EP0235557B1 - Verfahren zum Aufwickeln eines Fadens zu einer Kreuzspule - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for. Production of a cylindrical cheese in a wild winding from a thread, in particular from a textured, in particular false-twisted, textured thread.
- the end faces of such cylindrical cross-wound bobbins can lie in a normal plane (winding with straight end faces) or can be erased relative to this normal plane (biconical winding).
- a cross-wound bobbin is referred to as a bobbin in a wild winding, the winding ratio of which is constant or variable in the course of the winding travel.
- “Spool ratio” refers to the ratio of the spool speed NS (revolutions of the spool per minute) to the traversing speed DH (number of double strokes per minute).
- Coils of the type defined at the outset are described in DIN 61 800. They are manufactured on cross winding devices of texturing machines. Because of their treatment, in particular false twist texturing treatment, the threads have curl-elastic properties there.
- the current technical development is aimed at larger spools and at increasing the running speed in the further processing machines.
- the tensile force with which the thread has been wound onto the bobbin is a special criterion for good running properties. It depends in particular on the uniformity of this tensile force over the thread length and over the length of the bobbin.
- breathing and mirror disturbance take place synchronously in such a way that changes in the traversing speed caused by changes in the thread guide stroke are compensated for by the changes for the purpose of mirror disturbance.
- the flattening of the cylindrical outer surface area of the package is not an oblique end face, as is obtained in the production of a biconical package by a uniform reduction in the thread guide stroke, but a deliberately brought about, in particular constant, reduction in diameter at least the end of the cylindrical winding area, which is opposite the thread take-off side.
- the flattening lies on the side of the bobbin on which the thread reserve lies.
- the thread take-off side of a bobbin is further defined in that the bobbin tubes have a rounded edge on their end face facing the thread take-off side.
- bobbins can be accomplished primarily by the fact that the length of the breathing strokes is significantly increased, for example to approximately, in the case of cross-winding devices whose traversing devices have facilities for cyclically shortening and lengthening the thread guide stroke (breathing) in addition to the possibility of image interference to improve the edge structure 20 mm stroke reduction on one or both stroke ends with a basic stroke of the traversing thread guide of 250 mm.
- the EP application 85 109 799.8 was able to maintain the advantages of the spools with flattened ends and at the same time avoided excessive softness of the spool ends and to produce a spool with the desired, adjustable hardness with excellent running properties.
- this parabola-like timing diagram is still used to achieve a specific positioning of the thickening on the coil length. Different time diagrams are used so that the thickening is evenly distributed.
- bobbins are also formed which have thickened areas in their end regions, only the thickening being kept low according to the US-PS and limited according to GB-A to a thread layer which arises during each breathing cycle and then from breathing cycle to breathing cycle be distributed.
- the measures according to the invention can be applied to cylindrical cross-wound bobbins with straight end faces and those with sloping end faces in longitudinal section (biconical bobbins).
- the method according to this invention is characterized in that at most two breaths of different sizes, but preferably only breaths of the same size are carried out in constant alternation.
- the breathing curve between the inner end points and the outer end points of the traversing stroke follows a wave course with valleys similar to parabolas, the apex of the breathing curve lying on the outer end point of the traversing stroke and the slope there being zero.
- the reversal of the breathing curves in the inner end points occurs essentially discontinuously, in that the parabolic branches of the breathing curve with decreasing traversing stroke and the branches of the breathing curve with increasing traversing stroke merge into one another in the respective inner end point of the traversing stroke.
- the traverse stroke between the outer end points is referred to as the basic traverse stroke.
- the basic traverse stroke is also constantly reduced compared to the initial traverse stroke.
- the initial traverse stroke is the largest traverse stroke of the winding travel. It is moved at the beginning of the winding cycle and determines the length of the bobbin.
- the respiration curve therefore has a parabolic-like course in the respiratory stroke-time diagram and this course is determined in such a way that the amount of thread deposited in the reversal area of the traversing is evenly distributed over the reversal area.
- a - theoretically - slightly thickened coil end is thus created at the coil ends at which breathing is carried out, which, however, is not - as before - in the form of an annular bead, but is exactly cylindrical.
- a coil 102 is formed on the coil sleeve 101.
- the spool is driven by friction roller 105 on shaft 106.
- the shaft is driven by motor 50 via a frequency converter 51.
- the traversing device 107 consists of a thread guide 108 with an angle lever 109, which is rotatably mounted on pins 110.
- the pin 110 is fastened to a slide 111 which is driven by the sliding shoe 113.
- the sliding block 113 moves in a helical or spiral groove 114 on the cam drum 115.
- the sliding block 117 is guided in the guide rail 118 and is rotatably mounted on the pin 116 at the other end of the angle lever 109.
- the guide rail 118 is rotatably mounted in the pivot point 120.
- the traversing stroke of the thread guide 108 depends on the inclined position of the guide rail 118.
- Bar 126 is a series of winding units arranged side by side. assigned and has a central drive, which is described below.
- the working surface 136 of the cam head 135 acts on the guide rail 118 via transmission cams 128 and transmission member 129 and thus determines the inclined position of the guide rail 118 and consequently the length of the traversing stroke.
- coils 102 with biconical ends are produced by shortening the traversing stroke as a function of the growing diameter of the coil 102.
- the guide rail 118 is moved to the left and locked (this will be discussed later), so that the cam head 123 is operatively connected to the shoulder 138 on the guide rail 118 via its working surface 137. In this position, the transmission link 129 is out of operation due to the greater inclination of the guide rail 118.
- devices for driving and adjusting the rail 126 are shown in the left part of FIG. 1 of this description. These devices (shown schematically) consist of a program unit 18, a signal current converter 19, an electromagnet 20, the magnetic force of which is transmitted to a hydraulic control valve 21, a spring 22 and to the piston of the cylinder-piston unit 23.
- the piston rod 24 is connected to the end of the adjusting rod 126.
- the group consisting of magnet 20, control valve 21, spring 22 and cylinder-piston unit 23 is arranged on slide 25. This group is shown in detail as unit 26 in FIG. 2.
- the unit 26 comprises the electromagnet 20, the hydraulic control valve 21, the spring 22 and the cylinder-piston unit 23.
- the iron core 27 of the magnet 20 acts on the piston rod 28 of the control valve 21.
- the piston rod 28 has three control collars 29, 30, 31 , which serve to control the connecting lines between the pump 32, tank 33 and the rear 34 of the cylinder-piston unit 23.
- the spring 22 acts on the other side of the piston rod 28 via a corresponding spring plate 35.
- the other end of the spring 22 acts on the spring plate 36 and the piston 37 of the cylinder-piston unit 23.
- the piston 37 is a differential piston because of its end face 38 is reduced by the area of the piston rod 24.
- the end face 38 of the piston 37 is permanently connected to the pump 32 via channel 39.
- the rear 34 of the piston 37 is connected both to the pump 32 via channel 40 and to the tank 33 via channel 41. This connection is controlled by moving the control collar 30, which connects the channel 41 to both channel 40 and channel 42.
- One arm 43 of the channel 42 leads to the rear 34 of the cylinder-piston unit 23.
- the other arm 44 serves to compensate for the pressure that prevails on both sides of the hydraulic control valve. It should be noted that piston 37 abuts a shoulder 45 of the cylinder in its outer, left position. As a result, the outermost stroke ends of the coil are mechanically fixed.
- Fig. 2 it can also be seen that the unit 26 is mounted on a carriage 25.
- the slide is fastened on two parallel rods 49, which are slidably mounted in plain bearings 46.
- the carriage 25 is displaceable between two positions, one position being limited by a stop 47 and the other position by a stop from flange 48 to slide bearing 46.
- one of the winding programs shown in the previous drawings and diagrams is stored in the program unit 18.
- the program unit generates an output signal which corresponds to a certain traverse stroke length in accordance with one of the traverse programs according to this invention.
- This output signal is converted by the converter 19 into an electrical current, which activates the magnet 20.
- the magnetic force is transmitted to the piston rod 28 of the control valve 21, to the spring 22 and to the piston 38 and piston rod 24.
- unit 26 is mounted on slide 25.
- the unit 26 and the rod 126 are positioned such that the inclined position of the guide rail 118 via the cam head 135 on the rod 125 is now determined. If the slide 25 and the unit 26 are in this position, biconical coils 102 are produced. If the slide is in the other position, in which the flange 48 bears against the slide bearing 46, the cam head 123 of the rod 126 is in operative connection with the shoulder 138 on the guide rail 118, as a result of which coils 102 with flattened end regions are formed.
- Fig. 1 also shows that shaft 106 with friction roller 105 is driven by motor 50.
- Motor 50 is controlled by the output signal of frequency converter 51.
- the cam drum 115 is driven by motor 52.
- Motor 52 is controlled by the program unit 53, whereby the traversing speed is changed to prevent unwanted mirrors on the formed roll.
- the frequency converter 51 is controlled on the one hand by the output signal of the program unit 18, by which the breathing is influenced according to this invention, and on the other hand by the output signal of the program unit 53, by which the traversing speed is changed.
- Timer 54 coordinates the output signals of the program units 18 and 53, via which the breathing and the change in the traversing speed are controlled according to this invention and in particular according to the diagrams shown.
- a first exemplary embodiment of the traversing method according to this invention is described below with reference to FIGS. 3 and 4.
- FIG. 3a shows the method of breathing, i.e. the change of the traversing stroke over time. Except for the exception cited above, the breathing methods that have become known so far use breathing laws with a zigzag-shaped but rectilinear course. In contrast, a breathing law with a parabolic shape is provided according to this invention, as shown in Fig. 3a.
- the time on the abscissa of the diagram shown there is shown on the ordinate, the end area of the traversing stroke N or the breathing stroke A.
- the curves shown represent the end points at which the traversing thread guide 108 (FIG. 1) indicates the course of the winding travel over time reverses a coil end.
