EP0986511A1 - Verfahren zum aufwickeln eines fadens - Google Patents

Verfahren zum aufwickeln eines fadens

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EP0986511A1
EP0986511A1 EP99916861A EP99916861A EP0986511A1 EP 0986511 A1 EP0986511 A1 EP 0986511A1 EP 99916861 A EP99916861 A EP 99916861A EP 99916861 A EP99916861 A EP 99916861A EP 0986511 A1 EP0986511 A1 EP 0986511A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
traversing
bobbin
thread guide
speed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99916861A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Bartkowiak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barmag AG, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Publication of EP0986511A1 publication Critical patent/EP0986511A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
    • B65H2511/20—Location in space
    • B65H2511/22—Distance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
    • B65H2511/20—Location in space
    • B65H2511/22—Distance
    • B65H2511/222—Stroke
    • 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 method for winding a continuously running thread into a bobbin according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 13
  • the thread When traversing, the thread is deposited according to a speed function of the traversing thread guide.
  • This speed function is characterized by three sections.Firstly, the thread guide must be accelerated from the reversal point to a guiding speed.The distance that the thread guide travels until he has reached the desired guiding speed is defined as the reversing distance
  • the thread guide is then moved at the guide speed to the opposite end of the traversing stroke. The distance covered is referred to here as the linear path.
  • the thread guide is decelerated out of the guide speed in such a way that it has zero speed at the opposite reversal point.
  • the speed passed during the delay phase Distance is also defined as a reversal distance.
  • the two reversal points thus result in the defined length of the traversing stroke by adding these Three sections
  • the reversal distance of the thread guide is essentially determined by the set acceleration or deceleration of the thread guide.
  • the method according to the invention now uses exactly the acceleration or deceleration of the thread guide to influence the thread deposit.This is done by controlling the acceleration and deceleration in such a way that the lengths of the Continuously lengthening reversal distances with increasing spool diameter of the bobbin This ensures that the mass accumulation becomes smaller with increasing spool diameter in the edge area and thus no bulge-like bobbin edges occur The shorter the reversal distance, the lower the mass accumulation. However, the thread placement within the reversal distance remains stable, since on the circumference a - 3 -
  • a minimum length of the reversal path is set for each spool diameter, in which a fixed thread position on the spool surface is ensured. This allows the mass accumulation in the reversal paths to be minimized during the entire winding travel.
  • This method variant is based on the knowledge that the thread can be deposited on the bobbin surface within the reversing distance with a minimum radius without the thread slipping on the bobbin surface
  • the method variant from claim 3 is particularly advantageous in order to continuously determine the minimum length of the reversal path.
  • the minimum radius of curvature is the quotient between the bobbin diameter and the Double the coefficient of friction of the bobbin surface can be calculated
  • the coefficient of friction of the bobbin surface for textile threads is in the range of 0.2 to 0.6.For example, with a bobbin diameter of 200 mm, a minimum radius of curvature of the thread deposit within the reversing distance of 167 to 500 mm was obtained
  • the minimum length of the reversing path is continuously calculated by means of a control device and converted into control signals for controlling the acceleration and deceleration of the traversing thread guide
  • the coil diameter is continuously recorded and the control unit is specified for calculating the minimum length of the reversal distance. Since the coefficient of friction of the coil surface is essentially from - 4 -
  • control unit which is formed, for example, by a microprocessor, continuously calculates the minimum length of the Reversal distance off The calculated value is then immediately converted into control signals in order to control a drive of the traversing thread guide accordingly
  • the method according to the invention can be used both for winding the thread in a wild winding with a constant crossing angle or in a precision winding with changed crossing angles
  • the guiding speed of the traversing thread guide can be changed.This means that a different thread deposit can be generated in each single stroke within a double stroke.An advantageous linkage can also be achieved with a mirror interfering method.As a mirror, the appearance of the bobbin is referred to, in which the winding turns in successive layers Laying pieces of thread in the same direction more or less exactly on top of each other The symptoms of such mirrors are usually avoided by constantly moving the guiding speed or the traversing speed, which is specified as the number of back and forth movements (double stroke) of the traversing thread guide per unit of time, between an upper and lower limit is reduced and enlarged. By combining the changes in the reversal distances and a mirror disturbance, an even better binding of the thread layers in the edge region d he reached the coil
  • the length of the traversing stroke can be changed. This allows the build-up of high to be achieved even with settings with slow accelerations and decelerations
  • the method variant according to claim 11 is particularly suitable for influencing the coil structure within the linear path of the traversing stroke.
