 27 durch die Feder 22 ausgeglichen. Wenn im umgekehrten Falle der Strom verringert wird, verschiebt die Feder 20 die Kolbenstange 28 nach links, und Bund 30 öffnet den Kanal 42 zu dem zur Pumpe führenden Arm 40 hin. Nunmehr werden beide Seiten des Kolbens 37 mit dem Pumpendruck beaufschlagt. Da die aktive Fläche auf der Rückseite 34 größer ist als die aktive Fläche auf der Vorderseite 38, wird Kolben 37 nach rechts bewegt. Hierdurch dehnt sich Feder 22, und die auf die Kolbenstange 28 wirkende Federkraft läßt nach. Durch die auf den Eisenkern 27 wirkende Magnetkraft wird nun die Kolbenstange 28 nach rechts bewegt, so daß Bund 30 die Verbindung zwischen Kanal 42 und Pumpenkanal 40 verschließt.

Aus dieser Beschreibung wird ersichtlich, daß der auf den Elektromagneten 20 wirkende Eingangsstrom eine bestimmte Stellung des Kolbens 37, der Kolbenstange 24 und folglich der Stange 126 und somit die Schrägstellung der Führungsschiene 118 bewirkt. Somit wird die Changierhublänge des in Fig. 7 gezeigten Fadenführers 108 durch das Ausgangssignal der Programmeinheit 18 gesteuert.

Wie bereits erwähnt, ist Einheit 26 auf Schlitten 25 gelagert. In der dargestellten Stellung, in der der Flansch 48 an Anschlag 37 anliegt, werden Einheit 26 und Stange 126 derart positioniert, daß nunmehr die Schräglage der Führungsschiene 118 über Nockenkopf 135 und Stange 125 bestimmt wird. Befinden sich Schlitten 25 und Einheit 26 in dieser Stellung, so werden bikonische Spulen 102 hergestellt. Befindet sich der Schlitten in der anderen Stellung, in der der Flansch 48 an Gleitlager 46 anliegt, so steht der Nockenkopf 123 der Stange 126 mit der Schulter 138 an der Führungsschiene 118 in Wirkverbindung, wodurch Spulen 102 mit abgeflachten Endbereichen gebildet werden.

Fig. 7 zeigt außerdem, daß Welle 106 auf Reibwalze 105 durch Motor 50 angetrieben wird. Motor 50 wird durch das Ausgangssignal des Frequenzwandlers 51 gesteuert. Die Kurventrommel 115 wird durch Motor 52 angetrieben. Motor 52 wird über die Programmeinheit 53 gesteuert, wodurch die Changiergeschwindigkeit zur Verhinderung unerwünschter Spiegel auf dem gebildeten Wickel verändert wird. Der Frequenzwandler 51 wird einerseits durch das Ausgangssignal der Programmeinheit 18 gesteuert, durch welches die Atmung gemäß dieser Erfindung beeinflußt wird, und andererseits durch das Ausgangssignal der Programmeinheit 53, durch welches die Changiergeschwindigkeit verändert wird. Hierdurch können Veränderungen der Spannung des auf die Spule 102 zu wickelnden Fadens, die entweder durch die Atmung und/oder die Veränderung der Changiergeschwindigkeit hervorgerufen werden, durch geringe Veränderungen der Umfangsgeschwindigkeit der Reibwalze 105 und der Spule 102 kompensiert werden. Zeitgeber 54 koordiniert die Ausgangssignale der Programmeinheiten 18 und 53, welche die Atmung und die Veränderung der Changiergeschwindigkeit gemäß dieser Erfindung und insbesondere gemäß den dargestellten Diagrammen gesteuert wird.