- the time-distance diagram of the traversing thread guide 108 is shown in a partial time area of the diagram according to FIG. 3a, wherein. the display on the time axis can only be shown distorted in the drawing, since the traversing speed is actually faster.
- the course of this time-path diagram is designated by 8. It can be seen from this time-path diagram 8 that the end points E, at which the traversing thread guide reverses, continuously move a parabolic arc between the vertex Ea (outer end point) and the inner end point Ei in the course of a cycle time.
- the end points E are identical to the apex of the respective traverse stroke.
- the parabolic arch is referred to in this application as the "breathing curve”.
- the distance A Ea - Ei is referred to in this application as "maximum breathing stroke" and is 25 mm when breathing is carried out.
- the cycle time of an implemented breathing law was 6 seconds. It can be seen from the diagram shown in Fig. 3a that the respiratory curve at apex Ea has zero slope and that the branches of the respiratory curve enter the inner end points Ei at a rather acute angle. This corresponds to the ideal course.
- the This ideal course can only be selected if the mechanics shown in FIG. 1, ie in particular the drive of the guide rail 118, can represent the required rapid reversal of movement. If this is not the case, the method is used according to the invention, which is described below with reference to FIGS. 5 to 7.
- the interference curve 2 is shown in FIG. 3b, with the same abscissa as the time axis and with the traversing speed DH as the ordinate.
- the traversing speed is given as the double stroke rate DH.
- the double stroke number is the number per unit time of the back and forth movements of the traversing thread guide 108 (FIG. 1).
- the traversing thread guide 108 is operated with a certain average double stroke rate DHM. This average double stroke number is related to the surface speed given to the bobbin by the drive roller 105 and determines the angle at which the thread is deposited on the bobbin.
- the traversing speed is now continuously varied between an upper limit value DHO and a lower limit value DHU, e.g. according to the linear, sawtooth-shaped fault law.
- the breathing law 1 and the disturbance law 2 are synchronized in such a way that the lowest traversing speed DHU always coincides with the largest traversing stroke in the peak value Ea of the breathing curve and the highest traversing speed DHO with the smallest traversing stroke in the inner end point of the breathing curve. This ensures that the change in the linear traversing speed, which is caused by breathing, is compensated for by an opposite course of the perturbation and the thread tension is thereby kept constant or is very evenly leveled.
- the average traversing speed preferably remains constant in the course of the winding cycle, but can also be slightly increased or decreased during the winding cycle to influence the storage angle.
- the filing of the thread on the bobbin is not only based on the traversing law, which is predetermined by the shape of the cam drum 115. Rather, it must also be taken into account that the thread is under tension when it is deposited on the bobbin and therefore does not deposit according to the traversing law specified by the cam drum. The thread therefore tends to form an arc with the smallest possible curvature in the reversal area.
- the size of the curvature depends on the thread tension on the one hand, but on the other hand also on different thread parameters, in particular the friction of the thread on the deposited thread layers.
- the quality of the bobbin therefore depends not only on the traversing law of the cam drum 115, but even more on the actual placement of the thread on the bobbin. Therefore, the reversal area Ba is preferably measured on a bobbin as the axial distance between the end of the traversing stroke predetermined by the cam drum through the cam drum and the normal plane of the bobbin, in which the curved reversal area of the thread actually deposited on the bobbin merges into the area of the linearly deposited thread.
- 4a shows that the traversing curve of the traversing thread guide 108 is moved back and forth from the end region to the center of the bobbin by pivoting the guide rail 118 (breathing).
- 4a shows the axially outermost traversing curve with the curve pieces 4 and 6 as well as the axially innermost traversing curve 9 (dash-two-dotted lines) and in between three arbitrarily selected traversing curves 10 (dashed lines), 11 (chain-dotted lines), 12 (dotted lines) .
- These curves 10, 11, 12 are traversed in arbitrarily selected fractions of the cycle time of a breathing stroke, once in both directions of breathing.
- the distance between the apex Ea of the axially outermost traversing curve and its transition point 5, at which the straight curve curve 4 merges into the curved curve curve 6, is referred to in the context of this application as the reversal region Ba. It now appears from Fig. 4a that the breathing stroke A, ie the axial distance between the outer end point Ea and the inner end point Ei of the traversing stroke, essentially corresponds to the reversal area Ba and is at least the same size.
- the breathing stroke A is preferably greater than the reversal area Ba.
- the reversal area B is the axial length of the bobbin, on which the thread does not lie at a constant angle of deposit. This area must be determined from case to case by measurement.
- the outer reversal area Ba is the reversal area that the thread has with the greatest traversing stroke. The turning range depends, as will be explained, on the one hand on the traversing law, according to which the direction of movement of the thread at the ends of the traversing stroke is reversed with finite deceleration and acceleration, but also on the thread pulling force and friction with which the thread on the Coil is deposited.
- the diagram according to Fig. 4b shows the length L of the bobbin on the abscissa, starting from the outer vertex Ea and the thickness of the thread layer on the ordinate, e.g. measured in millimeters, which is stored on the spool per unit of time.
- the curve 6.2 shows the course of the thread layer thickness when the traversing thread guide keeps the traversing curve after the curves 4, 6 in Fig. 4a.
- each of the instantaneous traversing curves 9, 10, 11, 12 shown in FIG. 4a results in an assigned, deposited layer thickness profile 9.2, 10.2, 11 . 2 , 12 .2 leads.
- FIGS. 4a to 4c are simplified insofar as only four further individual traversing curve profiles of the traversing thread guide or the layers generated with these traversing curve profiles are shown during a breathing stroke. In reality, all traversing curves that lie between the traversing curves 4, 6 and 9 shown are traversed.
- the maximum breathing stroke essentially corresponds to the axial length of the reversal area.
- the breathing curve according to FIG. 3a is calculated so that the sum of the layer thicknesses formed is constant over the entire breathing stroke Amax and results in a cylindrical coil surface OB.
- 4c shows the layer 6.3 which is generated at the apex of the breathing stroke by the traversing curve 4, 6 (FIG. 4a).
- the layer thickness of the layer 6.3 is determined such that the maximum located at the end of the coil results in the enlarged diameter D of the coil desired in the deflection area. This applies to the gradual observation. In reality, i.e. in the case of a constant breathing curve, this specification results from the curvature of the breathing curve at the apex.
- the layer 10.3 which is wound onto the layer 6.3 may only be so large that its maximum with the layer 6.3 below it again reaches the desired diameter of the end region Ea.
- Layer 10.3 is generated by traversing curve 10. Traversing curve 10 is approached for a certain period of time while the traversing stroke is reduced (outward breathing) and for a certain period of time while the traversing stroke increases (return path of breathing).
- the duration of the outward and return journey of breathing can preferably be the same.
- the respiratory curve is mirror-symmetrical to the traversing axis at its apex.
- the duration of the outward and return journey of breathing can also be unequal.
- the result is an asymmetrical breathing curve.
- the total period of time which is observed for the traversing curve 10 is predetermined by the maximum diameter D of the thread layers previously wound.
- this time period corresponds to a specific slope and curvature of the breathing curve to be specified at the point of the breathing stroke at which the traversing curve 10 is driven.
- the slope or curvature for the outward and return path of breathing can be different.
- layer 11.3 is wound onto layers 6.3 and 10.3 by setting the traversing curve 11 (FIG. 4a).
- This traversing curve 11 in turn creates a layer with a maximum thickness.
- By specifying the times during which the traversing curve 11 is maintained on the outward and return path of breathing determines the maximum of the layer 11.3 in such a way that, together with the layers 6.3 and 10.3 underneath, it results in the predetermined diameter D of the layers wound one above the other in the preceding stages of the breathing stroke.
- FIG. 4c when viewed step by step in the reversal area Ba, theoretically a coil surface with individual sharp rings is created. If the breathing is provided according to the invention - but takes place continuously or the breathing levels are chosen to be as small as is dictated by the digital electronic control, a smooth, cylindrical surface with the diameter D that is larger than the coil diameter d in the region of the coil length is produced with a straight line traverse curve.
- the breathing curve is thus calculated and specified in such a way that the amount of thread deposited per unit length of the bobbin is distributed into a cylindrical amount.
- the slope and curvature of the breathing curve and the course of the slope determine the exact observance of the quantity distribution over the reversal area Ba of the coil. It is. It can be seen that the course of the guide groove 114 in the reversal area B is also included in the calculation of the breathing curve.
- the thread diameter and other quality parameters of the thread also come into consideration as correction factors. These factors can be determined in particular by experimentally determining the distance between the theoretical apex Eth (FIG. 4a) of the traversing law and the actually determined extreme apex of the thread deposit on the bobbin.
- 5a, 5b, 6a, 6b As the time-path diagram of the traversing stroke according to FIG. 5a shows, breathing takes place with a variable breathing stroke A1, A2, A3 etc. and the disturbance with a variable interference amplitude C1, C2, C3 etc.
- the abscissa is the time axis.
- 5a the traverse path H or the breathing stroke A is plotted on the ordinate.
- 5b the traversing speed is plotted on the ordinate.
- the traversing speed is given as the double stroke rate DH.
- the double stroke number is the number per unit time of the back and forth movements of the thread guide 108 (FIG. 1).
- the traversing speed is continuously varied between the lower, fixed limit value DHU and an upper, variable limit value DHO, whereby - as shown - a linear, sawtooth-shaped fault law can also be used here.
- the breathing law 1 and the disturbance law 2 are synchronized in such a way that the lowest traversing speed DHU always coincides with the largest traversing stroke in the peak value EA of the breathing curve and the highest traversing speed DHO coincides with the smallest traversing stroke in the inner end point of the breathing curve.
- This synchronization serves to compensate the thread tension fluctuations, which are caused on the one hand by breathing and on the other hand by the disturbance.
