EP0401781A1 - Präzisionskreuzspule, Verfahren zu deren Herstellung und Spuleinrichtung dafür - Google Patents

Präzisionskreuzspule, Verfahren zu deren Herstellung und Spuleinrichtung dafür Download PDF

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EP0401781A1
EP0401781A1 EP90110692A EP90110692A EP0401781A1 EP 0401781 A1 EP0401781 A1 EP 0401781A1 EP 90110692 A EP90110692 A EP 90110692A EP 90110692 A EP90110692 A EP 90110692A EP 0401781 A1 EP0401781 A1 EP 0401781A1
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EP
European Patent Office
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turns
bobbin
winding
speed
coil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90110692A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritjof Dr.-Ing. Maag
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0401781A1 publication Critical patent/EP0401781A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/38—Arrangements for preventing ribbon winding ; Arrangements for preventing irregular edge forming, e.g. edge raising or yarn falling from the edge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/38—Arrangements for preventing ribbon winding ; Arrangements for preventing irregular edge forming, e.g. edge raising or yarn falling from the edge
    • B65H54/381—Preventing ribbon winding in a precision winding apparatus, i.e. with a constant ratio between the rotational speed of the bobbin spindle and the rotational speed of the traversing device driving shaft
    • B65H54/383—Preventing ribbon winding in a precision winding apparatus, i.e. with a constant ratio between the rotational speed of the bobbin spindle and the rotational speed of the traversing device driving shaft in a stepped precision winding apparatus, i.e. with a constant wind ratio in each step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a package wound with yarn, wire, tape or the like in precision winding, with a number of turns fluctuating around a setpoint value due to the controllable connection between the drives of the coil and the traversing device, a method for winding a yarn or the like in precision winding onto a rotatingly driven one Bobbin by shifting the yarn along the jacket of this bobbin and a bobbin to carry out the process.
  • the coil rotation frequency and traversing frequency are in a predetermined, fixed ratio in the precision winding. This ratio indicates the number of spool revolutions per traversing period and is referred to as the number of turns.
  • the number of turns, traversing stroke and bobbin diameter determine the pitch angle of the thread coil on the bobbin. With precision winding, this becomes smaller with increasing coil diameter, while it remains constant with wild winding.
  • the selection of a favorable number of turns is of particular importance for precision winding. It consists of an integer part and a decimal fraction. Depending on the bobbin diameter, the pitch angle of the yarn coil is essentially determined by the integral part of the number of turns.
  • the decimal fraction of the number of turns determines the angular position of the sequence of yarn turns on the spool.
  • European patent 0 150 771 requires that these lead to an even distribution of the filament coils around the circumference of the bobbin.
  • the fluctuation in the number of reversing loops per circumferential section on one end face of the coil is used and maximum values are given for this.
  • the number of turns is set by the controllable connection of the drives of the coil and traversing device, as is the case e.g. is common for the production of coils in step precision winding, so far it has hardly been possible to achieve a good coil structure. There are two main reasons for this.
  • the traversing device is in a constant ratio V to the coil speed driven. V is proportional to the reciprocal of the number of turns.
  • European application 0 194 524 proposes modulating the setpoint value of V. Although the winding structure can be improved in this way, the good values of optimized number of turns are generally not achieved. Without modulation, however, good numbers of turns can lead to a very bad winding structure due to the proposed measure.
  • the actually set ratio V will necessarily fluctuate more or less periodically around the desired setpoint. This fluctuation, even if it is only 10 ⁇ 4 to 10 ⁇ 5 in accordance with the technical complexity of the control device, can have a very unfavorable effect on the distribution of the filament coils around the circumference of the spool. This then means that even numbers of turns which meet the conditions of EP 0 150 771 can lead to a coil structure which can no longer be accepted in this way.
  • the distribution of the filament coils around the bobbin circumference is uneven if the number of turns leads to mirror formation. This is the case if the decimal number of the number of turns can be expressed by a fraction of integer values, i.e. represents a rational number. The denominator of the fraction is called the mirror order. The lower the order of the mirrors, the more pronounced the formation of mirrors and thus the unevenness in the distribution of the filament coils around the circumference of the spool. But even very high mirror orders of 50 or even 100 can still adversely affect this distribution.
  • the influence also increases if the range of decimals of the number of turns covered by the control fluctuations becomes smaller under otherwise identical conditions.
  • the coil structure becomes worse if the mirror decimals concerned are arranged asymmetrically in the fluctuation range of the decimals of the number of turns.
  • symmetrical means that the distance between the mirror decimals and the mean value of the decimals of the number of turns is weighted in accordance with the mirror order, with lower mirror orders having greater weight.
  • the optimal definition of the axis of symmetry in this sense is very difficult. It is therefore easier and more reliable to derive the optimal position of the axis of symmetry from the distribution of the filament coils and the minimization of their fluctuation range on the circumference of the bobbin.
  • the bobbin circumference is divided into circumferential sections (classes) of the same size, the number of thread ends at the intersection of the thread coils of a laying direction with a plane perpendicular to the bobbin axis in each circumferential section is counted.
  • the fluctuation range of this distribution is the difference between the maximum and minimum number of thread ends in a circumferential section.
  • S (100) does not exceed a maximum value of 15, preferably not more than 8, the mirror decimal places in the fluctuation range of the number of turns are distributed sufficiently symmetrically and a good spool structure with very good running properties is achieved.
  • This distribution of the filament spirals can be determined by a winding test. However, it is much easier to use a computer with a simulation program for this.
  • control fluctuations e.g. achieve a result comparable to the practical test as a sinusoidal modulation of the number of turns with the control fluctuations corresponding amplitude and period.
  • a uniform coil build-up is achieved in particular if the ratio of spindle speed and traversing frequency V is controlled so that no mirror decimal places up to a maximum mirror order SPO are present in the range of the control fluctuations of the decimal number of turns.
