CH662549A5 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln von flexiblem material zu einem wickel. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von flexiblem Material zu einem aus einer Vielzahl von übereinander gewickelten Lagen bestehenden Wik-kel. Das Material kann aus Draht, Kunstseidefasern, Glasfasern, Garn, Faden, Seil, Band, Streifen, geschlitzten Plastikfolien, Kabel oder ähnlichem bestehen. Insbesondere handelt es sich dabei um das Aufwickeln von jeder Art biegbarem, faserartigem oder bandförmigem Material, einschliesslich aller Querschnittsformen von Draht oder anderer Materialien und insbesondere von Materialien mit glatten Oberflächen, ungewöhnlichen Dehnungseigenschaften oder solchen, die eine minimale Oberflächenpressung und/oder eine minimale Dehnung während des Aufwindevorgangs oder anschliessend daran im aufgespulten Zustand erfordern.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung der in der US-Patentschrift 3178130 beschriebenenErfindung des gleichen Anmelders dar. Das Verfahren, die Vorrichtung und die gemäss der in dem genannten Patent beschriebenen Erfindung hergestellte Spule sind auf bestimmte dort angegebene Spulendurchmesser beschränkt. Diese Beschränkungen hinsichtlich der Durchmesser der Spulen hat man zunächst als notwendig angesehen, weil die Form der Enden der Wickeldorne oder Wickelträger, auf welche die Fadenwickel aufgewickelt werden, unter Anwendung zeichnerischer Methoden bestimmt wurde, wobei für die Kurvenform des Wickeldornendes von einem Mittelpunkt bzw. von ausserhalb der fertigen Spule liegenden Punkten ausgegangen wurde. Eine solche zeichnerische und geometrische Methode zur Erzeugung der Kreiskurvenform für die Enden des Wickeldorns hat Einschränkungen hinsichtlich des oberen Grenzwertes des Spulendurchmessers zur Folge, weil von einem gewissen Punkt an die kreisförmigen Kurven der Endzonen einwärts zurückgerichtet sind.

Ein weiteres auf der in der vorerwähnten US-Patentschrift beschriebenen Methode beruhendes Problem besteht darin, dass die kreisförmigen Kurven nur Annäherungen an die genauen Bahnen sind, welche ein Wickel ausbildet, wenn der Durchmesser des Wickels sich ändert. Wenn die geometrische Form der Enden nicht korrekt ist, verursacht das an den Enden des Wickels ein Einwärtsrutschen in eine Wickelsenke, wenn der Wickel auf dem Wickeldorn entsteht. Durch ein solches Einwärtsrutschen kann möglicherweise die Abziehöffnung verlegt werden, welche als eine radiale Öffnung an der Seite des Wickels von der Wickelaussenseite zum inneren axialen Hohlraum sich erstrek-kend ausgebildet ist. Da bei solchen mit einem radialen Hohlraum ausgebildeten Wickel der Faden von innen durch die radiale Öffnung in dem Abziehhohlraum abgezogen werden soll, können durch den Umstand, dass irgendwelche Windungen die Abziehöffnung verlegen, Probleme durch das Verheddern der Fäden entstehen, weil die Windung bei ihrem Abziehen durch die radiale Öffnung sich mit den Windungen verheddert, welche den Abziehhohlraum verlegen.

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Wenn der Abziehhohlraum durch das Verrutschen der Wicklung verlegt ist, ergeben sich ausserdem Schwierigkeiten, den Abziehhohlraum zu lokalisieren. Eine unkorrekte Lokalisierung des Abziehhohlraums führt dazu, dass das Material auf eine Windung innerhalb des Abziehhohlraums stösst, was generell das Abziehen des Materials durch den Hohlraum behindert.

Wenn die Endzonen des Wickeldorns, auf welchen das Material aufgewickelt wird, für die Aufspulbedingungen an jedem Punkt zu weit sind, wird das aufgespulte Material, insbesondere bei hohen Spulgeschwindigkeiten, auf einen Durchmesser «herunterfallen», welcher kleiner ist als er sein sollte, so dass auch dadurch Fadenverwicklungen entstehen können, wenn das Material durch den an der Seite der Wicklung ausgebildeten Abziehhohlraum abgezogen wird.