- the mirror disturbance takes place here in such a way that the lower traversing speed DHU is predetermined via the winding travel. Therefore, the mean value of the traversing speed does not remain constant in the course of a series of mirror disturbance cycles with a variable upper traversing speed DHO. As a result, the deposit angle of the thread on the bobbin is also changed in its mean value. The change is, however, very small.
- the lower value of the traversing speed DHU preferably remains constant during the winding cycle. However, it is also possible to change the lower value during the winding cycle, e.g. let it fall off weakly or rise slightly during the first third of the winding cycle and then let it fall off slowly.
- FIG. 5a shows three breathing cycles from a series of four breathing cycles. However, more can be added to a series, e.g. include eight breathing cycles.
- the series of related breathing cycles is characterized in that the breathing stroke A1 of the first breathing cycle is equal to the maximum breathing stroke and that the breathing stroke A2, A3 ... of the following breathing cycles is then continuously shortened from one breathing cycle to the next. The next immediately following series of breathing cycles begins again with the maximum breathing stroke.
- the breathing curve represents the displacement of the end point of a traversing stroke during a breathing cycle.
- the breathing curve typically consists of a shortening branch K and an extension branch L.
- the shortening branch represents the shortening of the traversing stroke between the outer vertex Ea and the inner vertex Ei of the traversing stroke H.
- the extension branch shows the time course of the extension of the apex of the traversing stroke H between the inner apex Ei and the outer apex Ea.
- a shortening branch K and an extension branch L are assigned to a respiratory cycle.
- the first breathing cycle shown in FIG. 5a now has the shortening branch K1 and the extension branch L1.
- the breathing curve extends over the maximum breathing stroke Amax.
- the basic curve of the breathing curve of the first cycle which is shown as a solid line, is designed such that - as already described above with reference to the diagram according to FIGS. 4b, 4d, 4c and 3a - the thickness of the deposited thread layer in the entire breathing stroke A.
- ma x is constant and results in a cylindrical coil surface.
- This layer is marked as layer 1 in FIG. 6a.
- the breathing curve is corrected as indicated by the dashed curve 13.1.
- the breathing curve 13.1 is designed such that an additional thread quantity 14.1 is deposited in the axial excess area D1 of the bobbin, which is the difference between the maximum breathing stroke Amax or A1 and the breathing stroke A2 of the next breathing cycle with the branches K2, L2.
- This thread quantity 14.1 forms a layer which is as thick as the sum of all layers which are deposited in the reversal area Ba of the bobbin during the series of breathing cycles concerned.
- the resulting breathing curve after the dashed curve 13.1 now has the advantage over the ideal, drawn curve that in the inner end point Ei there is a relatively gentle reversal of the shortening branch K1 into the extension branch L1.
- the correction 13.1 is ideally limited to the upper range D1, that for practical, in particular dynamic reasons, possibly. however, a further correction is advisable - as shown. The effects of this further correction on the thread placement can, however, be kept low.
- FIG. 5a shows, the following breathing cycle is carried out with a shortened breathing stroke A2.
- the breathing cycle consists of the shortening branch K2 and the extension branch L2.
- the basis for the calculation of this curve again is the specification that the thread is uniform over the area of the breathing stroke A2, i.e. should be distributed to an equally thick layer 2 (Fig. 6a). However, this curve is also corrected, and the dashed curve 13.2 is practically driven.
- This dashed curve is designed so that in the axial excess area D2 of the coil between the inner end points Ei2 and Ei3 of the subsequent breathing cycle, an additional amount of thread 14.2 is deposited in such a way that a layer thickness is reached in the axial area D2, which is the sum of all layers of the in of the affected series corresponds to the following shortened breathing cycles
- the breathing stroke is again shortened, namely to the breathing stroke A3.
- the shortening branch K3 and the extension branch L3 are designed in their basic course so that the thread quantity is distributed over the breathing stroke A3 to form a cylindrical layer 3.
- the amount of thread 14.3 (FIG. 6a) is additionally stored in the excess area D3 of the bobbin by again making the dashed-line correction 13.3 of the breathing curve.
- the additional thread quantity 14.3 in turn reaches the layer thickness of the entire thread layer, which is deposited in the reverse region in the series of breathing cycles.
- the breathing curve is designed so that a uniformly cylindrical layer is wound over the A4 breathing stroke.
- FIGS. 6a and 6b The layer structure of the end region is shown in FIGS. 6a and 6b, four breathing cycles being carried out in a series.
- FIG. 6a in a schematic representation that this modified method also results in a cylindrical winding over the breathing area Amax, which has a somewhat larger diameter than the winding in the central area of the coil.
- the reversal area Bi which adjoins the maximum breathing stroke Amax, there is a smooth transition between the winding with a larger diameter and the winding with a smaller diameter, as already described above with reference to FIG. 4c.
- FIG. 6b shows the layer formation, which is shown schematically in FIG. 6a, in a manner which comes closer to practice.
- the thread is a linear structure.
- the individual thread turns of a layer do not lie close together, but at a distance that can be a few millimeters. Because of this thread spacing of successive turns, the turns deposited in a later layer are always, i.e.
- Fig. 5b shows that for the mirror disturbance, the traversing speed, starting from the lower double stroke rate DHU, is increased synchronously with the shortening of the traversing stroke H, the upper value of the double stroke rate (DH02, DH03 ...) being proportional to the respective one in each mirror fault cycle Shortening the breathing stroke A1, A2, A3 ... compared to the double stroke number DHO of the previous mirror disturbance cycle is also reduced.
- the mirror interference amplitude C3 is the difference between the smallest upper double stroke rate DH03 and the lower double stroke rate DHU.
- Half the cycle time T / 2 is the time for increasing the double stroke rate from DHU to DHO.
- the ratio C3 / T / 2 shows the smallest slope of the mirror interference curves according to FIG. 5b.
- This lowest pitch must be so great that two thread turns, which are placed directly next to one another by successive traversing strokes, have a distance measured perpendicular to the thread that is at least equal to the thread thickness.
- FIGS. 7a to 7c Another embodiment of the invention will now be explained with reference to FIGS. 7a to 7c.
- the breathing law and the resulting thread deposit on the bobbin corresponds to the description and illustration according to FIGS. 5a and 6a, 6b.
- the execution of the mirror disturbance according to FIG. 7b corresponds to the representation and description according to FIG. 3b. That is, the mirror interference amplitude is constant.
- the circumferential speed of the coil - as shown in FIG. 7c - is increased in synchronism with breathing or mirror disturbance in this exemplary embodiment.
- the peripheral speed of the coil is equal to the initial value VAO.
- the traversing speed is increased again, to an increased value V3.
- the difference V3 - V1 is in turn proportional to the total shortening of the breathing stroke A max - A3.
- FIGS. 8a to 8c corresponds to the representation and description according to FIG. 3b. That is, the mirror interference amplitude is constant.
- FIGS. 8a, 8c which is described below, can also be combined with a mirror interference method according to FIG. 5b.
- the possibility of varying the mirror interference amplitude will be used in particular if this is necessary to compensate for thread tension fluctuations. In this respect, reference is made to the description of FIG. 3b.
- a biconical winding is produced with the aid of the traversing diagram according to FIG. 8a.
- the thread is laid with the initial traverse stroke H1.
- the traversing stroke H is constantly reduced, on both sides of the coil. This creates a cylindrical coil with flattened, i.e. conical faces.
- D The difference in the axial winding length between the initial winding and the final winding. This means that the basic traverse stroke becomes smaller and smaller during the winding cycle. Breathing now starts from this decreasing basic traverse stroke.
- Breathing takes place with a variable breathing stroke A1, A2, A3 etc. Both in FIGS. 8a to 8c, the abscissa is the time axis.
- the traversing speed is plotted on the ordinate in FIG. 8b.
- the traversing speed is given as the double stroke rate DH.
- the double stroke number is the number. per unit time of the back and forth movements of the thread guide 108 (FIG. 1).
- the traversing speed is continuously varied between the lower, fixed limit value DHU and an upper, variable limit value DHO, with a linear, sawtooth shape, as shown law can be applied.
- the breathing law 1 and the disturbance law 2 are synchronized in such a way that the lowest traversing speed DHU always coincides with the largest traversing stroke in the peak value EA of the breathing curve and the highest traversing speed DHO coincides with the smallest traversing stroke in the inner end point of the breathing curve.
- This synchronization serves to compensate the thread tension fluctuations, which are caused on the one hand by breathing and on the other hand by the disturbance.
- the traverse path H or the breathing stroke A is plotted on the ordinate. It can be seen that the basic traverse stroke changes constantly compared to the initial traverse stroke. In the illustration according to FIG. 8a, the basic traversing stroke forms a straight line rising at the angle beta. The traversing stroke now constantly returns to this basic traversing stroke in the course of a breathing cycle and the breathing strokes A1 to A4 are calculated from this basic traversing stroke.
- FIG. 8a Three breathing cycles from a series of four breathing cycles are shown in FIG. 8a. However, more can be added to a series, e.g. include eight breathing cycles.
- the series of related breathing cycles is characterized in that the breathing stroke A1 of the first breathing cycle is equal to the maximum breathing stroke and that the breathing stroke A2, A3 ... of the following breathing cycles is then continuously shortened from one breathing cycle to the next. The next immediately following series of breathing cycles be. starts again with the maximum breathing stroke.
- the breathing curve represents the reduction of the traversing stroke compared to the basic traversing stroke during one breathing cycle.
- the breathing curve typically consists of a shortening branch K and an extension branch L.
- a shortening branch K and an extension branch L are assigned to a respiratory cycle.
- the first breathing cycle shown in FIG. 8a now has the shortening branch K1 and the extension branch L1.
- the breathing curve extends over the maximum breathing stroke Amax.
- the basic curve of the breathing curve of the first cycle which is shown as a solid line, is designed such that - as already described above with reference to the diagram according to FIGS. 4b, 4d, 4c and 3a - the thickness of the deposited thread layer in the entire breathing stroke A.