Die bisher bekannt gewordenen Atmungsverfahren verwenden nun Atmungsgesetze mit einem zickzackförmigen, jedoch geradlinigen Verlauf. Demgegenüber ist nach dieser Erfindung ein Atmungsgesetz mit einem parabelförmigen Verlauf vorgesehen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Auf der Abszisse des dort dargestellten Diagramms ist die Zeit dargestellt, auf der Ordinate der Endbereich des Changierhubes H bzw. der Atmungshub A. Die dargestellten Kurven stellen die Endpunkte dar, an denen der Changierfadenführer 108 (Fig. 7) im zeitlichen Verlauf der Spulreise an einem Spulenende umkehrt. In einem zeitlichen Teilbereich des Diagramms nach Fig. 4 ist das Zeit-Weg-Diagramm des Changierfadenführers 108 dargestellt, wobei die Darstellung auf der Zeitachse zeichnerisch nur verzerrt dargestellt werden kann, da die Changiergeschwindigkeit in Wirklichkeit schneller ist. Der Verlauf dieses Zeit-Weg-Diagramms ist mit 8 bezeichnet. Es ist aus diesem Zeit-Weg-Diagramm 8 ersichtlich, daß die Endpunkte E, an denen der Changierfadenführer umkehrt, im Laufe einer Zykluszeit einen parabelförmigen Bogen zwischen dem Scheitelpunkt Ea (äußerer Endpunkt) und dem inneren Endpunkt Ei laufend verlegt wird.

Die Endpunkte E sind identisch mit dem Scheitelpunkt des jeweiligen Changierhubs. Der parabelförmige Bogen wird in dieser Anmeldung als "Atmungskurve" bezeichnet.

Der Abstand A = Ea-Ei wird in dieser Anmeldung mit "maximaler Atmungshub" bezeichnet und beträgt bei einer ausgeführten Atmung 25 mm.

Die Zykluszeit eines ausgeführten Atmungsgesetzes betrug 6 Sekunden.

Es ist aus dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm ersichtlich, daß die Atmungskurve im Scheitelpunkt Ea die Steigung Null hat und daß die Äste der Atmungskurve in die inneren Endpunkte Ei unter einem recht spitzen Winkel einlaufen. Dies entspricht dem idealen Verlauf. Dieser ideale Verlauf kann nur dann gewählt werden, wenn die in Fig. 7 dargestellte Mechanik, d. h. insbesondere der Antrieb der Führungsschiene 118, die erforderliche, schnelle Bewegungsumkehr darstellen kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß in dem dargestellten Zeit- Weg-Diagramm des Atmungshubes die absteigenden zu den ansteigenden Ästen der Atmungskurve im Scheitelpunkt Ea spiegelsymmetrisch sind. Dies ist - wie sich aus der nachfolgenden weiteren Beschreibung ergeben wird - zweckmäßig, aber nicht erforderlich.

Bevor der genaue Verlauf der Atmungskurve 1 beschrieben wird, sei noch zuvor auf die Synchronisation zwischen Atmungskurve 1 und Störungskurve 2 hingewiesen. Die Störungskurve 2 ist in Fig. 5 dargestellt, und zwar mit derselben Abszisse als Zeitachse und mit der Changiergeschwindigkeit DH als Ordinate. Die Changiergeschwindigkeit wird angegeben als Doppelhubzahl DH. Die Doppelhubzahl ist die Anzahl pro Zeiteinheit der Hin- un Herbewegungen des Changierfadenführers 108 (Fig. 7). Der Changierfadenführer 108 wird mit einer bestimmten mittleren Doppelhubzahl DHM betrieben. Diese mittlere Doppelhubzahl steht in Beziehung zu der Oberflächengeschwindigkeit, die der Spule durch die Treibwalze 105 gegeben wird, und bestimmt den Winkel, mit dem der Faden auf der Spule abgelegt wird. Die Changiergeschwindigkeit wird nun fortlaufend zwischen einem oberen Grenzwert DHO und einem unteren Grenzwert DHU variiert, z. B. nach dem dargestellten linearen, sägezahnförmigen Störungsgesetz. Dabei sind das Atmungsgesetz 1 und das Störungsgesetz 2 derart synchronisiert, daß die geringste Changiergeschwindigkeit DHU stets mit dem größten Changierhub im Scheitelwert Ea der Atmungskurve und die größte Changiergeschwindigkeit DHO mit dem kleinsten Changierhub im inneren Endpunkt der Atmungskurve zusammenfällt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Veränderung der linearen Changiergeschwindigkeit, die durch die Atmung hervorgerufen werden, durch einen gegenläufigen Verlauf der Störung ausgeglichen und hierdurch die Fadenspannung konstant gehalten oder doch sehr stark eingeebnet wird. Bemerkt sei, daß die mittlere Changiergeschwindigkeit im Verlauf der Spulreise vorzugsweise konstant bleibt, jedoch auch zur Beeinflussung des Ablagewinkels während der Spulreise geringfügig erhöht oder erniedrigt werden kann.