  • increasing the guide speed in the linear range without changing the deceleration would automatically lead to an extension of the reversal distance.
  • This also gives you the option of changing the length of the reversing section solely by controlling the guiding speed.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
  • a coil 5 is shown in the upper half of the picture.
  • the coil 5 is wound on a sleeve 6.
  • the sleeve 6 is placed on a winding spindle 7. It is a cylindrical coil 5 wound with a constant crossing angle ⁇ with the end faces 1.
  • the coil 5 could also be a - 6 -
  • the bobbin 5 could be wound on any type of winding, such as wild winding, precision winding or step-precision winding as well as their combinations.
  • the bobbin 5 is by means of one not shown here Friction roller or driven directly by the winding spindle 7
  • Friction roller or driven directly by the winding spindle 7 The incoming thread is then guided shortly before being placed on the bobbin by a traversing thread guide 11 in the direction of movement 8 from the left end of the bobbin to the right end of the bobbin and in the direction of movement 9 from the right end of the bobbin to the left end of the bobbin of the traversing thread guide 11
  • the traversing thread guide could be driven, for example, by a linear drive or a belt drive.
  • the linear drive or the belt drive is connected, for example, to a stepper motor.
  • the movement of the thread guide could then be precisely controlled via a programmable control unit.
  • a thread layer 2 Shown on the bobbin surface 10, which is deposited during a traversing stroke.
  • the traversing stroke H which is equal to the wound length of the bobbin, is limited by the reversal point 3 located at each end.
  • the reversal point 3 is the position in which the thread guide does not If the speed now begins with the traverse stroke on the left side of the bobbin shown in FIG.
  • the thread is first laid within a reversing distance B L with a steadily increasing crossing angle as soon as the thread guide is accelerated to a guiding speed which is necessary for laying the thread
  • the thread is deposited on the bobbin surface with a constant crossing angle ⁇ .
  • This distance is referred to herein as linear path L.
  • the traversing thread guide 11 is decelerated in such a way that it again has the speed 0 at the reversal point 3 B R the thread is laid with a steadily decreasing crossing angle ⁇ .
  • the bobbin edges formed on the traversing stroke ends essentially depend on the thread deposit within the reverse path B depend
  • the reversal distances B are determined exclusively by the acceleration and deceleration of the traversing thread guide.
  • the thread position within the reversing path is directly related to the deceleration and acceleration of the traversing thread guide.
  • the thread positions in the reversing paths are defined by a radius of curvature p
  • a thread layer 2 is shown in FIG. 2 on the bobbin surface 10 at the right reversal area of a bobbin.
  • the abscissa of a diagram is placed by the reversal point 3.
  • the abscissa represents the length of the traversing stroke H shows the circumferential direction of the spool
  • the circumferential path u * t is entered on this.
  • u is the circumferential speed and t is the time.
  • the reversal point 3 denotes the end of the respective traversing stroke and is denoted by Ho in FIG. 2.
  • Ho The thread position 2 within the reversal path B is defined by the radius of curvature p
  • the crossing angle ⁇ is entered.
  • the traversing thread guide is thus guided with the guiding speed until the beginning of the reversing path.
  • the traversing thread guide begins to decelerate to to reversal point 3
  • the traversing thread guide is accelerated
  • a relationship between the radius of curvature p of the thread layer, the crossing angle ⁇ and the reverse path B can be derived from the arrangement shown in FIG.
  • the reversal distance B can be derived from the equation
  • D is the coil diameter and ⁇ is the coefficient of friction of the coil surface.
  • This calculation can be carried out continuously, for example, by the control unit of a stepping motor which drives the traversing thread guide.
  • the control unit generates control signals from the determined minimum length of the reversing path in order to control the stepper motor.
  • the traversing thread guide is thus impressed with a deceleration and an acceleration which lead to a minimum radius of curvature and thus to a minimum length of the reverse path.
  • the thread length stored per unit of time is thus reduced to a minimum.
  • the method according to the invention thus enables a thread to be wound into a bobbin with a more uniform mass distribution on the bobbin surface, regardless of breathing.
  • breathing ie a change in the traversing stroke
  • 3 shows an exemplary embodiment of a device for using the method according to the invention.
  • the traversing thread guide 11 is moved back and forth within a traversing stroke H by means of a belt drive 30.
  • the belt drive 30 is formed by the pulleys 26, 27 and 24.
  • the traversing thread guide 11 is attached to a belt 12 which wraps around the pulleys 26, 27 and 24 and is thereby moved back and forth between the pulleys 26 and 26.