- ma x is constant and results in a cylindrical coil surface.
- This layer is marked as layer 1 in FIG. 9a.
- the breathing curve is corrected as indicated by the dashed curve 13.1.
- the breathing curve 13.1 is designed such that an additional thread quantity 14.1 is deposited in the axial excess area D1 of the bobbin, which is the difference between the maximum breathing stroke Amax or A1 and the breathing stroke A2 of the next breathing cycle with the branches K2, L2.
- This thread quantity 14.1 forms a layer which is as thick as the sum of all layers which are deposited in the reversal area Ba of the bobbin during the series of breathing cycles concerned.
- the resulting breathing curve after the dashed curve 13.1 now has the advantage over the ideal, drawn curve that in the inner end point Ei there is a relatively gentle reversal of the shortening branch K1 into the extension branch L1.
- the correction 13.1 is ideally limited to the excess area D1, that for practical, in particular dynamic reasons, possibly. however, a further correction is advisable - as shown. The effects of this further correction on the thread placement can, however, be kept low.
- FIG. 8a shows the following breathing cycle is carried out with a shorter breathing stroke A2.
- the breathing cycle consists of the shortening branch K2 and the extension branch L2.
- the basis for the calculation of this curve again is the specification that the thread is uniform over the area of the breathing stroke A2, i.e. to be distributed to an equally thick layer 2 (Fig. 9a). However, this curve is also corrected, and the dashed curve 13.2 is practically driven.
- This dashed curve is designed so that in the axial excess area D2 of the coil between the inner end points Ei2 and Ei3 of the subsequent breathing cycle, an additional amount of thread 14.2 is deposited in such a way that a layer thickness is reached in the axial area D2, which is the sum of all layers of the in of the affected series corresponds to the following, shorter breathing cycles.
- the breathing stroke is again shortened, namely to the breathing stroke A3.
- the shortening branch K3 and the extension branch L3 are designed in their basic course so that the thread quantity is distributed over the breathing stroke A3 to form a cylindrical layer 3.
- the amount of thread 14.3 (FIG. 9a) is additionally stored in the excess area D3 of the bobbin, by again making the dashed-line correction 13.3 of the breathing curve.
- the additional thread quantity 14.3 in turn reaches the layer thickness of the entire thread layer, which is deposited in the reverse region in the series of breathing cycles.
- the breathing curve is designed so that a uniformly cylindrical layer is wound over the A4 breathing stroke.
- FIGS. 9a and 9b The layer structure of the end region is shown in FIGS. 9a and 9b, four breathing cycles being carried out in a series.
- FIG. 9a in a schematic representation that the shortening of the basic traversing stroke compared to the initial traversing stroke leads to the end faces of the coil being erased, i.e. is wound conically.
- the cone angle has been drawn oversized in FIGS. 9a, b. In reality, changing the basic traverse stroke during a breathing cycle that lasts a few seconds does not have as much of an impact.
- FIG. 9a in a schematic representation that this modified method also results in a cylindrical winding over the breathing area A max , which has a somewhat larger diameter than the winding in the central area of the coil.
- the reversal area Bi which adjoins the maximum breathing stroke A max , there is a smooth transition between the winding with a larger diameter and the winding with a smaller diameter, as already described above with reference to FIG. 4c.
- FIG. 9b shows the layer formation, which is shown schematically in FIG. 9a, in a manner which comes closer to practice.
- the slope angle of the front edge is also drawn too large in FIG. 9b.
- the thread is a linear structure.
- the individual thread turns of a layer do not lie close together, but at a distance that can be a few millimeters.
- the traversing speed starting from the lower double stroke rate DHU, could be increased synchronously with the shortening of the traversing stroke H, the upper value of the double stroke rate (DH02, DH03 ...) being proportional to each mirror disturbance cycle the respective shortening of the breathing stroke A1, A2, A3 ... compared to the double stroke number DHO of the previous mirror disturbance cycle is also reduced.
- the comments on FIG. 5b reference is made to the comments on FIG. 5b.
- the breathing process is operated with constant mirror disturbance - as shown in FIG. 8b - it may be advantageous to also change the peripheral speed to compensate for thread tension fluctuations, as shown in relation to FIG. 8c.
- the peripheral speed is increased synchronously with the decreasing basic traverse stroke compared to the initial value of the peripheral speed VAO.
- This continuously increasing circumferential speed is designated in the diagram according to FIG. 8c, in which the ordinate represents the circumferential speed of the coil, with "basic circumferential speed".
- the circumferential speed of the coil - as shown in FIG. 8c - is increased in synchronism with the respiration or mirror disturbance compared to the basic circumferential speed in this exemplary embodiment.
- the peripheral speed of the coil is equal to the basic peripheral speed. Synchronized with the start of a breathing cycle with a shortened breathing stroke.
- A2 there is also a slight increase in the peripheral speed V of the coil, the difference between V2 and V1 being proportional to the difference between the breaths A1 and A2. Then, as the traversing stroke is extended, the traversing speed is again reduced to the basic peripheral speed. When the next breathing cycle is carried out, the traversing speed is increased again, to an increased value V3.
- the difference V3 - V1 is in turn proportional to the total shortening of the breathing stroke A max - A3.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Winding Filamentary Materials (AREA)
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 NS (Umdrehungen der Spule pro Minute) zu der Changiergeschwindigkeit DH (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 Spiegeistörung 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 Mantelflächenbereichs 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 85 109 799.8 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 EP-Anmeldung 85 109 799.8 von dem durch EP-PS 27 173 = US-PS 4 325 517 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 US-PS 4 498 637 sowie durch GB-A 2 157 725 sind Verfahren bekannt, bei denen die Atmung nach einem parabelähnlichen, wellenförmigen Zeit- diagramm erfolgt. Hierdurch soll die Bildung von Verdickungen an den Enden des Spulenumfangs vermindert werden (US-PS 4 498 637, Spalte 10, Zeile 25).
- Nach der GB-A 2 112 029, Seite 1, Zeile 13 und Fig. 20, wird dieses parabelähnliche Zeitdiagramm weiterhin verwandt, um eine bestimmte Positionierung der Verdickung auf der Spulenlänge zu erreichen. Dabei werden unterschiedliche Zeitdiagramme angewandt, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Verdickungen ergibt.
- Es entstehen also auch nach den zuvor geschilderten Verfahren Spulen, die in ihren Endbereichen Verdickungen aufweisen, wobei lediglich zufolge der US-PS die Verdickungen gering gehalten und zufolge der GB-A auf jeweils eine während eines Atmungszyklus entstehende Fadenschicht begrenzt und sodann von Atmungszyklus zu Atmungszyklus verteilt werden.
- Demgegenüber ist Aufgabe der Erfindung, durch Vorgabe eines geeigneten Zeitdiagramms für die Atmung Verdickungen vollständig zu vermeiden und 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 Stimflächen (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 Atmungskurven 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 gegenüber dem Grund-Changierhub, so daß bei Atmung an beiden Enden der Spule die Gleichungen gelten:
- 2 x maximaler Atmungshub = (Changierhub zwischen den äußeren Endpunkten) - (Changierhub zwischen den inneren Endpunkten)
- 2 x maximaler Atmungshub = maximaler Changierhub - minimaler Changierhub und
- 2 x Atmungshub = maximaler Changierhub - aktueller Changierhub.
- Dabei wird der Changierhub zwischen den äußeren Endpunkten als Grund-Changierhub bezeichnet. Zur Herstellung einer bikonischen Spule wird auch der Grund-Changierhub ständig verkleinert gegenüber dem Anfangs-Changierhub. Der Anfangs-Changierhub ist der größte Changierhub der Spulreise. Er wird zu Anfang der Spulreise gefahren und bestimmt die Länge der Spule.
- 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 von Ausführungsbeispielen erläutert. Zunächst werden Vorrichtungen beschrieben, mit denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
- Es zeigen im einzelnen:
- Fig. 1 eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf eine Spule nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
- Fig. 2 Vorrichtungen 20 bis 23 nach Fig. 1 zum Antrieb und zur Einstellung des Changierhubs im Detail;
- Fig. 3a das Zeit-Weg-Diagramm des Changierfadenführers nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- Fig. 3b das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm des Changierfadenführers nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
- Fig. 4a die Abwicklung der Changierkurven für das erste Ausführungsbeispiels;
- Fig. 4b, das theoretische Diagramm der pro Zeiteinheit 4d erzeugten Fadenschichten, wobei Fig. 4d eine Vergrößerung von Fig. 4b ist;
- Fig. 4c Diagramm des Spulenaufbaus im Axialschnitt;
- Fig. 5a das Zeit-Weg-Diagramm des Changierfadenführers eines zweiten Ausführungsbeispiels;
- Fig. 5b das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm desselben Ausführungsbeispiels;
- Fig. 6a der Spulenaufbau des zweiten Ausfüh- rungsbeispiels in schematischer Darstellung;
- Fig. 6b der Spulenaufbau des zweiten Ausführungsbeispiels;
- Fig. 7a entspricht Fig. 5a;
- Fig. 7b entspricht Fig. 3b;
- Fig. 7c das Diagramm der Umfangsgeschwindigkeit der Spule für ein weiteres Ausführungsbeispiel;
- Fig. 8a das Zeit-Weg-Diagramm des Changierfadenführers für ein weiteres Ausführungsbeispiel;
- Fig. 8b das Geschwindigkeits-Weg-Diagramm des Ausführungsbeispiels;
- Fig. 8c das Diagramm der Umfangsgeschwindigkeit der Spule für dieses Ausführungsbeispiel;
- Fig. 9a das theoretische und praktische Diagramm des 9b Spulenaufbaus für dieses Ausführungsbeispiel.