Und nun zur Ermittlung des Verlaufs der Atmungskurve:

Es ist bereits aus Fig. 7 ersichtlich, daß die Nut 114 auf der Kurventrommel 115 an den Endpunkten des Changierhubes mit einer gewissen Krümmung umkehrt. Dieser Verlauf der Nut ist als Bewegungsgesetz 3 der Changierung (Changierkurve) in Fig. 1 als Linie 4, 6 dargestellt. Linie 4, 6 in Fig. 1 stellt insofern eine Abwicklung der Kurventrommel 115 dar. Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der geradlinige Ast 4 der Changierkurve vor und hinter der Hubumkehr in einem Punkt 5 in eine gekrümmte Kurve 6 übergeht. Die axiale Strecke zwischen den Punkten 5 und dem Scheitelpunkt - äußerer Endpunkt Ea des Changierhubes wird als Umkehrbereich Ba bezeichnet. Der Verlauf dieser Kurve 6 kann parabolisch sein. Es sind jedoch auch andere Kurvenverläufe, z. B. sinusförmig, denkbar. Wesentlich ist dabei, daß der Changierfadenführer mit Schlitten 111 und sämtlichen daran befestigten Teilen (Fig. 7) mit möglichst geringer Verzögerung und Beschleunigung sowie ruck- und stoßfrei den Umkehrbereich Ba durchfährt. Das bedeutet, daß der äußere Endpunkt Ea des Changierhubs gegenüber dem theoretischen Endpunkt Eth, in dem sich die geradlinigen Äste 4 der Changiernut winkelig treffen würden, um einen gewissen Betrag axial zur Spulenmitte hin versetzt ist.

In Fig. 1 ist nun weiterhin dargestellt, daß durch Verschwenken der Führungsschiene 118 die Changierkurve des Changierfadenführers 108 aus dem Endbereich zur Spulenmitte hin und wieder zurück verlegt wird (Atmung). Es sind in Fig. 1 die axial äußerste Changierkurve mit den Kurvenstücken 4 und 6 sowie die axial innerste Changierkurve 9 (strich-zwei-punktiert) und dazwischen drei willkürlich herausgegriffene Changierkurven 10 (gestrichelt), 11 (strichpunktiert), 12 (punktiert) dargestellt. Diese Kurvenverläufe 10, 11, 12 werden in willkürlich herausgegriffenen Bruchteilen der Zykluszeit eines Atmungshubes durchlaufen, und zwar je einmal in beiden Richtungen der Atmung.

Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt Ea der axial äußersten Changierkurve und deren Übergangspunkt 5, in dem der geradlinige Kurvenzug 4 in den gekrümmten Kurvenzug 6 übergeht, wird im Rahmen dieser Anmeldung als Umkehrbereich Ba bezeichnet. Es geht nun aus Fig. 1 hervor, daß der Atmungshub A, d. h. die axiale Strecke zwischen dem äußeren Endpunkt Ea und dem inneren Endpunkt Ei des Changierhubs, im wesentlichen dem Umkehrbereich Ba entspricht und zumindest gleich groß ist.