Wenn ausserdem das Material auf einen kleineren Durchmesser rutscht, als dieser sein sollte, so würde eine Kompression ohne eine Beschädigung des Materials unmöglich sein und die Wickelwiederholbarkeit würde verloren gehen. Eine einzelne Windung mit einem kleineren Durchmesser als er sein sollte, muss länger werden, weil während der Kompression der Spulendurchmesser langsam anwächst.

In dem zuvor erwähnten US-Patent ist eine Methode beschrieben, bei welcher das Aufwinden auf einen Wickeldorn mit spitzen Umwindewinkeln erfolgt, wobei eine gerade Linie und näherungsweise ein bogenförmiger Verlauf möglich sind. In den heute üblichen Spulvorrichtungen stehen verschiedene Nokken für unterschiedliche Umwindewinkel zur Verfügung. Wenn jedoch die Umwindewinkel aufgrund der Nocken grösser werden (woraus sich am Ende ein sinusförmiger Verlauf ergibt) führt die in der vorgenannten US-Patentschrift beschriebene Methode, mit Annäherungen auf geometrischem Weg die Endzonen des Wickelträgers auszubilden, zunehmend in eine Sackgasse, wobei sich als Ergebnis der Anwendung der in dem vorerwähnten Patent beschriebenen Methode herausstellt, dass unbrauchbare und nicht genügend feste Wickel erzeugt werden, was noch zu dem bereits erwähnten Problem hinzukommt, dass der erreichbare Durchmesser des Wickels begrenzt ist.

Bei der Entwicklung der Ausgestaltung eines Wickels gemäss der vorliegenden Anmeldung wurden die nachfolgenden aus dem Stand der Technik, z. B. aus der vorgenannten US-PS 3178130 bekannten Parameter berücksichtigt: Translationslänge, Durchmesser des Wickeldorns oder Wickelträgers, Art des Nockens, Durchmesser des Endes des Wickelträgers, Zunahme der Wicklung, Abstand des Fadenführers von der Achse des Wickelträgers. Diese durch eine mathematische Formel in Beziehung zueinander gesetzten Parameter sind auch für den Ablauf des Verfahrens zum Aufwinden des Materials massgebend. Von der mathematischen Beziehung in Verbindung mit der Lehre dieser Erfindung kann die für die Entwicklung und Anwendung dieser und weiterer Parameter notwendige Information erhalten oder abgeleitet werden. Ferner kann die Formgestaltung der Endzonen des Wickelträgers, auf welchem das Material aufgewickelt wird, aus der vorerwähnten mathematischen Beziehung abgeleitet werden.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, mit einem Wickelverfahren einen «selbsttragenden» Wickel aus flexiblem Material herzustellen, in welchem das flexible Material sich in relativ grossen radialen Abständen gegenseitig überkreuzt, um die von der scherenartigen Wirkung dichtliegender Kreuzungspunkte herrührenden ungünstigen Biegungen zu vermeiden. Das flexible Material kann in schneckenförmigen Linien mit relativ kleinen Winkeln gegenüber der Achse aufgespult werden, so dass der Materialabzug über das Ende des Wickels oder durch dessen Zentrum erfolgt, so dass kein Reibungswiderstand entseht. Die Umkehr beim Aufwickeln an den Enden des Wickels kann ohne Winkelablenkung erfolgen und das Aufspulen kann mit äusserst geringer Spannung und ohne Verrutschen durchgeführt werden, so dass das aufgespulte Material unter einem

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

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55

60

65

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minimalen Druck steht, und zwar entweder auf dem Wickeldorn oder auch von diesem getrennt, und derart, dass ein Zusammenfallen verhindert wird, wenn der Stützkörper entfernt ist und der Wickel vollkommen selbsttragend ist, so dass der Faden aus dem Zentrum oder von den Enden frei abgezogen werden kann, oder durch einen radialen Hohlraum, der sich von aussen an der Seite des Wickels zum Inneren axialen Hohlraum erstreckt.