  • mirror decimals higher than mirror order 100 can largely be neglected.
  • the selected decimal number of turns is slightly larger or smaller than the obvious mirror decimal e.g. is of the 5th order, according to e.g. 5 traverse periods of deposited filament in the direction of bobbin rotation after or before the previously deposited filament. This can affect the effectively wound coil length. It is therefore expedient to choose the number of turns for the bobbin build so that the subsequent filament coils always lie in the same sense of the coil rotation direction relative to the coil previously deposited there.
  • a range of values for regulating the traversing drive in relation to V to the bobbin speed which is also sufficient for changing bobbin diameters and pitch angles, can be used, which in the sense described is favorable decimals of the number of turns and thus a good bobbin build-up can be specified, for example, as a permanently programmed, exchangeable data storage device.
  • the first ratio to be used must be selected according to the desired lead angle and the sleeve diameter.
  • the other stu The series are switched after reaching predetermined values, eg the speed of the traversing drive.
  • a disadvantage of this known method is that the predetermined series of gear ratios, e.g. As a result of a change in the pitch angle, it is no longer possible to optimally take into account all the parameters mentioned, which influence the quality of the number of turns.
  • the largest possible range for the decimal number of turns with a sufficient distance from mirror decimal SPO-th order is sought in the vicinity of the ratio V required for the desired pitch angle.
  • the number of turns corresponding to the largest possible ratio V is checked for the distribution of the thread coils on the circumference of the bobbin in a plane perpendicular to the bobbin axis. V is then reduced by one unit in the last decade provided until S (100) and S (25) are within the specified limits. In this way, all the ratios V required for the winding travel are determined.
  • this method it is possible in a short time to set optimal values for the gear ratio V or the number of turns, even for very many stages of a stage precision winding.
  • this series can be defined individually for each winding problem and made available in a changeable, volatile memory for each winding unit if the computer is directly coupled to the winding unit.
  • the winding device for producing the cross-wound bobbins according to the invention in step precision winding and for carrying out the method is shown in FIG.
  • the winding device consists of a thread guide device (1) which is driven in an oscillating manner along the jacket of the cross-wound bobbin and a bobbin drive (2). It is irrelevant to the invention whether it consists of an oscillating thread guide or of thread guide elements rotating in opposite directions and whether it is driven by its own motor or via a controllable connection from the spool. Furthermore, it is immaterial whether the coil drive acts on the coil axis or whether it is driven on its circumference, whether with a changing or constant circumferential speed.
  • the winding device also consists of a controller (3), the output of which is coupled to the drive (4) of the thread guide device (1) and incremental encoders (5) and (6) for detecting the speeds of the cheese (7) and the drive (4 ) for the thread guide device (1).
  • the controller (3) controls the speed of the drive (4) of the thread guide device (1) so that the transmission ratio V from its speed to the speed of the package (7) one from a data memory (8) predetermined ratio.
  • the row of the gear ratios required for the winding travel is stored in the data memory (8), the next gear ratio being switched each time predetermined operating conditions are reached, for example a minimum speed of the drive (4) of the thread guide device (1).
  • the winding device is characterized in that a changeable, volatile memory is used as the data memory (8), which is provided by an integrated computer (9), which is equipped with an input unit (10) for entering the winding conditions, with the series of for the winding ratio required gear ratios is loaded.
  • This series is created by the computer (9) according to a predetermined program for determining the sequence of gear ratios optimized according to the invention from the winding conditions entered.
  • the minimum pitch angle when switching to a new gear ratio is 11.85 °
  • the thread guide stroke is 150 mm
  • the bobbin diameter at the changeover point is 84.2 mm.
  • the thread guide is driven by a reverse thread shaft with the number of turns 5 revolutions / double stroke.
  • the amplitude of the control fluctuations is 0.2 ⁇ .
  • a number of turns of 5.40516 is calculated from the pitch angle, stroke and coil diameter.
  • the optimized win The number of numbers should therefore be a diamond winding near the mirror decimal 0.4 (2/5).
  • the filament coils should lie in the rhombus in the direction of the bobbin rotation, which means that the decimal number of turns should be> 0.4.
  • Mirror- Mirror- Decimals order Decimals order 0.400000 5 0.403846 52 0.402062 97 0.404040 99 0.402174 92 0.404255 47 0.402299 87 0.404494 89 0.402439 82 0.404762 42 0.402597 77 0.405063 79 0.402778 72 0.405405 37 0.402985 67 0.403226 62 0.403509 57
  • the distance between the filament spirals following one another in the rhombus then becomes very small. This can be desirable if the aim is to have a high packing density of the coil. In the case of coils produced at high speeds, however, harmful overwashing can occur. It is then better to increase the helix spacing, similar to that of a larger RS.
  • the gradation of the number of turns for a coil in step precision winding is given below, in which the layer thickness of the individual steps is constant:
  • STEP PRECISION DEVELOPMENT The helix angle of the filaments 11.00 degrees
  • Coil peripheral speed 800 m / min Number of turns of the reverse thread shaft 5 Traverse stroke 150 mm Sleeve diameter 84 mm
  • Switching speed of the reverse thread shaft 2316 rpm
  • Maximum double stroke rate 518 DH / min Calculated Weret After Latch Number of turns n coil d coil DH n-KGW n-KGW / n coil s (100) s (25) 6.202704 3032 84.0 489 2443.7 0.8061 6 7 5.403069 2709 94.0

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Für eine Präzisionskreuzspule mit infolge der regelbaren Verbindung zwischen den Antrieben der Spule und Changiereinrichtung um einen Sollwert schwankenden Windungszahlen werden die Windungszahlen so optimiert, daß eine gleichmäßige Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang erreicht wird. Die Spuleinrichtung besteht aus einer angetriebenen Kreuzspule (7) und einer Changiereinrichtung (1), die mittels einer Regeleinrichtung (3) in vorgegebenen Verhältnissen V zueinander angetrieben werden. V wird während der Spulenreise mehrmals geändert. Die Folge der Übersetzungsverhältnisse V wird nach vorgegebenem Rechenprogramm in einem Rechner (9) mit der Eingabeeinheit (10) errechnet und diese in einem flüchtigen Datenspeicher abgelegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mit Garn, Draht, Band oder dergleichen bewickelte Kreuzspule in Präzisionswicklung, mit infolge der regelbaren Verbindung zwischen den Antrie­ben der Spule und der Changiereinrichtung um einen Soll­wert schwankenden Windungszahlen, ein Verfahren zum Aufwickeln eines Garnes oder dergleichen in Präzisions­wicklung auf eine drehend angetriebene Spule durch chan­gierende Verlegung des Garnes längs des Mantels dieser Spule sowie eine Spuleinrichtung zur Durchführung des Ver­fahrens.