Wenn der Changierfadenführer 108 sich auf der axial äußersten Changierkurve mit den Kurvenstücken 4, 6 bewegt, so wird auf den geradlinigen Stücken 6, auf denen eine konstante Changiergeschwindigkeit besteht, auf jeder Einheit der Spulenlänge eine gleiche Fadenmenge abgelegt. Es entsteht also eine zylindrische Fadenschicht. Auf den gekrümmten Kurvenstücken 6 nimmt die Changiergeschwindigkeit jedoch zunächst bis auf Null im äußeren Scheitelpunkt Ea der Changierkurve ab und nimmt sodann wieder auf den zuvor beschriebenen, konstanten Wert zu. Da bei niedriger Changiergeschwindigkeit auf jeder Einheit der Spulenlänge eine größere Fadenmenge abgelegt wird als bei hoher Changiergeschwindigkeit, wird auch am Spulenende, d. h. im Bereich des äußeren Scheitelpunkts Ea eine sehr hohe Fadenmenge abgelegt.

Die Dicke der Fadenschicht, die im Umkehrbereich Ba abgelegt wird, ist daher im Scheitelpunkt des Changierhubs am größten und nimmt von dort ab auf die durch die geradlinige Changierkurve 6 abgelegte Schichtdicke.

Das Diagramm nach Fig. 2 zeigt auf der Abszisse die Länge L der Spule, ausgehend vom äußeren Scheitelpunkt Ea und auf der Ordinate die Dicke der Fadenschicht, z. B. in Millimetern gemessen, die auf der Spule pro Zeiteinheit abgelegt wird. Der Kurvenzug 6.2 zeigt den Verlauf der Fadenschichtdicke, wenn der Changierfadenführer die Changierkurve nach den Kurvenzügen 4, 6 in Fig. 1 einhält.

Mit der Atmung erfolgt nun, wie aus Fig. 1 ersichtlich, eine Parallelverschiebung der Changierkurven. Damit wird auch der Umkehrbereich Ba axial zur Spulenmitte hin verlegt. Daraus ergibt sich, daß jeder der in Fig. 1 dargestellten, augenblicklichen Changierkurven 9, 10, 11, 12 zu einem zugeordneten, abgelegten Schichtdickenverlauf 9.2, 10.2, 11.2, 12.2 führt.

In Fig. 2 und deren Vergrößerung Fig. 2A sind diese pro Zeiteinheit erzeugten Schichten nebeneinander aufgezeichnet.

Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt die Summierung der Schichten. Aus dieser Summierung ergibt sich das Wesen der Erfindung:

Die Fig. 1 bis 3 sind insofern vereinfacht, als während eines Atmungshubes nur noch vier weitere einzelne Changierkurvenverläufe des Changierfadenführers bzw. die mit diesen Changierkurvenverläufen erzeugten Schichten dargestellt sind. In Wirklichkeit werden auch alle Changierkurven durchfahren, die zwischen den dargestellten Changierkurven 4, 6 und 9 liegen.

Die gewählte stufenweise Betrachtung macht das Erfindungsprinzip jedoch klarer: Zum einen entspricht der maximale Atmungshub im wesentlichen der axialen Länge des Umkehrbereiches. Zum anderen wird die Atmungskurve nach Fig. 4 so berechnet, daß die Summe der gebildeten Schichtdicken im gesamten Atmungshub A _max konstant ist und eine zylindrische Spulenoberfläche OB ergibt. In Fig. 3 erkennt man die Schicht 6.3, die im Scheitelpunkt des Atmungshubes durch die Changierkurve 4, 6 (Fig. 1) erzeugt wird. Durch Vorgabe der Zeit, in der diese Changierkurve gefahren wird, d. h. durch Vorgabe der Steigung dA/dT der Atmungskurve (Fig. 4) im Scheitelpunkt Ea, wird die Schichtdicke der Schicht 6.3 so bestimmt, daß das am Spulenende gelegene Maximum den im Umlenkbereich gewünschten, vergrößerten Durchmesser D der Spule ergibt. Das gilt für die stufenweise Betrachtung. In Wirklichkeit, d. h. bei einer stetigen Atmungskurve ergibt sich diese Vorgabe aus der Krümmung der Atmungskurve im Scheitelpunkt.