  • the pulley 26 is rotatably mounted on an axle 29
  • the pulley 27 is rotatably mounted on the axle 28
  • the pulley 24 is connected to a drive shaft 25 which is driven in both directions by means of an electric motor 23, for example a stepping motor.
  • the electric motor 23 is controlled by a control device 19.
  • the control device 19 is connected to a control unit 13
  • a winding spindle 7 is arranged below the belt drive, on which the sleeve 6 is fastened.
  • the coil 5 is wound.
  • the speed of the winding spindle 7 is detected by means of a speed sensor 22 and the control unit 13 is given up.
  • the ratio between the traversing speed and the peripheral speed of the coil can be set. Since the winding spindle 7 belongs to a winding device which drives the coil 5 at a constant peripheral speed, the respective wound diameter of the coil can be calculated from the rotational speed. This calculation is carried out within the control unit 13.
  • the control unit 13 has a data input and a data memory in order to record the friction values of the coil surface and the crossing angle of the coil winding. On the basis of the stored data and the continuously measured speed, the control unit 13 can continuously calculate the minimum length of the reversal paths at the traversing stroke ends The control unit converts values into control signals and supplies them to the control device 19. The control device 19 controls the electric motor 23 accordingly, so that the traversing thread guide 11 with an acceleration or - 10 -
  • Delay is applied, which ensures compliance with the minimum length of the return path.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens zu einer auf einer Hülse (6) gebildeten Spule (5). Hierbei wird der Faden mittels eines Fadenführers (11) innerhalb eines Changierhubes (H) hin- und hergeführt und mit einem Kreuzungswinkel auf der Spule (5) abgelegt. Der Changierfadenführer (11) wird zur Umkehr an den Enden des Changierhubes jeweils innerhalb einer Umkehrstrecke (B) durch eine endliche Verzögerung von einer Führungsgeschwindigkeit abgebremst und durch eine endliche Beschleunigung wieder auf die Führungsgeschwindigkeit beschleunigt. Die Beschleunigung und die Verzögerung des Changierfadenführers werden nun derart gesteuert, daß sich die Länge der Umkehrstrecke mit wachsendem Spulendurchmesser der Spule vergrößert.

Description

- 1 -
Nerfahren zum Aufwickeln eines Fadens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulau- fenden Fadens zu einer Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13
Beim Aufwickeln des Fadens zu einer Spule werden stets ein stabiler Spulenauf- bau, eine möglichst konstante Packungsdichte sowie gute Ablaufeigenschaften bei einer spateren Weiterverarbeitung angestrebt Dabei können die Stirnflachen derartiger Spulen in einer Νormalebene liegen, so daß sich zylindrische Spulen ergeben, oder relativ zu dieser Νormalebene geneigt sein, so daß eine bikonische Spule entsteht Beim Aufwickeln der Spulen tritt das Problem auf, daß aufgrund der Fadenumkehr an den Spulenkanten eine Massenanhaufung auftritt, die zu harten Spulenkanten oder zu einer wulstartigen Spulenkante fuhrt
Aus der EP 0 453 622 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei welchem der Changierfadenfuhrer im Umkehrbereich eine relativ hohe Verzögerung und Beschleunigung ausfuhrt Hieraus resultiert eine Undefinierte Fadenablage im Umkehrbereich Bei zu hohen Verzogerungen und Beschleunigungen treten rutschende Fadenlagen am Spulenkantenbereich auf, die zu einem Undefinierten Spulenkantenaufbau fuhren Werden dagegen die Verzögerung und die Beschleunigung des Changierfadenfuhrers zu langsam ausgeführt, so tritt eine relativ große Massenanhaufung an den Spulenkanten auf
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens zu einer Spule zu schaffen, bei welchem eine Fadenablage im Kantenbereich mit minimaler Massenanhaufung erfolgt - 2 -