  • Im Gegensatz zur wilden Wicklung stehen bei der Präzi­sionswicklung Spulenumlauffrequenz und Changierfrequenz in einem vorgegebenen, festen Verhältnis. Dieses Ver­hältnis gibt die Anzahl Spulenumdrehungen pro Changier­periode an und wird als Windungszahl bezeichnet.
  • Windungszahl, Changierhub und Spulendurchmesser bestimmen den Steigungswinkel der Garnwendel auf der Spule. Dieser wird bei der Präzisionswicklung mit zunehmendem Spulen­durchmesser geringer, während er bei der wilden Wicklung konstant bleibt.
  • Um diesen Nachteil der Präzisionswicklung zu beseitigen, kann die Windungszahl während der Spulenreise mehrmals in Stufen verringert werden. Damit bleibt der Steigungswinkel in einem günstigen Bereich. Diese Art des Spulenaufbaus wird als Stufenpräzisionswicklung bezeichnet. Die Gesetze der Präzisionswicklung sind dabei für jede Stufe anwend­bar.
  • Der Auswahl einer günstigen Windungszahl kommt für die Präzisionswicklung besondere Bedeutung zu. Sie besteht aus einem ganzzahligen Teil und einem Dezimalbruch. Der Stei­gungswinkel der Garnwendel wird in Abhängigkeit vom Spu­lendurchmesser im wesentlichen durch den ganzzahligen Teil der Windungszahl bestimmt.
  • Der Dezimalbruch der Windungszahl, der nachfolgend als Dezimale der Windungszahl bezeichnet wird, legt dagegen die winkelmäßige Lage der Folge von Garnwendeln auf der Spule fest.
  • Das europäische Patent 0 150 771 verlangt für die Auswahl günstiger Dezimalen der Windungszahl, daß diese zu einer gleichmäßigen Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang führen. Als Maß für die gleichmäßige Verteilung wird die Schwankung der Zahl der Umkehrschleifen pro Umfangsab­schnitt an einer Spulenstirnseite herangezogen und dafür Maximalwerte angegeben.
  • Mit diesem Verfahren kann man Windungszahlen mit guter Verteilung der Fadenwendeln finden, die zu einem sehr gu­ten Spulenaufbau führen, wenn die ausgewählte Windungszahl präzise eingehalten wird. Dies ist allerdings nur bei ei­ner formschlüssigen, mechanischen Verbindung der Antriebe von Spule und Changiereinrichtung gewährleistet.
  • Wird die Windungszahl dagegen durch die regelbare Verbin­dung der Antriebe von Spule und Changiereinrichtung ein­gestellt, wie dies z.B. zur Herstellung von Spulen in Stu­fenpräzisionswicklung üblich ist, so ist es bisher kaum möglich, einen guten Spulenaufbau zu erzielen. Dies hat vor allem nachfolgende Gründe.
  • Zum Aufwinden des Garnes auf die Spule muß diese drehend angetrieben werden. Um eine Präzisionswicklung mit kon­stanter Windungszahl zu erhalten, wird die Changierein­richtung in konstantem Verhältnis V zur Spulendrehzahl angetrieben. Dabei ist V proportional dem Kehrwert der Windungszahl.
  • Es ist bekannt, daß schon sehr geringe Abweichungen von der optimalen Windungszahl, z.B. in der 5. Dezimale, zu einer gravierenden Verschlechterung im Spulenaufbau führen können. Der Sollwert für V müßte deshalb mit 7 bis 8 Deka­den vorgegeben werden können, um alle als optimal ermit­telten Windungszahlen ausreichend genau einstellen zu kön­nen. Dies ist aber technisch sehr aufwendig.
  • Stehen andererseits nur die optimalen Windungszahlen, die mit weniger Dekaden für V eingestellt werden können, zur Verfügung, so ist es häufig nicht mehr möglich, die Stu­fenpräzisionswicklung ausreichend eng abstufen zu können.
  • Um mit einer wegen zu ungenauer Einstellung von V ungün­stigen Windungszahl doch noch einen guten Spulenaufbau zu erzielen, wird in der europäischen Anmeldung 0 194 524 vorgeschlagen, den Sollwert von V zu modulieren. Damit kann der Wickelaufbau zwar verbessert werden, die guten Werte optimierter Windungszahlen werden aber in der Regel nicht errreicht. Ohne Modulation gute Windungszahlen kön­nen dagegen durch die vorgeschlagene Maßnahme zu einem sehr schlechten Wickelaufbau führen.