- Bei der nachfolgenden Beschreibung der Vorrichtung anhand von Fig. 1 und Fig. 2 wird Bezug genommen auf die US-PS 3 730 448, die mit Fig. 3 des deutschen Patents 1 916 580 im wesentlichen übereinstimmt. Zu den Bezugsziffern in Fig. 3 der US-PS 3 730 448 wurde jeweils 100 zur Kennzeichnung identischer Teile in Fig. 1 dieser Erfindung hinzugezählt.
- In Fig. 1 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 Ubertragungsglied 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 3 730 448 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 3 730 448 gezeigt wird, werden im linken Teil der Fig. 1 dieser Beschreibung Vorrichtungen zum Antrieb und zur Einstellung der Schiene 126 dargestellt. Diese (schematisch dargestellten) Vorrichtungen bestehen aus einer Programmeinheit 18, einem SignallStromwandler 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. 2 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. So 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. 2 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 Aufspulprogramme 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. 2 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 Seite 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. 1 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 auf 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. 1 zeigt außerdem, daß Welle 106 mit 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, über welche die Atmung und die Veränderung der Changiergeschwindigkeit gemäß dieser Erfindung und insbesondere gemäß den dargestellten Diagrammen gesteuert wird.
- Im Folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel des Changierverfahrens nach dieser Erfindung anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.
- Dabei zeigt Fig. 3a das Verfahren der Atmung, d.h. die Veränderung des Changierhubes über die Zeit. Von der oben zitierten Ausnahme abgesehen, verwenden die bisher bekannt gewordenen Atmungsverfahren Atmungsgesetze mit einem zickzackförmigen, jedoch geradlinigen Verlauf. Demgegenüber ist nach dieser Erfindung ein Atmungsgesetz mit einem parabelförmigen Verlauf vorgesehen, wie es in Fig. 3a dargestellt ist. Auf der Abszisse des dort dargestellten Diagramms ist die Zeit dargestellt, auf der Ordinate der Endbereich des Changierhubes N bzw. der Atmungshub A. Die dargestellten Kurven stellen die Endpunkte dar, an denen der Changierfadenführer 108 (Fig. 1) im zeitlichen Verlauf der Spulreise an einem Spulenende umkehrt. In einem zeitlichen Teilbereich des Diagramms nach Fig. 3a 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. 3a 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. 1 dargestellte Mechanik, d.h. insbesondere der Antrieb der Führungsschiene 118, die erforderliche, schnelle Bewegungsumkehr darstellen kann. Sofern dies nicht der Fall ist, wird erfindungsgemäß das Verfahren angewandt, das nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben ist.
- Es sei darauf hingewiesen, daß in dem dargestellten Zeit-Weg-Diagramm des Atmungshubes nach Fig. 3a 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 auch dann nicht erforderlich, wenn der Atmungshub der aufeinanderfolgenden Atmungszyklen konstant bleibt.
- 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. 3b 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- und Herbewegungen des Changierfadenführers 108 (Fig. 1). 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. 1 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. 4a als Linie 4, 6 dargestellt. Linie 4, 6 in Fig. 4a stellt insofern eine Abwicklung der Kurventrommel 115 dar. Es ist aus Fig. 4a 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 äußerer Umkehrbereich Ba bezeichnet.
- Bei der Ermittlung des Umkehrbereiches Ba ist ferner zu berücksichtigen, daß die Ablage des Fadens auf der Spule sich nicht nur nach dem Changiergesetz richtet, das durch die Formgebung der Kurventrommel 115 vorgegeben ist. Vielmehr ist auch zu berücksichtigen, daß der Faden bei der Ablage auf der Spule unter einer Zugspannung steht und sich daher nicht nach dem durch die Kurventrommel vorgegebenen Changiergesetz ablegt. Der Faden tendiert daher dazu, im Umkehrbereich einen Bogen mit möglichst kleiner Krümmung zu bilden. Die Größe der Krümmung ist zum einen von der Fadenspannung, zum anderen aber auch von verschiedenen Fadenparametern, insbesondere der Reibung des Fadens auf den abgelegten Fadenschichten abhängig. Die Qualität der Spule hängt daher nicht nur von dem Changiergesetz der Kurventrommel 115, sondem mehr noch von der tatsächlichen Ablage des Fadens auf der Spule ab. Daher wird der Umkehrbereich Ba vorzugsweise an einer Spule gemessen als axiale Strecke zwischen dem Spulenende durch die Kurventrommel vorgegebenen Ende des Changierhubs und der Normalebene der Spule, in der der gekrümmte Umkehrbereich des tatsächlich auf der Spule abgelegten Fadens in den Bereich des geradlinig abgelegten Fadens übergeht.
- 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. 1) 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. 4a 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. 4a 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. 4a 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.
- Erfindungsgemäß ist der Atmungshub A vorzugsweise größer als der Umkehrbereich Ba. Dabei ist der Umkehrbereich B die axiale Länge der Spule, auf der der Faden sich nicht unter einem konstanten Ablagewinkel ablegt. Dieser Bereich ist von Fall zu Fall durch Messung zu ermitteln. Der äußere Umkehrbereich Ba ist der Umkehrbereich, den der Faden bei größtem Changierhub hat. Der Umkehrbereich hängt, wie noch erklärt wird, zum einen von dem Changiergesetz ab, nach dem die Bewegungsrichtung des Fadens an den Enden des Changierhubs mit endlicher Verzögerung und Beschleunigung umgekehrt wird, dann aber auch von der Fadenzugkraft und Reibung, mit der der Faden auf der Spule abgelegt wird.
- 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. 4b 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. 4a einhält.
- Mit der Atmung erfolgt nun, wie aus Fig. 4a ersichtlich, eine Parallelverschiebung der Changierkurven. Damit wird auch der Umkehrbereich Ba axial zur Spulenmitte hin verlegt. Daraus ergibt sich, daß jeder der in Fig. 4a dargestellten, augenblicklichen Changierkurven 9, 10, 11, 12 zu einem zugeordneten, abgelegten Schichtdickenverlauf 9.2, 10.2, 11.2, 12.2 führt.
- In Fig. 4b und deren Vergrößerung Fig. 4d sind diese pro Zeiteinheit erzeugten Schichten nebeneinander aufgezeichnet. Das Diagramm nach Fig. 4c zeigt die Summierung der Schichten. Aus dieser Summierung ergibt sich das Wesen der Erfindung:
- Die Figuren 4a bis 4c 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. 3a so berechnet, daß die Summe der gebildeten Schichtdicken im gesamten Atmungshub Amax konstant ist und eine zylindrische Spulenoberfläche OB ergibt. In Fig. 4c erkennt man die Schicht 6.3, die im Scheitelpunkt des Atmungshubes durch die Changierkurve 4, 6 (Fig. 4a) erzeugt wird. Durch Vorgabe der Zeit, in der diese Changierkurve gefahren wird, d.h. durch Vorgabe der Steigung dA/dT der Atmungskurve (Fig. 3a) 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 Ea 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. 4a) 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. 4c 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 abgelegte 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. 4a) des Changiergesetzes und dem tatsächlich ermittelten äußersten Scheitelpunkt der Fadenablage auf der Spule ist.
- Aus Fig. 4c ergibt sich, daß in dem Umkehrbereich Bi, den der Fadenführer 108 bei maximalem Atmungshub durchläuft (siehe Kurvenzug 9 in Fig. 4a), der vergrößerte Zylinderumfang OB sanft in den Zylinderumfang 0, der im Bereich mit konstanter Changiergeschwindigkeit entsteht, ausläuft.
- Zu dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5a, 5b, 6a, 6b: Wie das Zeit-Weg-Diagramm des Changierhubes nach Fig. 5a zeigt, erfolgt die Atmung mit veränderlichem Atmungshub A1, A2, A3 usw. und die Störung mit veränderlicher Störamplitude C1, C2, C3 usw. Sowohl in Fig. 5a als auch in Fig. 5b ist die Abszisse die Zeitachse. In Fig. 5a ist der Changierweg H bzw. der Atmungshub A auf der Ordinate abgetragen. In Fig. 5b ist die Changiergeschwindigkeit auf der Ordinate abgetragen. Die Changiergeschwindigkeit wird angegeben als Doppelhubzahl DH. Die Doppelhubzahl ist die Anzahl pro Zeiteinheit der Hin- und Herbewegungen des Fadenführers 108 (Fig. 1). Die Changiergeschwindigkeit wird fortlaufend zwischen dem unteren, fest vorgegebenen Grenzwert DHU und einem oberen, variablen Grenzwert DHO variiert, wobei auch hier - wie dargestellt - ein lineares, sägezahnförmiges Störungsgesetz angewandt werden kann. Wie auch zuvor 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. Diese Synchronisation dient zur Kompensation der Fadenspannungsschwankungen, die einerseits durch die Atmung und andererseits durch die Störung hervorgerufen werden. Im Gegensatz zur Ausführung nach den Figuren 5a, 5b erfolgt hier jedoch die Spiegelstörung so, daß die untere Changiergeschwindigkeit DHU über die Spulreise fest vorgegeben wird. Daher bleibt der Mittelwert der Changiergeschwindigkeit im Verlaufe einer Serie von Spiegelstörungszyklen mit veränderlicher oberer Changiergeschwindigkeit DHO nicht konstant. Dadurch wird zwar der Ablagewinkel des Fadens auf der Spule auch in seinem Mittelwert verändert. Die Veränderung ist jedoch recht gering. Der untere Wert der Changiergeschwindigkeit DHU bleibt vorzugsweise während der Spulreise konstant. Es ist jedoch auch möglich, den unteren Wert im Verlaufe der Spulreise zu verändern, z.B. schwach abfallen zu lassen oder etwa während des ersten Drittels der Spulreise schwach ansteigen und sodann schwach abfallen zu lassen.