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelost Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un- teranspruchen definiert
Beim Changieren erfolgt die Fadenablage nach einer Geschwindigkeitsfunktion des Changierfadenfuhrers Diese Geschwindigkeitsfunktion ist durch drei Abschnitte gekennzeichnet Zunächst muß der Fadenfuhrer ausgehend vom Umkehrpunkt auf eine Fuhrungsgeschwindigkeit beschleunigt werden Die Strecke, die der Fadenfuhrer zurücklegt, bis er die gewünschte Fuhrungsgeschwindigkeit erreicht hat, ist als die Umkehrstrecke definiert Der Fadenfuhrer wird sodann mit der Fuhrungsgeschwindigkeit bis zum gegenüberliegenden Changierhubende bewegt Die zurückgelegte Strecke wird hierbei als Linearstrecke bezeichnet An dem gegenüberliegenden Ende wird der Fadenfuhrer aus der Fuhrungsgeschwin- digkeit heraus derart verzögert, daß er im gegenüberliegenden Umkehrpunkt die Geschwindigkeit Null aufweist Die wahrend der Verzogerungsphase durchlaufene Strecke ist ebenfalls als Umkehrstrecke definiert Somit ergibt sich durch die beiden Umkehrpunkte die definierte Lange des Changierhubs durch Addition dieser drei Teilstrecken Die Umkehrstrecke des Fadenfuhrers wird im wesentlichen durch die eingestellte Beschleunigung bzw Verzögerung des Fadenfuhrers bestimmt Das erfindungsgemaße Verfahren nutzt nun genau die Beschleunigung bzw Verzögerung des Fadenfuhrers, um die Fadenablage zu beeinflussen Hierzu werden die Beschleunigung und Verzögerung derart gesteuert, daß sich die Langen der Umkehrstrecken mit wachsendem Spulendurchmesser der Spule laufend verlangern Damit wird erreicht, daß die Massenanhaufung mit wachsendem Spulendurchmesser im Kantenbereich geringer wird und somit keine wulstartigen Spulenkanten entstehen Die Massenanhaufung in Fadenumkehr entsteht dadurch, daß durch die veränderte Geschwindigkeit des Changierfadenfuhrers eine größere Fadenmasse pro Zeiteinheit auf der Spulenoberflache abgelegt werden muß Je kurzer die Umkehrstrecke ist, desto geringer ist die Massenanhaufung Die Fadenablage innerhalb der Umkehrstrecke bleibt jedoch stabil, da auf dem Umfang ei- - 3 -
nes Zylinders mit größerem Durchmesser eine Fadenumkehr mit größerem Radius notig ist
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zu jedem Spulendurchmesser eine Mindestlange der Umkehrstrecke eingestellt, bei welchem eine feste Fadenlage auf der Spulenoberflache gewahrleistet ist Damit laßt sich wahrend der gesamten Spulreise die Massenanhaufung in den Umkehrstrek- ken minimieren Dieser Verfahrensvariante liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Faden auf der Spulenoberflache innerhalb der Umkehrstrecke mit einem minima- len Radius abgelegt werden kann, ohne daß der Faden auf der Spulenoberflache verrutscht
Da die Mindestlange der Umkehrstrecke im wesentlichen durch den minimalen Krümmungsradius der Fadenlage und dem jeweiligen Kreuzungswinkel abhangt, ist die Verfahrensvariante aus Anspruch 3 besonders von Vorteil, um die Mindestlange der Umkehrstrecke laufend zu ermitteln Hierbei ist der minimale Krümmungsradius durch den Quotienten zwischen dem Spulenduchmesser und dem Doppelten eines Reibwertes der Spulenoberflache berechenbar Der Reibwert der Spulenoberflache liegt für textile Faden im Bereich von 0,2 bis 0,6 Damit wurde sich beispielsweise bei einem Spulendurchmesser von 200 mm ein minimaler Krümmungsradius der Fadenablage innerhalb der Umkehrstrecke von 167 bis 500 mm ergeben
Um eine hohe Flexibilität beim Aufwickeln des Fadens zu erreichen, wird die Mindestlange der Umkehrstrecke mittels einer Steuereinrichtung laufend berechnet und in Steuersignale zur Steuerung der Beschleunigung und der Verzögerung des Changierfadenfuhrers überführt
Hierbei ist besonders von Vorteil, wenn der Spulendurchmesser laufend erfaßt wird und der Steuereinheit zur Berechnung der Mindestlange der Umkehrstrecke vorgegeben wird Da der Reibwert der Spulenoberflache im wesentlichen vom - 4 -