Bei der Verbesserung der aus der US-PS 3178130 bekannten Technik handelt es sich darum, die in dem vorerwähnten US-Patent beschriebenen Schwierigkeiten der geometrischen Methode auszuschliessen, wie auch die zuvor erwähnten Begrenzungen hinsichtlich des Durchmessers des zu einem Wickel aufgewickelten Materials zu überwinden, ferner das Verrutschen des Wickels besonders an den äusseren Enden desselben, wenn das Material aufgewickelt wird, zu verhindern, sowie ferner auch zu verhindern, dass in dem Abziehhohlraum Fadenverwicklungen entstehen können, so dass der Widerstand des Fadenmaterials beim Abziehen vom fertigen Wickel durch die radiale Öffnung von der Innenseite des Wickels reduziert wird.

Positiv ausgedrückt handelt es sich darum, einen selbsttragenden Wickel und den Wickeldorn einschliesslich der besonderen Endzonen desselben, derart auszubilden, dass die Parameter, beispielsweise die Spulendurchmesser, die Spulenbreite, der Hin- und Herhub des Fadenführers, der Abstand des Fadenführers von der Spulenachse und die Zunahme des Wickels durch eine mathematische Beziehung verknüpft sind. Man erzielt dadurch eine wesentlich verbesserte Methode zum Aufwinden von Material in der in dieser Anmeldung beschriebenen Weise.

Man will mit anderen Worten fertige Wickel erhalten, die für jede Art von Material «selbsttragend» sind, für jede Anwendungsart geeignet sind sowie für jeglichen Wickeltyp.

Zur Lösung der genannten Aufgabe dient ein Verfahren nach Anspruch 1, zu dessen Ausführung eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 3 vorgesehen ist, mittels welcher das Aufwinden jeglicher Art von flexiblem Material möglich ist, insbesondere auch von flachem und streifenförmigem Material, bei welchem bisher besondere Schwierigkeiten bestanden und für welche besonders komplizierte Vorrichtungen notwendig waren.

Während die vorliegende Erfindung insbesondere auf das Verfahren, die Vorrichtung und den Wickel aus Material, das in 8-ter-Schleifen-Konfiguration mit mindestens einem von aussen zum inneren Kern sich radial erstreckenden Hohlraum gewickelt ist, gerichtet ist, bezieht sich die Erfindung allgemein auch auf andere Windungsformen und insbesondere auch auf die sogenannte «Universalwindung», welcher Begriff in der Textilindustrie bekannt ist.

Das Aufwinden von Material in der hier beschriebenen Weise und in 8-ter-Schleifen-Konfiguration ist bekannt und geht aus dem Inhalt mindestens der nachfolgend genannten US-Patent-schriftenhervor:2634 922,2634923,2716008,2738145, 2767 938,2 828 092,3178130,3 486 714,3 565 365,3 601326, 3 655140, 3 666200,3 677 490, 3 747 861 und 4085 902.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform des Wickeldorns mit dessen gemäss der Erfindung ausgebildeten Endzonen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtung zum Aufwinden von flexiblem Material;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Bewegung der Faden-Querführung aufgrund einer besonderen Nockenform;

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Spulvorrichtung von der Seite, aus der die verschiedenen Parameter hervorgehen, die bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Herstellung eines Wickels gemäss der Erfindung berücksichtigt sind;

Fig. 5 den Linienzug einer Windung auf dem Wickelträger,

10

wobei der Linienzug zur Vereinfachung in einer Ebene liegend dargestellt ist;

Fig. 6 die Windungsbreite über dem Windungsdurchmesser für bestimmte Parameter gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in graphischer Darstellung;

Fig. 7 die Art, in welcher das Profil der Endzonen für einen Wickelträger gemäss der Lehre der Erfindung entwickelt wird.

Fig. 1 stellt die Grundform eines Wickelträgers mit den an den Enden angeordneten Endzonen gemäss der Erfindung dar. Der Wickelträger oder Wickeldorn 12 weist eine im allgemeinen bombierte bzw. kurvenförmige äussere Oberfläche 14 sowie Endzonen 16 auf, die an ihrer einwärts gerichteten Fläche 18 eine geometrische Form besitzen, die in der nachfolgend beschriebenen Weise bestimmt wird. Ein nicht dargestellter Fadenführer 15 führt einen mit der Linie 20 dargestellten Wechselhub aus, wobei diese Querbewegung des Fadenführers im wesentlichen parallel zur Längsachse des Wickelkörpers 12 verläuft.