  • Bei Verwendung einer regelbaren Verbindung der Antriebe von Spule und Changiereinrichtung wird das tatsächlich eingestellte Verhältnis V notwendigerweise mehr oder weni­ger periodisch um den gewünschten Sollwert schwanken. Die­se Schwankung kann, auch wenn sie entsprechend dem techni­schen Aufwand der Regeleinrichtung nur 10⁻⁴ bis 10⁻⁵ be­trägt, die Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang sehr ungünstig beeinflussen. Dies führt dann dazu, daß selbst Windungszahlen, die die Bedingungen der EP 0 150 771 erfüllen, zu einem Spulenaufbau führen kön­nen, der so nicht mehr akzeptiert werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einer auf konstantes Verhältnis regelbaren Verbindung der Antriebe von Changiereinrichtung und Spule und der dadurch zwangsläufig verursachten Schwankung der Windungs5 zahlen um einen Sollwert, Parameter für einen guten Spulenaufbau bei der Herstellung von Spulen in Präzisions-, vor allem aber in Stufenpräzisionswicklung anzugeben, sowie ein Verfahren und eine Spuleinrichtung zur Herstellung derartiger Spulen zur Verfügung zu stellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Präzisionsspule nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher Spulen und eine Spuleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zusätz­liche Unteransprüche dienen der Weiterentwicklung der Er­findung.
  • Die Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang ist un­gleichmäßig, wenn die Windungszahl zur Spiegelbildung führt. Dies ist dann der Fall, wenn die Dezimale der Win­dungszahl durch einen Bruch aus ganzzahligen Werten ausge­drückt werden kann, also eine rationale Zahl darstellt. Der Nenner des Bruchs wird als Spiegelordnung bezeichnet. Je niedriger die Spiegelordnung ist, desto ausgeprägter ist die Spiegelbildung und damit die Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang. Aber auch sehr hohe Spiegelordnungen von 50 oder sogar 100 können diese Verteilung noch nachteilig beeinflussen.
  • In umfangreichen Versuchen wurde herausgefunden, daß der Spulenaufbau nachteilig beeinflußt wird, wenn die Dezimale der Windungszahl infolge der Regelschwankungen auch den Wert von Spiegeldezimalen annimmt. Dieser Einfluß ist umso größer, je niedriger die betroffene Spiegelordnung ist.
  • Der Einfluß nimmt auch zu, wenn unter sonst gleichen Be­dingungen der durch die Regelschwankungen überdeckte Be­reich an Dezimalen der Windungszahl geringer wird. Außer­dem wird der Spulenaufbau schlechter, wenn die betroffenen Spiegeldezimalen im Schwankungsbereich der Dezimalen der Windungszahl unsymmetrisch angeordnet sind.
  • Deshalb ist es für einen einwandfreien Spulenaufbau von besonderer Bedeutung, das Verhältnis von Spindeldrehzahl und Changierfrequenz so zu regeln, daß die im Bereich der Regelschwankungen der Dezimalen der Windungszahl vorhande­nen Spiegeldezimalen in diesem Bereich symmetrisch ver­teilt sind. Symmetrisch bedeutet in diesem Falle, daß der Abstand der Spiegeldezimalen vom Mittelwert der Dezimalen der Windungszahl entsprechend der Spiegelordnung gewichtet wird, wobei niedrigere Spiegelordnungen höheres Gewicht haben.
  • Die optimale Festlegung der Symmetrieachse in diesem Sinne ist jedoch sehr schwierig. Einfacher und zuverlässiger ist es deshalb, die optimale Lage der Symmetrieachse aus der Verteilung der Fadenwendeln und der Minimierung von deren Schwankungsbreite am Spulenumfang abzuleiten. Dazu wird der Spulenumfang in gleich große Umfangsabschnitte (Klas­sen) eingeteilt, die Anzahl der Fadenenden an den Schnitt­punkten der Fadenwendeln einer Ablegerichtung mit einer senkrecht zur Spulenachse gelegten Ebene in jedem Umfangs­abschnitt ausgezählt. Als Schwankungsbreite dieser Vertei­lung wird die Differenz der maximalen und minimalen Anzahl von Fadenenden in einem Umfangsabschnitt bezeichnet.
  • Man betrachtet nun die Schwankungsbreite fortlaufend über z.B. 2000 Changierperioden bei einer Einteilung des Spu­lenumfangs in z.B. 100 und 25 Klassen. Der dabei auftre­tende Maximalwert der Schwankungsbreite wird bei 100 Klas­sen pro Spulenumfang als S(100) und bei 25 Klassen als S(25) bezeichnet.
  • Wenn S(100) einen Maximalwert von 15, vorzugsweise einen solchen von 8 nicht überschreitet, sind die Spiegeldezima­len im Schwankungsbereich der Windungszahlen ausreichend symmetrisch verteilt und man erreicht einen guten Spulen­aufbau mit sehr guten Ablaufeigenschaften.
  • Überschreitet darüberhinaus S(25) nicht den Maximalwert von 20, vorzugsweise 10, so ist eine weitere Verbesserung des Spulenaufbaues zu erreichen.
  • Diese Verteilung der Fadenwendeln kann durch einen Spul­versuch ermittelt werden. Sehr viel einfacher ist es je­doch, dafür einen Rechner mit einem Simulationsprogramm zu verwenden. Damit läßt sich bei der Berücksichtigung der Regelschwankungen z.B. als sinusförmige Modulation der Windungszahl mit den Regelschwankungen entsprechender Am­plitude und Periode ein dem praktischen Versuch vergleich­bares Ergebnis erzielen.
  • Ein gleichmäßiger Spulenaufbau wird besonders dann er­reicht, wenn das Verhältnis von Spindeldrehzahl und Chan­gierfrequenz V so geregelt wird, daß im Bereich der Regel­schwankungen der Dezimalen der Windungszahl keine Spiegel­dezimalen bis zu einer maximalen Spiegelordnung SPO vor­handen sind. Der Wert für SPO hängt dabei von der Diffe­renz RS der durch die Regelschwankungen verursachten maxi­malen und minimalen Windungszahl ab. Für diesen Zusammen­hang wurde die nachfolgende Beziehung gefunden:
    SPO = 1.5 / √RS
  • Es zeigt sich, daß Spiegeldezimalen von höherer als der Spiegelordnung 100 dabei weitgehend vernachlässigt werden können.