Fadentyp und dem Changierprogramm abhangt, laßt sich dieser als Wert in der Steuereinheit hinterlegen Ebenso ist der gewicklete Kreuzungswinkel des Fadens durch das Changierprogramm bekennt und in der Steuereinheit hinterlegt Die Steuereinheit, die beispielsweise durch einen Mikroprozessor gebildet wird, führt so laufend eine Berechnung der Mindestlange der Umkehrstrecke aus Der errechnete Wert wird sodann unmittelbar in Steuersignale umgewandelt, um einen Antrieb des Changierfadenfuhrers entsprechend zu steuern
Das erfindungsgemaße Verfahren ist sowohl für das Aufwickeln des Fadens in wilder Wicklung mit konstantem Kreuzungswinkel oder in Prazisionswicklung mit veränderten Kreuzungswinkeln anwendbar
Bei einer weiteren vorteilhaften Modifikation ist die Fuhrungsgeschwindigkeit des Changierfadenfuhrers veränderbar So kann innerhalb eines Doppelhubes eine unterschiedliche Fadenablage in jedem Einzelhub erzeugt werden Desweiteren kann eine vorteilhafte Verknüpfung mit einem Spiegelstorverfahren erreicht werden Als Spiegel wird die Erscheinung der Spule bezeichnet, bei der sich in aufeinanderfolgenden Wicklungslagen des Fadens gleichgerichtete Fadenstucke mehr oder weniger genau aufeinanderlegen Die Symptome derartiger Spiegel werden üblicherweise dadurch vermieden, daß die Fuhrungsgeschwindigkeit bzw die Changiergeschwindigkeit, die als Anzahl der Hin- und Herbewegungen (Doppelhube) des Changierfadenfuhrers pro Zeiteinheit angegeben wird, beispielsweise zwischen einer Ober- und Untergrenze standig verkleinert und vergrößert wird Durch das Zusammenspielen der Änderungen der Umkehrstrecken und einer Spiegelstorung wird eine noch bessere Abbindung der Fadenlagen im Kantenbereich der Spule erreicht
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante gemäß Anspruch 10 ist die
Lange des Changierhubes veränderbar Dadurch laßt sich auch bei Einstellungen mit langsamen Beschleunigungen und Verzogerungen der Aufbau von hohen
Kanten vermeiden Hierbei ist jede Form der Atmung in Kombination zur Veran- derung der Umkehrstrecke möglich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die durch die Atmung bewirkte Fadenzugkraftänderung im wesentlichen kompensiert werden kann. Bei der Aufwicklung einer Spule kommt es besonders darauf an, daß eine gleichmäßige Zugkraft über die Fadenlänge und über die Länge der Spule anliegt. Dadurch werden ebenfalls die Ablaufeigenschaften der Spule verbessert.
Die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 11 ist besonders geeignet, um den Spulenaufbau innerhalb der Linearstrecke des Changierhubes zu beeinflussen. Jedoch würde eine Erhöhung der Führungsgeschwindigkeit im Linearbereich ohne Ver- änderung der Verzögerung automatisch zu einer Verlängerung der Umkehrstrecke führen. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, die Länge der Umkehrstrecke allein durch die Steuerung der Fuhrungsgeschwindigkeit zu verändern.
Anhand der folgenden beigefügten Zeichnungen werden das Verfahren sowie die weiteren vorteilhaften Verfahrensvarianten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Fadenablage auf einer Spule während eines Changierhubes;
Fig. 2 eine Fadenablage auf der Spulenoberfläche im Umkehrbereich;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Fadenablage auf einer Spule während eines Changierhubes gezeigt. In der oberen Hälfte des Bildes ist eine Spule 5 dargestellt. Die Spule 5 wird auf eine Hülse 6 gewickelt. Die Hülse 6 ist hierzu auf eine Spulspindel 7 gesteckt. Es handelt sich hierbei um eine mit konstantem Kreuzungswinkel α gewickelte zylindrische Spule 5 mit den Stirnflächen 1. Die Spule 5 könnte jedoch auch eine - 6 -