- Zur Ermittlung des Verlaufs der Atmungskurve nach Fig. 5a: In Fig. 5a sind drei Atmungszyklen aus einer Serie von vier Atmungszyklen dargestellt. Zu einer Serie können aber auch mehr, z.B. acht Atmungszyklen gehören. Die Serie von zusammengehörenden Atmungszyklen zeichnet sich dadurch aus, daß der Atmungshub A1 des ersten Atmungszyklus gleich dem maximalen Atmungshub ist und daß der Atmungshub A2, A3 ... der folgenden Atmungszyklen sodann von einem Atmungszyklus zum nächsten ständig verkürzt wird. Die nächste unmittelbar folgende Serie von Atmungszyklen beginnt wieder mit dem maximalen Atmungshub.
- Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Atmungskurve die Verlegung des Endpunktes eines Changierhubs während eines Atmungszyklus darstellt. Die Atmungskurve besteht typischerweise aus einem Verkürzungsast K und einem Verlängerungsast L. Der Verkürzungsast gibt die Verkürzung des Changierhubes zwischen dem äußeren Scheitelpunkt Ea und dem inneren Scheitelpunkt Ei des Changierhubes H wieder.
- Der Verlängerungsast gibt den zeitlichen Verlauf der Verlängerung des Scheitelpunktes des Changierhubes H zwischen dem inneren Scheitelpunkt Ei und dem äußeren Scheitelpunkt Ea wieder.
- In Abweichung von der vorangegangenen Beschreibung wird einem Atmungszyklus jeweils ein Verkürzungsast K und ein Verlängerungsast L zugeordnet.
- Der in Fig. 5a dargestellte erste Atmungszyklus weist nun den Verkürzungsast K1 und den Verlängerungsast L1 auf. Die Atmungskurve erstreckt sich über den maximalen Atmungshub Amax. Die Atmungskurve des ersten Zyklus ist in ihrem grundsätzlichen Kurvenverlauf, die als ausgezogene Linie dargestellt ist, so ausgelegt, daß - wie bereits zuvor anhand des Diagramms nach Fig. 4b, 4d, 4c und 3a beschrieben - die Dicke der abgelegten Fadenschicht im gesamten Atmungshub Amax konstant ist und eine zylindrische Spulenoberfläche ergibt. Diese Schicht ist in Fig. 6a als Schicht 1 markiert. Die Atmungskurve wird jedoch - wie durch den gestrichelten Kurvenzug 13.1 angegebenen - korrigiert. Die Atmungskurve 13.1 wird so ausgelegt, daß in dem axialen Überschußbereich D1 der Spule, der die Differenz zwischen dem maximalen Atmungshub Amax bzw. A1 und dem Atmungshub A2 des nächsten Atmungszyklus mit den Ästen K2, L2 ist, eine zusätzliche Fadenmenge 14.1 abgelegt wird. Diese Fadenmenge 14.1 bildet eine Schicht, die so dick ist wie die Summe sämtlicher Schichten, die im Umkehrbereich Ba der Spule während der betroffenen Serie von Atmungszyklen abgelegt werden.
- Die resultierende Atmungskurve nach dem gestrichelten Kurvenzug 13.1 hat nun gegenüber dem idealen, ausgezogenen Kurvenzug den Vorteil, daß im inneren Endpunkt Ei eine verhältnismäßig sanfte Umkehr des Verkürzungsastes K1 in den Verlängerungsast L1 stattfindet. Das bedeutet praktisch, daß zum Antrieb der Atmungsstange 126 (Fig. 1) und der Zylinder-Kolben-Einheit 23 nur geringe Verzögerungen und Beschleunigungen erforderlich sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Korrektur 13.1 ideal auf den Oberschußbereich D1 beschränkt ist, daß aus praktischen, insbesondere dynamischen Gründen u.U. jedoch eine weitergehende Korrektur zweckmäßig ist - wie gezeigt. Die Auswirkungen dieser weitergehenden Korrektur auf die Fadenablage können jedoch gering gehalten werden.
- Wie Fig. 5a zeigt, wird der folgende Atmungszyklus mit verkürztem Atmungshub A2 durchgeführt. Dabei besteht der Atmungszyklus aus dem Verkürzungsast K2 und dem Verlängerungsast L2. Als Grundlage für die Berechnung dieses Kurvenzuges dient wiederum die Vorgabe, daß der Faden über den Bereich des Atmungshubes A2 gleichmäßig, d.h. zu einer gleich dicken Schicht 2 (Fig. 6a) verteilt werden soll. Dabei wird jedoch auch dieser Kurvenzug korrigiert, und praktisch wird der gestrichelte Kurvenzug 13.2 gefahren. Dieser gestrichelte Kurvenzug ist so ausgelegt, daß im axialen Uberschußbereich D2 der Spule zwischen den inneren Endpunkten Ei2 und Ei3 des darauffolgenden Atmungszyklus eine zusätzliche Fadenmenge 14.2 abgelegt wird derart, daß in dem axialen Bereich D2 eine Schichtdicke erreicht wird, die der Summe sämtlicher Schichten der in der betroffenen Serie noch folgenden, verkürzten Atmungszyklen entspricht
- Während des nun folgenden Atmungszyklus ist der Atmungshub wiederum verkürzt, und zwar zu dem Atmungshub A3. Auch hier sind der Verkürzungsast K3 und der Verlängerungsast L3 in ihrem grundsätzlichen Verlauf so ausgelegt, daß die Fadenmenge über den Atmungshub A3 zu einer zylindrischen Schicht 3 verteilt wird. Zusätzlich wird jedoch in dem Überschußbereich D3 der Spule zusätzlich die Fadenmenge 14.3 (Fig. 6a) abgelegt, indem wiederum die gestrichelt eingezeichnete Korrektur 13.3 der Atmungskurve erfolgt. Die zusätzliche Fadenmenge 14.3 erreicht wiederum die Schichtdicke der gesamten Fadenschicht, die in der Serie von Atmungszyklen im Umkehrbereich abgelegt wird.
- Während des letzten Atmungszyklus 4 (nicht dargestellt) der Serie folgt wiederum eine Verkürzung des Atmungshubes auf den Atmungshub A4. Hierbei ist die Atmungskurve so ausgelegt, daß eine gleichmäßig zylindrische Schicht über den Atmungshub A4 gewickelt wird.
- Anschließend folgt eine neue Serie von Atmungshüben, wobei der nächste Atmungszyklus mit dem maximalen Atmungshub Amax wie in Fig. 5a dargestellt, beginnt und wiederum eine stufenweise Verkürzung des Atmungshubes von einem Zyklus zum nächsten stattfindet.
- In den Fig. 6a und 6b ist der Schichtenaufbau des Endbereiches dargestellt, wobei in einer Serie vier Atmungszyklen durchgeführt werden.
- Es ist aus Fig. 6a in schematischer Darstellung ersichtlich, daß auch mit diesem modifizierten Verfahren über den Atmungsbereich Amax sich eine zylindrische Wicklung ergibt, die einen etwas größeren Durchmesser hat als die Wicklung im mittleren Bereich der Spule. Im Umkehrbereich Bi, der sich an den maximalen Atmungshub Amax anschließt, findet ein sanfter Übergang zwischen der Wicklung mit größerem Durchmesser und der Wicklung mit kleinerem Durchmesser statt, wie bereits zuvor unter Hinweis auf Fig. 4c beschrieben.
- Fig. 6b zeigt die Schichtbildung, die in Fig. 6a schematisch dargestellt ist, in einer der Praxis näherkommenden Art und Weise. Dabei ist zu berücksichtigen, daß zum einen die während jedes Atmungszyklus abgelegte Fadenmenge sehr gering ist, da jeder Atmungszyklus nur wenige Sekunden, z.B. 6 Sekunden dauert. Zum anderen ist zu berücksichtigen, daß infolge dieser kurzen Dauer eines Atmungszyklus keine scharfen Kanten der einzelnen Schichten und Fadenmengen entstehen. Der Faden ist ein lineares Gebilde. Die einzelnen Fadenwindungen einer Schicht liegen nicht dicht bei dicht, sondern mit Abstand, der einige Millimeter betragen kann. Wegen dieses Fadenabstandes aufeinanderfolgender Windungen werden die in einer späteren Schicht abgelegten Windungen stets, d.h. bei funktionierender Spiegelstörung, zwischen den Windungen der vorausgegangenen Schicht abgelegt werden, so daß die einzelnen Schichten geometrisch nicht notwendigerweise auch unterschiedliche Radien haben. Was in Fig. 6a und 6b als radial aufgetragene Fadenschicht erscheint, macht sich daher in Wirklichkeit zu einem großen Teil lediglich in einer Erhöhung der Packungsdichte der Spule bemerkbar.
- Es ist aus Fig. 5a ersichtlich, daß die Korrekturen der Atmungskurven in allen Fällen dazu führen, daß die Atmungsbewegung mit geringer Verzögerung und Beschleunigung durchgeführt werden kann.
- Fig. 5b zeigt nun, daß zur Spiegelstörung die Changiergeschwindigkeit, ausgehend von der unteren Doppelhubzahl DHU, synchron mit der Verkürzung des Changierhubes H erhöht wird, wobei in jedem Spiegelstörungszyklus der obere Wert der Doppelhubzahl (DH02, DH03 ...) proportional zu der jeweiligen Verkürzung des Atmungshubes A1, A2, A3 ... gegenüber der Doppelhubzahl DHO des vorausgegangenen Spiegelstörungszyklus ebenfalls verringert wird.