  • Die rechnerische Ermittlung von Bereichen der Dezimalen der Windungszahl mit ausreichendem Spiegelabstand in die­sem Sinne ist im Vergleich zur Ermittlung der Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang mit sehr viel weniger Aufwand verbunden. Entsprechend weniger aufwendig ist es deshalb auch, nur in solchen Bereichen nach einer optima­len Windungszahl durch Prüfung der Verteilung der Faden­wendeln zu suchen.
  • Bei der Betrachtung der Verteilung der Spiegeldezimalen bis zu einer vorgegebenen Spiegelordnung fällt auf, daß der Abstand zwischen zwei Spiegeldezimalen dann besonders groß ist, wenn eine davon zu einem Spiegel niedriger Ord­nung gehört. Je niedriger diese Spiegelordnung ist, desto größer wird der Abstand. In diesen Bereichen gelingt es deshalb besonders gut, Windungszahlen mit dem geforderten Mindestabstand zu Spiegeldezimalen der Ordnung SPO zu fin­den.
  • Andererseits erhält man mit Windungszahlen, deren Dezima­len nahe bei Spiegeldezimalen niedriger Ordnung liegen, eine sog. Rautenwicklung. Diese Art der Wicklung wird zur Herstellung von Päzisionsspulen aus empfindlichen Fila­mentgarnen bevorzugt. Besonders geeignet sind dafür Spie­geldezimalen der 5. oder 7. Ordnung. Dabei werden die vor­hergehenden Fadenwendeln von den folgenden Wendeln beson­ders gut abgebunden, was am kleinen Spulendurchmesser we­gen der Gefahr von Abschlägern sehr wichtig ist.
  • Charakteristisch für die Rautenwicklung ist, daß die Fa­denwendel nach einem Umlauf der Umkehrpunkte um den Spu­lenumfang - bei einer Raute der 5. Spiegelordnung also nach 5 Doppelhüben - nahe bei der zuvor dort abgelegten Fadenwendel liegt.
  • Besonders durch die Beschränkung der Schwankungsbreite S(25) ist im Normalfall ein ausreichender Abstand zu der vorher dort abgelegten Wendel gegeben. Bei bändchenförmi­gem oder auch sehr grobem Garn kann es am kleinen Spulen­durchmesser trotzdem vorkommen, daß sich unter Berücksich­tigung der Regelschwankungen zwei derartige Wendeln über­ lappen. Dies kann sich für den Spulenaufbau nachteilig auswirken und muß durch Wahl eines größeren Abstandes ver­hindert werden.
  • Bei der Herstellung von Spulen in Stufenpräzisionswicklung kann die Umschaltung von einer Windungszahl zur nächsten z.B. durch den Bereich des zulässigen Steigungswinkels vorgegeben werden. Mit zunehmendem Spulendurchmesser er­hält man dann eine zunehmende Dicke der Schichten gleicher Windungszahl. Dies kann den Spulenaufbau und -Ablauf nach­teilig beeinflussen. Deshalb wird vorgeschlagen, die Win­dungszahlen so abzustufen, daß die Dicke der Schichten mit gleichen Windungszahlen einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
  • Je nachdem, ob die ausgewählte Dezimale der Windungszahl geringfügig größer oder kleiner als die naheliegende Spie­geldezimale z.B. der 5. Ordnung ist, wird die nach z.B. 5 Changierperioden abgelegte Fadenwendel in Spulendrehrich­tung nach oder vor der vorher dort abgelegten Fadenwendel liegen. Dies kann die effektiv bewickelte Spulenlänge be­einflussen. Es ist deshalb zweckmäßig, für den Spulenauf­bau die Windungszahlen so zu wählen, daß die nachfolgenden Fadenwendeln relativ zur vorher dort abgelegten Wendel immer im selben Sinne der Spulendrehrichtung liegen.
  • Nach dem Stand der Technik kann zur Herstellung von Kreuz­spulen in Stufenpräzisionswicklung eine auch für wechseln­de Spulendurchmesser und Steigungswinkel ausreichend große Reihe von Werten für die Regelung des Changierantriebs im Verhältnis V zur Spulendrehzahl, die im geschilderten Sin­ne zu günstigen Dezimalen der Windungszahl und damit zu einem guten Spulenaufbau führen, z.B. als fest program­mierter, austauschbarer Datenspeicher vorgegeben werden. Aus dieser Reihe muß das erste zur Anwendung kommende Ver­hältnis entsprechend dem gewünschten Steigungswinkel und dem Hülsendurchmesser ausgesucht werden. Die weiteren Stu fen der Reihe werden jeweils nach dem Erreichen vorgegebe­ner Werte,z.B. der Drehzahl des Changierantriebs, umge­schaltet.
  • Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß die vorgegebene Reihe der Übersetzungsverhältnisse, z.B. in­folge einer Anderung des Steigungswinkels, nicht mehr alle genannten Parameter, die die Qualität der Windungszahl beeinflussen, optimal berücksichtigen kann.
  • Günstiger ist es deshalb, wenn die Abstufung der Verhält­nisse V zur Regelung des Changierantriebs in Abhängigkeit von der Spulendrehzahl für jedes Spulproblem individuell berechnet und der einzelnen Spulstelle in einem veränder­baren, flüchtigen Datenspeicher zur Verfügung steht.
  • Die angegebenen Bedingungen für die Festlegung günstiger Windungszahlen bzw. von Verhältnissen V, die zu günstigen Windungszahlen führen, sind sehr gut dazu geeignet, ein entsprechendes Rechnerprogramm zu entwicklen. Mit diesem kann auf einfache Weise eine Folge von Verhältnissen V zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spule festgelegt wer­den.