bikonische Form oder jede beliebige Form aufweisen Die Spule 5 konnte dabei auf jede beliebige Wicklungsart, wie beispielsweise wilde Wicklung, Prazisions- wicklung oder Stufenprazisionswicklung sowie deren Kombinationen, gewickelt sein Um einen Faden auf der Spule abzulegen, wird die Spule 5 mittels einer hier nicht gezeigten Friktionswalze oder direkt durch die Spulspindel 7 angetrieben Der zulaufende Faden wird sodann kurz vor Ablage auf der Spule durch einen Changierfadenführer 11 in Bewegungsrichtung 8 von dem linken Spulenende zu dem rechten Spulenende und in Bewegungsrichtung 9 vom rechten Spulenende zum linken Spulenende geführt Dieser Bewegungsablauf wird als Doppelhub des Changierfadenfuhrers 11 bezeichnet
Der Changierfadenführer konnte dabei beispielsweise durch einen Linearantrieb oder durch einen Riementrieb angetrieben werden Hierbei ist der Linearantrieb bzw der Riementrieb beispielsweise mit einem Schrittmotor verbunden Über eine programmierbare Steuereinheit konnte sodann die Bewegung des Fadenfuhrers präzise gesteuert werden In der unteren Hälfte der Fig 1 ist eine Fadenlage 2 auf der Spulenoberflache 10 gezeigt, die wahrend eines Changierhubes abgelegt wird Der Changierhub H, der gleich der gewickelten Lange der Spule ist, ist durch den an jedem Ende befindlichen Umkehrpunkt 3 begrenzt Der Umkehr- punkt 3 ist dabei die Position, in der der Fadenführer keine Geschwindigkeit aufweist Beginnt man nun mit dem Changierhub auf der in Fig 1 gezeigten linken Seite der Spule, so wird innerhalb einer Umkehrstrecke BL der Faden zunächst mit stetig wachsendem Kreuzungswinkel verlegt Sobald der Fadenfuhrer auf eine Fuhrungsgeschwindigkeit beschleunigt ist, die zur Verlegung des Fadens auf der Spulenoberflache vorgegeben ist, wird der Faden mit einem konstanten Kreuzungswinkel α abgelegt Diese Strecke ist hierin als Linearstrecke L bezeichnet Am rechten Ende der Spule wird der Changierfadenführer 11 derart verzögert, daß er wiederum im Umkehrpunkt 3 die Geschwindigkeit 0 aufweist Daher wird in der Umkehrstrecke BR der Faden mit stetig kleiner werdendem Kreuzungswinkel α verlegt Somit wird deutlich, daß die an den Changierhubenden gebildeten Spulenkanten im wesentlichen von der Fadenablage innerhalb der Umkehrstrecke B abhangen Die Umkehrstrecken B werden ausschließlich durch die Beschleunigung und Verzögerung des Changierfadenfuhrers bestimmt Somit steht die Fadenlage innerhalb der Umkehrstrecke in direktem Zusammenhang mit der Verzögerung und Beschleunigung des Changierfadenfuhrers Die Fadenlagen in den Umkehrstrecken sind durch einen Krümmungsradius p definiert
Hierzu ist in Fig 2 eine Fadenlage 2 auf der Spulenoberflache 10 am rechten Umkehrbereich einer Spule gezeigt Durch den Umkehrpunkt 3 ist die Abzisse eines Diagramms gelegt Die Abzisse stellt dabei die Lange des Changierhubes H dar Die Ordinate des Diagramms ist in der Mitte des Changierhubes eingetragen und zeigt in Umfangsrichtung der Spule Hierauf ist der Umfangsweg u*t eingetragen Hierbei ist u die Umfangsgeschwindigkeit und t die Zeit Der Umkehrpunkt 3 kennzeichnet das Ende des jeweiligen Changierhubes und ist in Fig 2 mit Ho bezeichnet Somit schneidet die Ordinate die Abzisse im Punkt V*\ Ho Die Fadenlage 2 innerhalb der Umkehrstrecke B ist durch den Krümmungsradius p definiert Zwischen der Ordinate und der Fadenlage 2 ist der Kreuzungswinkel α eingetragen Der Changierfadenführer wird somit bis zu Beginn der Umkehrstrecke mit der Fuhrungsgeschwindigkeit geführt Im Punkt 4 1 beginnt nun die Verzögerung des Changierfadenfuhrers bis zum Umkehrpunkt 3 Vom Umkehrpunkt 3 bis zum Punkt 4 2 wird der Changierfadenführer beschleunigt
Aus der in Fig 2 gezeigten Anordnung laßt sich ein Zusammenhang zwischen dem Krümmungsradius p der Fadenlage, dem Kreuzungswinkel α und der Umkehrstrecke B herleiten. Die Umkehrstrecke B laßt sich aus der Gleichung
B=*p (1-cosα) berechnen
Der kleinste ablegbare Krümmungsradius der Fadenlage, der zu keinem Verrut- sehen der Fadenlage führt, läßt sich aus der Beziehung - 8 -
p min=D/(2*μ)
berechnen.