Die Schicht 10.3, die auf die Schicht 6.3 gewickelt wird, darf nur so groß werden, daß ihr Maximum mit der darunter liegenden Schicht 6.3 wieder den gewünschten Durchmesser des Endbereichs Ba erreicht. Schicht 10.3 wird erzeugt durch Changierkurve 10. Changierkurve 10 wird für eine gewisse Zeitdauer angefahren, während sich der Changierhub verkleinert (Hinweg der Atmung) und für eine gewisse Zeitdauer angefahren, während sich der Changierhub vergrößert (Rückweg der Atmung). Die Zeitdauer für Hinweg und Rückweg der Atmung kann vorzugsweise gleich groß sein. In diesem Falle ist die Atmungskurve zur Changierachse in ihrem Scheitelpunkt spiegelsymmetrisch. Die Zeitdauer für Hinweg und Rückweg der Atmung kann auch ungleich sein. Es ergibt sich eine unsymmetrische Atmungskurve. In jedem Falle ist die Gesamtzeitdauer, die für die Changierkurve 10 eingehalten wird, durch den maximalen Durchmesser D der zuvor gewickelten Fadenschichten vorgegeben.

Wie gesagt: Diese Ausführungen gelten bei der vereinfachten, stufenweisen Betrachtung. Beim Durchfahren einer stetigen Atmungskurve entspricht diese Zeitdauer einer bestimmten, vorzugebenden Steigung und Krümmung der Atmungskurve an der Stelle des Atmungshubes, an der die Changierkurve 10 gefahren wird. Ebenso wie die Zeitdauer können Steigung bzw. Krümmung für den Hinweg und Rückweg der Atmung unterschiedlich sein.

Zurück zur stufenweisen Betrachtung:

Auf die Schichten 6.3 und 10.3 wird in der nächsten Atmungsstufe die Schicht 11.3 gewickelt, indem die Changierkurve 11 (Fig. 1) eingestellt wird. Diese Changierkurve 11 erzeugt wiederum eine Schicht mit einem Dickenmaximum. Durch Vorgabe der Zeiten, während der die Changierkurve 11 auf dem Hinweg und dem Rückweg der Atmung eingehalten wird, wird das Maximum der Schicht 11.3 so bestimmt, daß es zusammen mit den darunter liegenden Schichten 6.3 und 10.3 den vorgegebenen Durchmesser D der in den vorhergehenden Stufen des Atmungshubes übereinandergewickelten Schichten ergibt.

Dasselbe gilt nun für die Changierkurve 12 und die damit erzeugte Schicht 12.3 sowie die Changierkurve 9 und die damit erzeugte Schicht 9.3.

Damit ist das innere Ende des Atmungshubes erreicht und die Atmungsbewegung geht wieder rückwärts. Dabei werden - wie gesagt - wiederum die Changierkurven 12, 11, 10 durchlaufen und schließlich wieder die äußere Changierkurve 4, 6 erreicht. Dieses Verfahren in stetiger Form wird über den gesamten Umkehrbereich Ba, gerechnet vom äußersten Scheitelpunkt des Changierhubs, durchgeführt.

Es ist aus Fig. 3 zu sehen, daß bei stufenweiser Betrachtung im Umkehrbereich Ba theoretisch eine Spulenoberfläche mit einzelnen scharfen Ringen entsteht. Wenn die Atmung - wie erfindungsgemäß vorgesehen - jedoch stetig erfolgt bzw. die Atmungsstufen so klein gewählt werden, wie es durch die digitale elektronische Steuerung vorgegeben ist, entsteht eine glatte, zylindrische Oberfläche mit dem Durchmesser D, der größer als der Spulendurchmesser d im Bereich der Spulenlänge mit geradliniger Changierkurve ist.