- In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird dabei DH04, d.h. der kleinste obere Wert der Doppelhubzahl innerhalb einer Serie von Atmungs-und Spiegelstörungszyklen mindestens so groß gewählt, daß das Verhältnis von Spiegelstörungsamplitude (C = DHO - DHU) zu Zykluszeit T einen bestimmten vorgegebenen Wert nicht unterschreitet. Die Spiegelstörungsamplitude C3 ist dabei die Differenz zwischen der kleinsten oberen Doppelhubzahl DH03 und der unteren Doppelhubzahl DHU. Die halbe Zykluszeit T/2 ist die Zeitdauer für die Erhöhung der Doppelhubzahl von DHU auf DHO. Das Verhältnis C3/T/2 gibt die geringste Steigung der Spiegelstörungskurven nach Fig. 5b wieder. Diese geringste Steigung muß so groß sein, daß zwei Fadenwindungen, die durch aufeinanderfolgende Changierhübe unmittelbar nebeneinander abgelegt werden, einen Abstand gemessen senkrecht zum Faden haben, der mindestens gleich der Fadendicke ist. Man kann auch formulieren: Der Abstand in axialer Richtung muß mindestens gleich der Ablagebreite (gemessen in axialer Richtung) sein, mit der. sich der multifile Faden auf der Spule ablegt. Diese Ablagebreite ist auf der Spule durch Messung zu ermitteln.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Fig. 7a bis 7c erläutert. Das Atmungsgesetz und die dadurch hervorgerufene Fadenablage auf der Spule entspricht der Beschreibung und Darstellung nach den Fig. 5a bzw. 6a, 6b. Die Ausführung der Spiegelstörung nach Fig. 7b entspricht der Darstellung und Beschreibung nach Fig. 3b. Das heißt, die Spiegelstörungsamplitude ist konstant.
- Wenn man bei konstanter Spiegelstörungsamplitude davon ausgeht, daß der obere Wert der Doppelhubzahl DHO so bemessen ist, daß er bei maximalem Atmungshub eine ideale Fadenspannungskompensation ergibt, so folgt daraus, daß bei dem kleinsten Atmungshub keine vollständige Fadenspannungskompensation mehr stattfindet. Aus diesem Grunde wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Umfangsgeschwindigkeit der Spule - wie Fig. 7c zeigt - synchron mit der Atmung bzw. Spiegelstörung erhöht. Während des Atmungszyklus mit maximalem Atmungshub Amax ist die Umfangsgeschwindigkeit der Spule gleich dem Ausgangswert VAO. Synchron mit dem Beginn eines Atmungszyklus mit verkürztem Atmungshub A2 erfolgt auch eine geringfügige Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit V der Spule, wobei die Differenz zwischen V2 und V1 proportional der Differenz der Atmungshübe A1 und A2 ist. Sodann wird mit Verlängerung des Changierhubes die Changiergeschwindigkeit wiederum auf ihren Ausgangswert VAO = V1 vermindert. Mit Durchführung des nächsten Atmungszyklus erfolgt wiederum eine Erhöhung der Changiergeschwindigkeit, und zwar auf einen vergrößerten Wert V3. Die Differenz V3 - V1 ist wiederum proportional der Gesamtverkürzung des Atmungshubes Amax - A3. Durch geeignete Vorgabe des Ausgangswertes der Umfangsgeschwindigkeit der Spule V1 und der erhöhten Werte V2 und V3, die durch Berechnung und Versuch zu ermitteln ist, läßt sich eine vollständige Fadenspannungskompensation herbeiführen, so daß die Fadenzugkraft, der der Faden auf der Spule unterworfen ist, weder während der Spulreise noch während einer Serie von Atmungszyklen noch während eines Atmungszyklus schwankt.
- Es ist ersichtlich, daß das Verfahren nach Fig. 7c auch mit einem Verfahren nach den Fig. 5a, 5b kombiniert werden kann. Dies wird man mit Vorteil dann tun, wenn sich zwischen der Forderung der guten Spiegelstörung und der Forderung der Fadenspannungskompensation ein gangbarer Kompromiß nicht finden läßt.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 8a bis 8c erläutert. Die Ausführung der Spiegelstörung nach Fig. 3b entspricht der Darstellung und Beschreibung nach Fig. 3b. Das heißt, die Spiegelstörungsamplitude ist konstant. Es sei jedoch vorab darauf hingewiesen, daß das Verfahren nach Fig. 8a, 8c, das nachfolgend beschrieben wird, auch mit einem Spiegelstörungsverfahren nach Fig. 5b kombiniert werden kann. Man wird von der Möglichkeit, die Spiegelstörungsamplitude zu variieren, insbesondere dann Gebrauch machen, wenn dies zur Kompensation von Fadenspannungsschwankungen erforderlich ist. Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig. 3b Bezug genommen.
- Mit Hilfe des Changierdiagramms nach Fig. 8a wird eine bikonische Wicklung hergestellt. Zu Anfang der Spulreise wird der Faden mit dem Anfangs-Changierhub H1 verlegt. Im Verlaufe der Spulreise erfolgt eine ständige Verkleinerung des Changierhubes H, und zwar an beiden Seiten der Spule. Daher entsteht eine zylindrische Spule mit abgeflachten, d.h. konischen Stimflächen. Die Differenz der axialen Wickellänge zwischen der Anfangswicklung und der Endwicklung ist mit D bezeichnet. Das bedeutet, daß der Basis-Changierhub im Laufe der Spulreise ständig kleiner wird. Die Atmung geht nun von diesem kleiner werdenden Basis-Changierhub aus.
- Die Atmung erfolgt mit veränderlichem Atmungshub A1, A2, A3 usw. Sowohl in Fig. 8a bis 8c ist die Abszisse die Zeitachse. In Fig. 8b ist die Changiergeschwindigkeit auf der Ordinate abgetragen. Die Changiergeschwindigkeit wird angegeben als Doppelhubzahl DH. Die Doppelhubzahl ist die Anzahl. pro Zeiteinheit der Hin- und Herbewegungen des Fadenführers 108 (Fig. 1). Die Changiergeschwindigkeit wird fortlaufend zwischen dem unteren, fest vorgegebenen Grenzwert DHU und einem oberen, variablen Grenzwert DHO variiert, wobei auch hier - wie dargestellt - ein lineares, sägezahnförmiges Störungsgesetz angewandt werden kann. Wie auch zuvor 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. Diese Synchronisation dient zur Kompensation der Fadenspannungsschwankungen, die einerseits durch die Atmung und andererseits durch die Störung hervorgerufen werden.
- In Fig. 8a ist der Changierweg H bzw. der Atmungshub A auf der Ordinate abgetragen. Es ist zu ersehen, daß sich der Basis-Changierhub gegenüber dem Anfangs-Changierhub ständig verändert. In der Darstellung nach Fig. 8a bildet der Basis-Changierhub eine unter dem Winkel beta ansteigende Gerade. Der Changierhub kehrt nun im Laufe eines Atmungszyklus ständig auf diesen Basis-Changierhub zurück und die Atmungshübe A1 bis A4 werden von diesem Basis-Changierhub, aus berechnet.
- Zur Ermittlung des Verlaufs der Atmungskurve nach Fig. 8a: In Fig. 8a sind drei Atmungszyklen aus einer Serie von vier Atmungszyklen dargestellt. Zu einer Serie können aber auch mehr, z.B. acht Atmungszyklen gehören. Die Serie von zusammengehörenden Atmungszyklen zeichnet sich dadurch aus, daß der Atmungshub A1 des ersten Atmungszyklus gleich dem maximalen Atmungshub ist und daß der Atmungshub A2, A3 ... der folgenden Atmungszyklen sodann von einem Atmungszyklus zum nächsten ständig verkürzt wird. Die nächste unmittelbar folgende Serie von Atmungszyklen be-. ginnt wieder mit dem maximalen Atmungshub.
- Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Atmungskurve die Verkleinerung des Changierhubs gegenüber dem Basis-Changierhub während eines Atmungszyklus darstellt. Die Atmungskurve besteht typischerweise aus einem Verkürzungsast K und einem Verlängerungsast L. Der Verkürzungsast gibt die Verkürzung des Changierhubes zwischen dem äußeren Scheitelpunkt Ea = Basis-Changierhub und dem inneren Scheitelpunkt Ei des Changierhubes H wieder. Der Verlängerungsast gibt den zeitlichen Verlauf der Verlängerung des Scheitelpunktes des Changierhubes H zwischen dem inneren Scheitelpunkt Ei und dem äußeren Scheitelpunkt Ea = Basis-Changierhub wieder.
- Im folgenden wird einem Atmungszyklus jeweils ein Verkürzungsast K und ein Verlängerungsast L zugeordnet.
- Der in Fig. 8a dargestellte erste Atmungszyklus weist nun den Verkürzungsast K1 und den Verlängerungsast L1 auf. Die Atmungskurve erstreckt sich über den maximalen Atmungshub Amax. Die Atmungskurve des ersten Zyklus ist in ihrem grundsätzlichen Kurvenverlauf, die als ausgezogene Linie dargestellt ist, so ausgelegt, daß - wie bereits zuvor anhand des Diagramms nach Fig. 4b, 4d, 4c und 3a beschrieben - die Dicke der abgelegten Fadenschicht im gesamten Atmungshub Amax konstant ist und eine zylindrische Spulenoberfläche ergibt. Diese Schicht ist in Fig. 9a als Schicht 1 markiert. Die Atmungskurve wird jedoch - wie durch den gestrichelten Kurvenzug 13.1 angegeben - korrigiert. Die Atmungskurve 13.1 wird so ausgelegt, daß in dem axialen Uberschußbereich D1 der Spule, der die Differenz zwischen dem maximalen Atmungshub Amax bzw. A1 und dem Atmungshub A2 des nächsten Atmungszyklus mit den Ästen K2, L2 ist, eine zusätzliche Fadenmenge 14.1 abgelegt wird. Diese Fadenmenge 14.1 bildet eine Schicht, die so dick ist wie die Summe sämtlicher Schichten, die im Umkehrbereich Ba der Spule während der betroffenen Serie von Atmungszyklen abgelegt werden.