Hierbei ist D der Spulendurchmesser und μ der Reibwert der Spulenoberflache. Es läßt sich somit bei gleichmäßiger Spulenoberflache mit wachsendem Spulendurchmesser eine Fadenlage mit immer nur größer werdendem Krümmungsradius ablegen, ohne daß die Fadenlage auf der Spulenoberfläche verrutscht. Bei tex- tilen Garnen und den üblichen Changierprogrammen liegen die Reibwerte im Be- reich von 0,2 bis 0,6. Somit läßt sich die Mindestlänge der Umkehrstrecke aus der Gleichung
Bmin=D*(l-cosα)/2μ
berechnen. Diese Rechnung läßt sich beispielsweise durch die Steuereinheit eines Schrittmotors, der den Changierfadenführer antreibt, laufend ausführen. Die Steuereinheit erzeugt aus der ermittelten Mindestlänge der Umkehrstrecke Steuerungssignale, um den Schrittmotor anzusteuern. Damit wird dem Changierfadenführer eine Verzögerung und eine Beschleunigung aufgeprägt, die zu einem minimalen Krümmungsradius und somit zu einer Mindestlänge der Umkehrstrecke führen. Die pro Zeiteinheit abgelegte Fadenlänge ist somit auf ein Minimum reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine Aufwicklung eines Fadens zu einer Spule mit einer gleichmäßigeren Massenverteilung auf der Spulen- Oberfläche auch unabhängig von einer Atmung. Um eine weitere Vergleichmäßigung der Packungdichte des Spulenaufbaus zu erhalten, läßt sich zusätzlich eine Atmung, d.h. eine Veränderung des Changierhubes durchführen. Ebenso ist es möglich, eine Veränderung der Führungsgeschwindigkeit nach einem beliebigen Zeitprogramm durchzuführen, um eine Spiegelstörung, d.h. eine Vermeidung von Bildwicklungen, zu erzeugen. In Fig 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Anwendung des erfin- dungsgemaßen Verfahrens gezeigt Hierbei wird der Changierfadenführer 11 mittels eines Riementriebes 30 innerhalb eines Changierhubes H hin- und herbewegt Der Riementrieb 30 ist durch die Riemenscheiben 26, 27 und 24 gebildet Der Changierfadenführer 11 ist an einem Riemen 12, der die Riemenscheiben 26, 27 und 24 umschlingt, befestigt und wird dabei zwischen den Riemenscheiben 26 und 26 hin- und hergeführt Die Riemenscheibe 26 ist drehbar an einer Achse 29 gelagert, die Riemenscheibe 27 ist drehbar an der Achse 28 gelagert Die Riemenscheibe 24 ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden, die mittels eines Elektro- motors 23, beispielsweise einem Schrittmotor, in beiden Richtungen angetrieben wird Der Elektromotor 23 wird über ein Steuergerat 19 angesteuert Das Steuergerat 19 ist mit einer Steuereinheit 13 verbunden
Parallel zu dem zwischen der Riemenscheibe 26 und 27 gespannten Riemen ist eine Spulspindel 7 unterhalb des Riementriebs angeordnet, auf der die Hülse 6 befestigt ist. Auf der Hülse 6 wird die Spule 5 gewickelt Die Drehzahl der Spulspindel 7 wird mittels eines Drehzahl sensors 22 erfaßt und der Steuereinheit 13 aufgegeben. Es kann das Verhältnis zwischen der Changiergeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit der Spule eingestellt werden. Da die Spulspindel 7 zu einer Wickeleinrichtung gehört, die die Spule 5 mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit antreibt, läßt sich aus der Drehzahl der jeweilige gewickelte Durchmesser der Spule berechnen Diese Rechnung wird innerhalb der Steuereinheit 13 durchgeführt. Die Steuereinheit 13 weist einen Dateneingang und einen Datenspeicher auf, um die Reibwerte der Spulenoberflache und die Kreuzungs- winkel der Spulenwicklung aufzunehmen Anhand der hinterlegten Daten sowie der laufend gemessenen Drehzahl laßt sich von der Steuereinheit 13 laufend die Mindestlange der Umkehrstrecken an den Changierhubenden berechnen Die errechneten Werte werden von der Steuereinheit in Steuersignale umgewandelt und dem Steuergerat 19 zugeführt. Das Steuergerat 19 steuert entsprechend den Elek- tromotor 23, so daß der Changierfadenführer 11 mit einer Beschleunigung bzw - 10 -
Verzögerung beaufschlagt wird, die die Einhaltung der Mindestlänge der Umkehrstrecke gewährleistet.