  • Dazu wird zunächst in der Nähe des für den gewünschten Steigungswinkel benötigten Verhältnisses V ein möglichst großer Bereich für die Dezimale der Windungszahl mit aus­reichendem Abstand von Spiegeldezimalen SPO-ter Ordnung gesucht. In einer Simulationsrechnung wird die dem größt­möglichen Verhältnis V entsprechende Windungszahl auf die Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang in einer senk­recht zur Spulenachse gelegten Ebene geprüft. V wird dann in der letzten vorgesehenen Dekade so lange um jeweils eine Einheit verringert, bis S(100) bzw. S(25) innerhalb der festgelegten Grenzen liegen. Auf diese Weise werden alle für die Spulreise benötigten Verhältnisse V festge­legt.
  • Mit diesem Verfahren ist es in kurzer Zeit möglich, auch für sehr viele Stufen einer Stufenpräzisionswicklung opti­male Werte für die Übersetzung V, bzw. die Windungszahlen festzulegen. Mit der dafür benötigten, nicht sehr aufwen­digen Rechnereinheit kann diese Reihe individuell für je­des Spulproblem festgelegt und in einem veränderbaren, flüchtigen Speicher für jede Spulstelle bereitgestellt werden, wenn der Rechner mit der Spulstelle direkt gekop­pelt ist.
  • Dies hat den Vorteil, daß auf austauschbare Datenspeicher mit fest vorgegebenen Werten verzichtet werden kann und für jedes Spulproblem kurzfristig wirklich optimale Bedin­gungen eingestellt werden können.
  • Die Spuleinrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kreuzspulen in Stufenpräzisionswicklung und zur Durchfüh­rung des Verfahrens ist in Fig.1 dargestellt. Die Spulein­richtung besteht aus einer längs des Mantels der Kreuzspu­le changierend angetriebenen Fadenführeinrichtung (1) und einem Spulenantrieb (2). Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, ob diese aus einem changierenden Fadenführer oder aus gegensinnig rotierenden Fadenleitelementen be­steht und ob sie von einem eigenen Motor oder über eine regelbare Verbindung von der Spule aus angetrieben wird. Weiter ist es unerheblich, ob der Spulenantrieb auf die Spulenachse wirkt oder diese an ihrem Umfang, ob mit wech­selnder oder konstanter Umfangsgeschwindigkeit, angetrie­ben wird.
  • Weiter besteht die Spuleinrichtung aus einem Regler (3), dessen Ausgang mit dem Antrieb (4) der Fadenführeinrich­tung (1) gekoppelt ist sowie aus Inkrementalgebern (5) und (6) zur Erfassung der Drehzahlen der Kreuzspule (7) und des Antriebs (4) für die Fadenführeinrichtung (1). Der Regler (3) regelt die Drehzahl des Antriebs (4) der Faden­führeinrichtung (1) so, daß das Übersetzungsverhältnis V von dessen Drehzahl zur Drehzahl der Kreuzspule (7) einem von einem Datenspeicher (8) vorgegebenen Verhältnis ent­spricht. In dem Datenspeicher (8) ist die Reihe der für die Spulreise benötigten Übersetzungsverhältnisse gespei­chert, wobei jedesmal beim Erreichen vorbestimmter Be5 - triebsbedingungen, z.B. einer minimalen Drehzahl des Antriebs (4) der Fadenführeinrichtung (1) das nächste Übersetzungs­verhältnis geschaltet wird.
  • Die erfindungsgemäße Spuleinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß als Datenspeicher (8) ein veränderbarer, flüchti­ger Speicher verwendet wird, der von einem integrierten Rechner (9), der mit einer Eingabeeinheit (10) zur Eingabe der Spulbedingungen ausgestattet ist, mit der Reihe der für die Spulreise benötigten Übersetzungsverhältnisse ge­laden wird. Diese Reihe wird vom Rechner (9) nach vorgege­benem Programm zur Ermittlung der erfindungsgemäß opti­mierten Folge von Übersetzungsverhältnissen aus den einge­gebenen Spulbedingungen erstellt.
  • Häufig sind mehrere Spulstellen in einer Spulmaschine zu­sammengefaßt. Diese können von nur einem Rechner der obi­gen Art versorgt werden. Der Rechneraufwand läßt sich da­durch weiter reduzieren.
  • Mit dem nachfolgenden Beispiel soll die Ermittlung eines günstigen Übersetzungsverhältnisses V für die Steuerung des Fadenführerantriebs in Abhängigkeit der Spulendrehzahl näher erläutert werden:
  • Der minimale Steigungswinkel beim Umschalten auf ein neues Übersetzungsverhältnis beträgt 11.85°, der Fadenführerhub 150 mm und der Spulendurchmesser im Umschaltzeitpunkt 84.2 mm. Der Fadenführer wird über eine Kehrgewindewelle mit der Gangzahl 5 Umdrehungen/Doppelhub angetrieben. Die Amplitude der Regelschwankungen betrage 0.2‰.
  • Aus Steigungswinkel, Hub und Spulendurchmesser errechnet sich eine Windungszahl von 5.40516. Die optimierte Win­ dungszahl soll deshalb eine Rautenwicklung in der Nähe der Spiegeldezimalen 0.4 (2/5) sein. Die Fadenwendeln sollen in der Raute in Richtung der Spulendrehung liegen, d.h., daß die Dezimale der Windungszahl > 0.4 sein soll.