- Die resultierende Atmungskurve nach dem gestrichelten Kurvenzug 13.1 hat nun gegenüber dem idealen, ausgezogenen Kurvenzug den Vorteil, daß im inneren Endpunkt Ei eine verhältnismäßig sanfte Umkehr des Verkürzungsastes K1 in den Verlängerungsast L1 stattfindet. Das bedeutet praktisch, daß zum Antrieb der Atmungsstange 126 (Fig. 1) und der Zylinder-Kolben-Einheit 23 nur geringe Verzögerungen und Beschleunigungen erforderlich sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Korrektur 13.1 ideal auf den Überschußbereich D1 beschränkt ist, daß aus praktischen, insbesondere dynamischen Gründen u.U. jedoch eine weitergehende Korrektur zweckmäßig ist - wie gezeigt. Die Auswirkungen dieser weitergehenden Korrektur auf die Fadenablage können jedoch gering gehalten werden.
- Wie Fig. 8a zeigt, wird der folgende Atmungszyklus mit kürzerem Atmungshub A2 durchgeführt. Dabei besteht der Atmungszyklus aus dem Verkürzungsast K2 und dem Verlängerungsast L2. Als Grundlage für die Berechnung dieses Kurvenzuges dient wiederum die Vorgabe, daß der Faden über den Bereich des Atmungshubes A2 gleichmäßig, d.h. zu einer gleich dicken Schicht 2 (Fig. 9a) verteilt werden soll. Dabei wird jedoch auch dieser Kurvenzug korrigiert, und praktisch wird der gestrichelte Kurvenzug 13.2 gefahren. Dieser gestrichelte Kurvenzug ist so ausgelegt, daß im axialen Uberschußbereich D2 der Spule zwischen den inneren Endpunkten Ei2 und Ei3 des darauffolgenden Atmungszyklus eine zusätzliche Fadenmenge 14.2 abgelegt wird derart, daß in dem axialen Bereich D2 eine Schichtdicke erreicht wird, die der Summe sämtlicher Schichten der in der betroffenen Serie noch folgenden, kürzeren Atmungszyklen entspricht.
- Während des nun folgenden Atmungszyklus ist der Atmungshub wiederum verkürzt, und zwar zu dem Atmungshub A3. Auch hier sind der Verkürzungsast K3 und der Verlängerungsast L3 in ihrem grundsätzlichen Verlauf so ausgelegt, daß die Fadenmenge über den Atmungshub A3 zu einer zylindrischen Schicht 3 verteilt wird. Zusätzlich wird jedoch in dem Überschußbereich D3 der Spule zusätzlich die Fadenmenge 14.3 (Fig. 9a) abgelegt, indem wiederum die gestrichelt eingezeichnete Korrektur 13.3 der Atmungskurve erfolgt. Die zusätzliche Fadenmenge 14.3 erreicht wiederum die Schichtdicke der gesamten Fadenschicht, die in der Serie von Atmungszyklen im Umkehrbereich abgelegt wird.
- Während des letzten Atmungszyklus 4 (nicht dargestellt) der Serie folgt wiederum eine Verkürzung des Atmungshubes auf den Atmungshub A4. Hierbei ist die Atmungskurve so ausgelegt, daß eine gleichmäßig zylindrische Schicht über den Atmungshub A4 gewickelt wird.
- Anschließend folgt eine neue Serie von Atmungshüben, wobei der nächste Atmungszyklus mit dem maximalen Atmungshub Amax wie in Fig. 8a dargestellt, beginnt und wiederum eine stufenweise Verkürzung des Atmungshubes von einem Zyklus zum nächsten stattfindet.
- In den Fig. 9a und 9b ist der Schichtenaufbau des Endbereiches dargestellt, wobei in einer Serie vier Atmungszyklen durchgeführt werden.
- Es ist aus Fig. 9a in schematischer Darstellung ersichtlich, daß die Verkürzung des Basis-Changierhubs gegenüber dem Anfangs-Changierhub dazu führt, daß die Stirnflächen der Spule abgeböscht, d.h. konisch gewickelt wird. Es sei allerdings bemerkt, daß der Konuswinkel in den Fig. 9a, b übergroß gezeichnet worden ist. In Wirklichkeit wirkt sich die Veränderung des Basis-Changierhubes während eines Atmungszyklus, der eine Zeitdauer von wenigen Sekunden hat, nicht so stark aus.
- Es ist aus Fig. 9a in schematischer Darstellung ersichtlich, daß auch mit diesem modifizierten Verfahren über den Atmungsbereich Amax sich eine zylindrische Wicklung ergibt, die einen etwas größeren Durchmesser hat als die Wicklung im mittleren Bereich der Spule. Im Umkehrbereich Bi, der sich an den maximalen Atmungshub Amax anschließt, findet ein sanfter Übergang zwischen der Wicklung mit größerem Durchmesser und der Wicklung mit kleinerem Durchmesser statt, wie bereits zuvor unter Hinweis auf Fig. 4c beschrieben.
- Fig. 9b zeigt die Schichtbildung, die in Fig. 9a schematisch dargestellt ist, in einer der Praxis näherkommenden Art und Weise. Auch in Fig. 9b ist der Böschungswinkel der Stirnkante zu groß gezeichnet. Im Rahmen dieser Anmeldung ist zu berücksichtigen, daß zum einen die während jedes Atmungszyklus abgelegte Fadenmenge sehr gering ist, da jeder Atmungszyklus nur wenige Sekunden, z.B. 6 Sekunden dauert. Zum anderen ist zu berücksichtigen, daß infolge dieser kurzen Dauer eines Atmungszyklus keine scharfen Kanten der einzelnen Schichten und Fadenmengen entstehen. Der Faden ist ein lineares Gebilde. Die einzelnen Fadenwindungen einer Schicht liegen nicht dicht bei dicht, sondern mit Abstand, der einige Millimeter betragen kann. Wegen dieses Fadenabstandes aufeinanderfolgender Windungen werden die in einer späteren Schicht abgelegten Windungen stets, d.h. bei funktionierender Spiegelstörung, zwischen den Windungen der vorausgegangenen Schicht abgelegt werden, so daß die einzelnen Schichten geometrisch nicht notwendigerweise auch unterschiedliche Radien haben. Was in Fig. 9a und 9b als radial aufgetragene Fadenschicht erscheint, macht sich daher in Wirklichkeit zu einem großen Teil lediglich in einer Erhöhung der Packungsdichte der Spule bemerkbar. Es ist aus Fig. 8a ersichtlich, daß die Korrekturen der Atmungskurven in allen Fällen dazu führen, daß die Atmungsbewegung mit geringer Verzögerung und Beschleunigung durchgeführt werden kann.
- Zur Spiegelstörung könnte nun, wie Fig. 5b zeigt, die Changiergeschwindigkeit, ausgehend von der unteren Doppelhubzahl DHU, synchron mit der Verkürzung des Changierhubes H erhöht werden, wobei in jedem Spiegelstörungszyklus der obere Wert der Doppelhubzahl (DH02, DH03 ...) proportional zu der jeweiligen Verkürzung des Atmungshubes A1, A2, A3... gegenüber der Doppelhubzahl DHO des vorausgegangenen Spiegelstörungszyklus ebenfalls verringert wird. Zur weiteren Ausgestaltung wird auf die Ausführungen zu Fig. 5b verwiesen.
- Sofern jedoch das Atmungsverfahren bei konstanter Spiegelstörung - wie in Fig. 8b dargestellt - betrieben wird, kann es vorteilhaft sein, zur Kompensation von Fadenspannungsschwankungen auch die Umfangsgeschwindigkeit zu ändern, wie dies in bezug auf Fig. 8c gezeigt ist. Zunächst einmal wird die Umfangsgeschwindigkeit synchron mit dem abnehmenden Basis-Changierhub gegenüber dem Anfangswert der Umfangsgeschwindigkeit VAO erhöht. Diese sich ständig erhöhende Umfangsgeschwindigkeit ist in dem Diagramm nach Fig. 8c, in dem die Ordinate die Umfangsgeschwindigkeit der Spule darstellt, mit "Basisumfangsgeschwindigkeit" bezeichnet. Erfindungsgemäß erfolgt nun eine weitere Modifikation.
- Wenn man bei konstanter Spiegelstörungsamplitude davon ausgeht, daß der obere Wert der Doppelhubzahl DHO so bemessen ist, daß er bei maximalem Atmungshub eine ideale Fadenspannungskompensation ergibt, so folgt daraus, daß bei dem kleinsten Atmungshub keine vollständige Fadenspannungskompensation mehr stattfindet. Aus diesem Grunde wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Umfangsgeschwindigkeit der Spule - wie Fig. 8c zeigt - synchron mit der Atmung bzw. Spiegelstörung gegenüber der Basis-Umfangsgeschwindigkeit erhöht. während des Atmungszyklus mit maximalem Atmungshub Amax ist die Umfangsgeschwindigkeit der Spule gleich der Basis-Umfangsgeschwindigkeit. Synchron mit dem Beginn eines Atmungszyklus mit verkürztem Atmungshub . A2 erfolgt auch eine geringfügige Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit V der Spule, wobei die Differenz zwischen V2 und V1 proportional der Differenz der Atmungshübe A1 und A2 ist. Sodann wird mit Verlängerung des Changierhubes die Changiergeschwindigkeit wiederum auf die Basis-Umfangsgeschwindigkeit vermindert. Mit Durchführung des nächsten Atmungszyklus erfolgt wiederum eine Erhöhung der Changiergeschwindigkeit, und zwar auf einen vergrößerten Wert V3. Die Differenz V3 - V1 ist wiederum proportional der Gesamtverkürzung des Atmungshubes Amax - A3. Durch geeignete Vorgabe des Ausgangswertes und Basiswertes der Umfangsgeschwindigkeit der Spule V1 und der erhöhten Werte V2 und V3, die durch Berechnung und Versuch zu ermitteln ist, läßt sich eine vollständige Fadenspannungskompensation herbeiführen, so daß die Fadenzugkraft, der der Faden auf der Spule unterworfen ist, weder während der Spulreise noch während einer Serie von Atmungszyklen noch während eines Atmungszyklus schwankt.
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