11 -
Bezugszeichenliste
1 Stirnfläche
2 Fadenlage
3 Umkehrpunkt
4 Übergangspunkt
5 Spule
6 Hülse
7 Spulspindel
8 Bewegungsrichtung
9 Bewegungsrichtung
10 Spulenoberfläche
11 Changierfadenführer
12 Riemen
13 Steuereinheit
18 Faden
19 Steuergerät
22 Drehzahlsensor
23 Elektromotor
24 Riemenscheibe
25 Antriebswelle
26 Riemenscheibe
27 Riemenscheibe
28 Achse
29 Achse 30 Riementrieb

Claims

- 12 -Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens zu einer auf einer Hülse gebildeten Spule, bei welchem der Faden mittels eines Changierfadenfuhrers innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt und mit einem Kreuzungswinkel auf der Spule abgelegt wird, wobei der Changierfadenführer zur Umkehr an den Enden des Changierhubes jeweils innerhalb einer Umkehrstrecke durch eine endliche Verzögerung aus einer Fuhrungsgeschwindigkeit abgebremst und durch eine endliche Beschleuni- gung wieder auf die Führungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung und die Verzögerung des Fadenfuhrers derart gesteuert wird, daß sich die Länge der Umkehrstrecke (B) mit wachsendem Spulendurchmesser (D) der Spule verlängert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Spulendurchmesser eine Mindestlänge der Umkehrstrecke (Bmin) eingestellt ist, bei welcher eine feste Fadenlage auf der Spulenoberfläche gewährleistet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestlänge der Umkehrstrecke (Bmin) durch einen Krümmungsradius der Fadenlage
(Pmin) im Umkehrbereich und dem jeweiligen Kreuzungswinkel (α) bestimmt ist, wobei der Krümmungsradius bei dem jeweiligen Spulendurchmesser (D) mindestens einzuhalten ist, damit kein Rutschen der Fadenlage auf der Spulenoberfläche eintritt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Krümmungsradius (pmin) durch den Quotienten zwischen dem Spulendurchmesser (D) und dem Doppelten eines Reib wertes (μ) der Spulenoberfläche berechenbar ist. - 13 -
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestlange der Umkehrstrecke (Bmm) durch die Gleichung Bmιn=pmm (1-cosα) berechenbar ist, wobei pmιn den minimalen Krümmungsradius und α den Kreuzungswinkel bezeichnet
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit wahrend der Spulreise laufend zu jedem Spulendurchmesser eine Mindestlange der Umkehrstrecke ermittelt und hieraus Steuerungssigale zur Steuerung der Beschleunigung und der Verzögerung des Changierfadenfuhrers erzeugt
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendurchmesser laufend erfaßt und der Steuereinheit aufgegeben wird, daß der Reibwert der Spulenoberflache in der Steuereinheit hinterlegt ist und daß der Kreuzungswinkel durch ein von der Steuereinheit ausgeführtes Changierprogramm bestimmt ist
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwicklung mit wechselnden Kreuzungswinkeln der Fadenla- ge erfolgt und daß bei jedem Wechsel des Kreuzungswinkels unabhängig vom Spulendurchmesser die Mindestlange der Umkehrstrecke ermittelt wird
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die Fuhrungsgeschwindigkeit des Changierfadenfuhrers zum
Zwecke einer Spiegelstorung veränderbar ist
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange des Changierhubes zum Zwecke einer Atmung verander- bar ist - 14 -
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuhrungsgeschwindigkeit vor der Bewegungsumkehr des Fadenführers kleiner oder großer der Fuhrungsgeschwindigkeit nach der Be- wegungsumkehr des Fadenführers ist
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuhrungsgeschwindigkeit des Changierfadenfuhrers innerhalb des Changierhubes steuerbar ist
Vorrichtung zum Aufwickeln eines kontinuierlich zulaufenden Fadens (18) zu einer auf einer Hülse (6) gebildeten Spule (5) insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche Ibis 11 mit einer Wickeleinrichtung zum Antrieb der Spule (5) mit im wesentlichen konstanter Um- fangsgeschwindigkeit und mit einer Changiereinrichtung zum Hin- und Herführen des Fadens (18) innerhalb eines Changierhubes, wobei der Faden (18) quer zu seiner Laufrichtung durch einen Changierfadenführer (11) bewegt wird, wobei der Changierfadenführer (11) durch einen Antrieb (23, 30) angetrieben wird und wobei der Antrieb (23, 30) in seiner Geschwindigkeit und seiner Beschleunigung durch ein Steuergerat (19) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerat (19) mit einer Steuereinheit (13) verbunden ist, welche Steuereinheit (13) wahrend der Spulreise laufend zu jedem Spulendurchmesser eine Mindestlange der Umkehrstrecke ermittelt und hieraus Steuerungssigale zur Steuerung der Beschleunigung und der Verzo- gerung des Changierfadenfuhrers (11) erzeugt
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (13) mit einem Drehzahlsensor (22) verbunden ist, welcher die Drehzahl der Spule (5) erfaßt, und daß die Steuereinheit (13) einen Dateneingang und einen Datenspeicher zur Aufnahme von Reibwerten der Spulenoberflache und Kreuzungswinkeln der Spulenwicklung aufweist
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