  • Die infolge der Regelschwankungen sich einstellende Diffe­renz zwischen höchster und niedrigster Windungszahl er­rechnet sich dann zu:
    RS = 5.4 mal (1.0002 - 0.9998) = 0.00216
  • Damit erhält man:
    SPO = 1.5 / √0.00216 = 33
  • Die nächstliegenden Spiegeldezimalen bis zur 33. Ordnung sind 2/5 = 0.4 und 13/32 = 0.40625. Damit beträgt der Be­reich der Windungszahlen, der diese Spiegeldezimalen bei den vorgegebenen Regelschwankungen nicht berührt:
    W₁ = 5.4 + RS/2 = 5.400108
    W₂ = 5.40625 - RS/2 = 5.40517
  • Folgende Spiegeldezimalen bis zur 100. Ordnung liegen in diesem Bereich:
    Spiegel- Spiegel-
    Dezimale Ordnung Dezimale Ordnung
    0.400000 5 0.403846 52
    0.402062 97 0.404040 99
    0.402174 92 0.404255 47
    0.402299 87 0.404494 89
    0.402439 82 0.404762 42
    0.402597 77 0.405063 79
    0.402778 72 0.405405 37
    0.402985 67
    0.403226 62
    0.403509 57
  • Ist der Abstand zwischen der Rautendezimale und der nächstliegenden Spiegeldezimale größer als RS, läßt sich eine mittlere Windungszahl bestimmen, die im Bereich ihrer Regelschwankungen keine Spiegeldezimalen bis zur 100. Ordnung berührt. Damit erhält man besonders bezüglich s(100) eine sehr gute Verteilung der Fadenwendeln.
  • Allerdings wird dann auch der Abstand der einander in der Raute folgenden Fadenwendeln sehr gering. Dies kann er­wünscht sein, wenn man eine hohe Packungsdichte der Spule anstrebt. Bei mit hohen Geschwindigkeiten hergestellten Spulen kann es aber zu schädlichen Überspulungen kommen. Besser ist es dann, den Wendelabstand, ähnlich wie bei größerem RS, zu erhöhen.
  • Mit zunehmendem Abstand der Windungszahl von der Rautende­zimale werden innerhalb der Regelschwankungen auch Spie­geldezimalen niedrigerer Ordnung berührt. Abweichungen in der Symmetrie wirken sich dann zwangsläufig stärker aus. Bei einem Mittelwert der Windungszahl von weniger als 5.403 werden Spiegel von niedrigerer als 52. Ordnung nicht mehr berührt. Andererseits ist in diesem Bereich der Wen­delabstand mit etwa 4 mm schon ausreichend groß, sodaß man in diesem Bereich mit guten Spuleneigenschaften rechnen kann.
  • Mit einem Übersetzungsverhältnis V = 0.9254 erhält man die Windungszahl 5.403069, die nach diesen Überlegungen zu einer guten Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang führen müßte. Die Simulationsrechnung ergibt bei sinus­förmiger Modulation der Windungszahl bei einer Amplitude von 0.2‰ und einer Periode von 50 Doppelhüben bei dieser Windungszahl Werte für S(100) von 8 und für S(25) von ebenfalls 8. Die Simulationsrechnung bestätigt damit die anderen Überlegungen.
  • In einem Spulversuch führt diese Windungszahl zu einwand­freiem Spulenaufbau und Spulenablauf.
  • In einem weiteren Beispiel ist nachfolgend die Abstufung der Windungszahlen für eine Spule in Stufenpräzisionswick­lung angegeben, bei der die Schichtdicke der einzelnen Stufen konstant ist:
    STUFENPRÄZISIONSWICKLUNG
    Steigungswinkel der Fadenwendeln 11,00 Grad
    Spulenumfangsgeschwindigkeit 800 m/min
    Gangzahl der Kehrgewindewelle 5
    Changierhub 150 mm
    Hülsendurchmesser 84 mm
    Maximaler Spulendurchmesser 250 mm
    Amplitude der Regelschwankungen +/-0,20 %o
    Periode der Regelschwankungen 50 Doppelhübe
    Anzahl Dekaden für Eingabe von V 5
    Garndurchmesser 1,00 mm
    Minimaler Steigungswinkel 9,85 Grad
    Schaltdrehzahl der Kehrgewindewelle 2316 Upm
    Minimale Doppelhubzahl 463 DH/min
    Maximale Doppelhubzahl 518 DH/min
    Berechnete Weret Nach Schaltsprung
    Windungszahl n-Spule d-Spule DH n-KGW n-KGW/n-Spule s(100) s( 25 )
    6.202704 3032 84.0 489 2443.7 0.8061 6 7
    5.403069 2709 94.0 501 2506.9 0.9254 8 8
    4.859086 2449 104.0 504 2519.5 1.0290 8 8
    4.601933 2234 114.0 485 2427.0 1.0865 7 7
    4.201681 2054 124.0 489 2443.8 1.1900 6 9
    3.858322 1900 134.0 493 2462.7 1.2959 6 7
    3.601268 1768 144.0 491 2455.2 1.3884 6 10
    3.401361 1654 154.0 486 2430.7 1.4700 4 8
    3.201229 1553 164.0 485 2425.2 1.5619 8 9
    3.036376 1463 174.0 482 2409.9 1.6467 8 7
    2.858123 1384 184.0 484 2421.1 1.7494 4 9
    2.715178 1313 194.0 483 2417.2 1.8415 5 8
    2.600916 1248 204.0 480 2399.7 1.9224 6 9
    2.455313 1190 214.0 485 2423.2 2.0364 6 6
    2.401306 1137 224.0 473 2367.1 2.0822 5 9
    2.286446 1088 234.0 476 2379.8 2.1868 6 8
    2.200898 1044 244.0 474 2370.9 2.2718 5 9
    n-Spule = Spulendrehzahl/min
    d-Spule = Spulendurchmesser
    DH = Doppelhübe/min
    n-KGW = Drehzahl Kehrgeww.
    n-KGW/n-Spule = Drehzahlverhältnis V

Claims (11)

1. Mit Garn, Draht, Bändchen oder dergleichen bewickel­te Kreuzspule in Präzisions- oder Stufenpräzisions­wicklung mit um einen Mittelwert geringfügig schwan­kender(n) Windungszahl(en), dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Regelschwankungen der jeweiligen Windungszahl keine Spiegelwindungszahlen bis zu SPO-ter Ordnung anzutreffen sind, wobei SPO gleich 1.5 geteilt durch die Quadratwurzel der Differenz von größter und kleinster Windungszahl im Schwan­kungsbereich ist.