Die Atmungskurve wird also so berechnet und vorgegeben, daß die pro Längeneinheit der Spule abgelegten Fadenmenge zu einer zylindrischen Menge verteilt wird. Dabei bestimmt die Steigung und Krümmung der Atmungskurve und der Verlauf der Steigung die genaue Einhaltung der Mengenverteilung über den Umkehrbereich Ba der Spule.

Es ist ersichtlich, daß in die Berechnung der Atmungskurve vor allem auch der Verlauf der Führungsnut 114 im Umkehrbereich B eingeht. Als Korrekturfaktoren kommen auch der Fadendurchmesser und sonstige Qualitätsparameter des Fadens in Betracht. Diese Faktoren können insbesondere dadurch ermittelt werden, daß durch Versuch festgestellt wird, wie groß der Abstand zwischen dem theoretischen Scheitelpunkt Eth (Fig. 1) des Changiergesetzes und dem tatsächlich ermittelten äußersten Scheitelpunkt der Fadenablage auf der Spule ist.

Aus Fig. 3 ergibt sich, daß in dem Umkehrbereich Bi, den der Fadenführer 108 bei maximalem Atmungshub durchläuft (siehe Kurvenzug 9 in Fig. 1), der vergrößerte Zylinderumfang OB sanft in den Zylinderumfang O, der im Bereich mit konstanter Changiergeschwindigkeit entsteht, ausläuft.

• Bezugszeichenaufstellung  1 Atmungskurve
   2 Störungskurve
   3 Changiergesetz
   4 gerader Ast
   5 Übergangspunkt
   6 gekrümmter Ast
   7 
   8 Zeit-Weg-Diagramm des Changierhubs
   9 Kurve
  10 Kurve
  11 Kurve
  12 Kurve
  18 Programmeinheit
  19 Signal/Stromwandler
  20 Elektromagnet
  21 hydraulisches Steuerventil
  22 Feder
  23 Zylinder-Kolben-Einheit
  24 Kolbenstange
  25 Schlitten
  26 Einheit
  27 Eisenkern
  28 Kolbenstange
  29 Bund, Steuerbund
  30 Bund
  31 Bund
  32 Pumpe
  33 Tank
  34 Rückseite
  35 Federplatte
  36 Federplatte
  37 Kolben
  38 Vorderseite
  39 Kanal
  40 Kanal
  41 Kanal
  42 Kanal
  43 Arm
  44 Kanal
  45 Schulter
  46 Gleitlager
  47 Anschlag
  48 Flansch
  49 Stange
  50 Motor
  51 Frequenzwandler
  52 Motor
  53 Programmeinheit
  54 Zeitgeber

Claims (2)

1. Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens zu einer Kreuzspule mit Hin- und Herverlegen (Changieren) des Fadens bei Bewegungsumkehr des Fadenführers in den Umkehrbereichen mit vorgegebener, endlicher Verzögerung und/oder vorgegebener endlicher Beschleunigung sowie mit synchroner Atmung des Changierhubs und Spiegelstörung der Changiergeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß
die Atmung nach einem wellenförmigen Zeitdiagramm mit parabelähnlich verlaufenden Wellentälern (Atmungskurve) derart erfolgt, daß im Umkehrbereich (Ba) die aufgewickelte Fadenmenge im wesentlichen gleichmäßig zu einer zylindrischen Wicklung verteilt wird,
wobei die zylindrische Wicklung einen geringfügig größeren Durchmesser als der mittlere Bereich der Spule hat und
wobei die Atmungskurve am äußeren Endpunkt des Changierhubs ihren Scheitelpunkt hat und im innersten Endpunkt des Changierhubs mit maximaler Verzögerung und Beschleunigung umkehrt und sich in axialer Richtung mindestens über den Umkehrbereich der Changierung bei größtem Changierhub erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anfahren von zwei inneren Endpunkten die Atmungskurve im Bereich des weiter außen gelegenen inneren Endpunktes mit geringerer Verzögerung und/oder geringerer Beschleunigung umkehrt.