2. Kreuzspule nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Unterteilung des Spulenumfangs in 100 gleichgroße Umfangsabschnitte, einem Schnitt senk­recht zur Spulenachse, einer Auszählung der Anzahl der Fadenenden in einem Umfangsabschnitt sich eine Differenz zwischen maximaler und minimaler Anzahl der in einer Changierrichtung abgelegten Fäden bei einer Berücksichtigung von 2000 aufeinanderfolgenden Changierperioden ergibt, die zu keiner Zeit größer als 15, vorzugsweise größer als 8 ist.
3. Kreuzspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Anzahl der in einer Changier­richtung je Umfangsabschnitt abgelegten Fäden bei der Berücksichtigung von 2000 einander folgenden Changierperioden und einer Unterteilung des Spulen­umfangs in 25 gleich große Teile zu keiner Zeit größer als 20, vorzugsweise größer als 10 ist.
4. Kreuzspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen eine Rauten­wicklung (Rautenwindungszahl) ergeben.
5. Kreuzspule in Stufenpräzisionswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zur nächsten Spiegelwindungszahl durch alle Stufen hindurch gleiche Vorzeichen hat.
6. Kreuzspule in Stufenpräzisionswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der mit gleichem Mittelwert der Windungs­zahl gebildeten Garnschichten nach Erreichen eines vorgegebenen maximalen Wertes über die Spulreise etwa konstant bleibt.
7. Verfahren zum Aufwickeln eines Garnes, Drahtes, Bändchens oder dergleichen auf eine antreibbare Spu­le mittels eines längs des Mantels der Spule chan­gierenden, antreibbaren Fadenführers in Präzisions- oder Stufenpräzisionswicklung zur Herstellung der Spulen nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Fadenfüh­rerantriebs im vorgegebenen Verhältnis V zur Spulen­drehzahl so gesteuert wird, daß die damit einge­stellte jeweilige Windungszahl unter Berücksichti­gung von deren Regelschwankungen eine Verteilung der Fadenwendeln am Spulenumfang in einer senkrecht zur Spulenachse gelegten Ebene ergibt, bei der die Dif­ferenz der Anzahl der in einer Changierrichtung je Umfangsabschnitt abgelegten Fadenwendeln bei der Berücksichsichtigung von 2000 einander folgenden Changierperioden und einer Unterteilung des Spulen­umfangs in 100 gleich große Teile zu keiner Zeit größer als 15, vorzugsweise größer als 8 ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Fadenführerantriebs im vorgege­benen Verhältnis V zur Spulendrehzahl so gesteuert wird, daß die Differenz der Anzahl der in einer Changierrichtung je Umfangsabschnitt abgelegten Fa­denwendeln bei der Berücksichtigung von 2000 ein­ander folgenden Changierperioden und einer Unter­teilung des Spulenumfangs in 25 gleich große Teile zu keiner Zeit größer als 20, vorzugsweise größer als 10 ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse V zur Steuerung der Drehzahl des Fadenführerantriebs in Abhängigkeit der Spulendrehzahl mittels eines Rechners in der Weise ermittelt werden, daß in der Nähe der durch Steigungswinkel, Changierhub und aktuellen Spulen­durchmesser festgelegten Windungszahl zunächst ein Bereich der Windungszahlen ermittelt wird, der keine Spiegelwindungszahlen bis zu SPO-ter Spiegelordnung enthält, in diesem Bereich dann durch Simulation unter Berücksichtigung der Regelschwankungen z.B. in Form einer Sinusfunktion die Verteilung der Faden­wendeln am Spulenumfang bei in kleinstmöglichen Schritten verändertem Wert von V ermittelt und ein Verhältnis V ausgewählt wird, das die Ansprüche 2 und 3 befriedigt.
10. Spuleinrichtung zur Herstellung von Kreuzspulen in Stufenpräzisionswicklung nach den Ansprüchen 1 bis 6 und zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü­chen 7 bis 9 mittels einer längs des Mantels der angetriebenen Kreuzspule (7) changierend angetrie­benen Fadenführeinrichtung (1) und einem Regler (3), dessen Ausgang mit dem Antrieb (4) der Fadenführein­richtung gekoppelt ist sowie mit Inkrementalgebern (5) und (6), zur Erfassung der Drehzahlen des An­triebs (4) der Fadenführeinrichtung (1) und der Kreuzspule (7), wobei der Regler (3) die Drehzahl des Antriebs (4) der Fadenführeinrichtung (1) so regelt, daß das Übersetzungsverhältnis V dieser Drehzahl zur Drehzahl der Kreuzspule einem in einem Datenspeicher (8) vorgegebenen Verhältnis V ent­spricht, wobei das Verhältnis V beim Erreichen einer bestimmten Betriebsbedingung, z.B. eines minimalen Wertes der Drehzahl des Antriebs (4) der Fadenführ­einrichtung (1) auf ein nächstes Verhältnis V einer in dem Datenspeicher (8) abgelegten Reihe von Ver­hältnissen V gewechselt werden kann, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Datenspeicher (8) ein flüchtiger Speicher ist und ein integrierter Rechner (9), mit einer Eingabeeinheit (10) zur Eingabe der Spulbe­dingungen, der nach vorgegebenem Rechenprogramm die Folge der Übersetzungsverhältnisse V errechnet und diese in dem flüchtigen Datenspeicher (8) ablegt.
11. Spuleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­zeichnet, daß diese aus mehreren, gleichartigen Spulstellen besteht und ein zentraler Rechner die Speicher der einzelnen Spulstellen mit der Reihe der Übersetzungsverhältnisse V versorgt.
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