Bei herkömmlichen Spulmaschinen sind die Endzonen 16 an dem Wickelträger 12 fest angeordnet, jedoch können wahlweise 20 auch eine oder beide Endzonen 16 lösbar an dem Wickelträger 12 befestigt sein. Beide Ausführungsformen sind dem Fachmann bekannt, der mit der Technik des Aufspulens, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, vertraut ist. Die äussere Oberflä-25 che 14 des Wickelträgers 12 kann ferner kugelförmig, oder elliptisch ausgebildet sein oder jede andere kurvenförmige Oberfläche aufweisen, die vorzugsweise von der Mitte des Wickelträgers 12 zu den Endzonen 16 hin zur Achse hin einwärts geneigt ist. Der in Fig. 1 dargestellte Wickelträger mit den Endzonen soll 30 somit nur ein Beispiel zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung darstellen und die Erfindung ist somit nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Wickelträgers und der Endformen beschränkt. Darüberhinaus soll sich die Erfindung auch auf solche Wickelträger und Endzonen beziehen, die expandier-35 bar oder komprimierbar sind.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Spulvorrichtung, welche für das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Der Wickelträger 12 ist auf einer Welle 22 angeordnet, die durch einen Motor 24 über ein Getriebe 40 26 angetrieben ist. Der Motor 24 treibt ausserdem eine Welle 28, welche einen herzförmigen Nocken 30 dreht, wodurch ein Schlitten 32 angetrieben wird, welcher am Ende einen Stift 34 aufweist, der in einen Schlitz 36 eines Hebels 38 eingreift, welcher um ein Schwenkgelenk 40 schwenkbar ist und welcher Hebel 38 ferner 45 am Ende einen Fadenführer 42 aufweist. Eine Spulvorrichtung dieser Art ist dem Fachmann bekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung des Auf baus und der Arbeitsweise dieser Vorrichtung für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist. Der Motor 24 treibt über das Getriebe 26 die 50 Welle 22 rotierend derart an, dass der Wickelträger 12 sich um seine Längsachse mit verschiedenen Geschwindigkeiten je nach dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes 26 und der Drehzahl des Motors 24 dreht. Der herzförmige Nocken 30 wird ebenfalls durch den Motor 24 gedreht, um eine Hin- und Herbewegung des st Fadenführers 42 entlang der Bewegungsbahn 20 herbeizuführen. Die Zunahme der Windung ist definiert als die Änderung der Stellung des Fadenführers 42 entlang der Bewegungsbahn 20 in bezug auf die Stellung eines Bezugspunktes auf dem Wickelträger 14, wenn dieser sich während des Aufspulens dreht. Die 6( vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Anwendung von Variationen dieser zuvor definierten Zunahme, beispielsweise gemäss der in dem US-Patent 3 666 200 beschriebenen Methode.

Wenn der herzförmige Nocken 30 sich dreht, bewegt sich der Fadenführer 42 gemäss der in Fig. 3 dargestellten Kurve. Danach a hat die Bewegung des Fadenführers 42 einen linearen Bereich von 0 bis b, von c bis e und von f bis H. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass das Verfahren, die Vorrichtung und der damit erzeugte Wickel gemäss der vorliegenden Erfindung mit jeder

662 549

Nockenform anwendbar ist und nicht auf sinusförmig oder quasi Aus den Gleichungen 2a und 2b folgt daher die Differentialsinusförmige Nocken begrenzt ist. gleichung:

Fig. 4 zeigt schematisch die Spulvorrichtung von der Seite und in dieser Figur stellt dG den Abstand des Fadenführers 42 von yG = dGym' + ym einem Tangentenpunkt Xi auf der Windung 44 dar. Aus dem 5 (3)

Lehrsatz des Pythagoras ergibt sich:

Die Gleichung 3 beschreibt das System des Aufwickeins unter (1) allen Bedingungen für alle Windungslagen, Zunahmen, Wechselhublängen usw. Aus der rechten Seite der Gleichung 3 ergibt io sich folgende Komplementärlösung:

Gd

dG2 + rm2

In der vorstehenden Gleichung ist Gd der Abstand des (Ddg = 1) ym = 0

Fadenführers 42 von der Achse 46 des Wickelträgers und rm der Radius der Windung 44. Diese Parameter werden bei der Ableitung der mathematischen Formel gebraucht, welche die verschie- 15 D ist ein Differentialoperator, nämlich D denen Parameter der Wicklung und der Wickelvorrichtung in Beziehung zueinander setzt, wie nachfolgend weiter ausgeführt wird.

d_ dx

DdG +1=0

(3a)

(3b)

dG

Yc = C, e dG

In Fig. 5 ist die Linie einer Windung auf dem Wickelträger dargestellt, wobei diese Linie zur Vereinfachung und Erklärung 20 in einer Ebene verläuft. Die Zeichnungsebene befindet sich unter einem Winkel 0 (siehe Fig. 4). Die X-Achse oder Abszisse Es sei hier erwähnt, dass die Lösung von ym = yc + yP und yc verläuft durch den Mittelpunkt des Wickelträgers und senkrecht dieselbe für alle Windungen ist und nur von den Anfangsbedin-zur Achse, auf welcher der Wickelträger drehbar angeordnet ist. gungen (oder Randbedingungen) der Windung abhängt. yP ist In Fig. 5 ist ym die Lage des Materials auf dem Wickelträger an 25 die Partiallösung und hängt von der Art des verwendeten Nok-jederStelleX.yGistdieLagedesFadenführersanjenerStelle, kens ab.

durch welche ym sich jeweils in der augenblicklichen Lage Wenn yG = A sinus coC X ( A = der halbe Fadenführungshub)

befindet. X! ist jener Punkt, an welchem die Linie 48 des bei einem beispielsweise sinusförmigen Nocken, dann ist die aufzuspulenden Materials den Wickelumfang verlässt. Xt ist der Partiallösung in Fig. 4 dargestellte Tangentenberührungspunkt. Wenngleich 30

die Länge dG in bezug auf die Zeit sich ändert, ist diese yP = B sin coC X + F coscüCX (3c)

Änderung in der nachfolgenden Formelableitung nicht berücksichtigt, da diese unter der Voraussetzung gemacht ist, dass rm und Gd zu jeder Zeit bekannt sind und daher auch dG bekannt ist.

Aus Fig. 5 geht hervor, dass das aufzuspulende Material gemäss der Linie 48 von dem Punkt Xx sich geradlinig zu dem Fadenführer 42 erstreckt. Der Winkel 0 beim Punkt X! ist konstant. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Material an dem Punkt Xj keine scharfe Biegung macht.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass

Mit der Lösung für B, F und ym ergibt sich das folgende Resultat:

35 . (4)

ym = C., e

<£6

l+d2WC2 [sinWcX -dWc cOs wcX

a

40 Die Gleichung 4 beschreibt vollkommen die Bahn für einen sinusförmigen Nocken. coc ist eine Funktion der Gesamtlänge in tg 0

_ yG - ym dG

Tangens 0 ist die Steigung der Linie des aufzuspulenden Materials vom Punkt X1 zum Fadenführer 42. Da das aufgewickelte Material kontinuierlich ohne Biegung oder Knicke ist, ist dies auch die Steigung von ym beim Punkt Xj.

Es gilt demnach einer Masseinheit (in Fuss). coc ist eine räumliche Frequenz, (2) deren Einheiten Radianten per Masseinheit (per Fuss) sind. Es ist einleuchtend, dass nachdem einige Längeneinheiten 45 (Fuss) (X) aufgewickelt worden sind, der Ausdruck

_ JL Ci e dG

Èxm dx

XI

tg 0

50 eine sehr kleine Zahl wird. Wenn beispielsweise dG eine Längeneinheit (Fuss) ist, dann ist, nachdem zehn Längeneinheiten (2a) (Fuss) aufgewunden worden sind,

55

dG

= e "10 = .0000454,

dym dx worin_y yG - ym dG

djrm dx

= ym*

ist.

(2b) welcher Wert nahe genug bei 0 liegt, so dass er bedeutungslos ist und ignoriert werden kann.

Wenn die folgende Bedingung eintritt

60

Ar ~1 (4a)

[■

Die Gleichung 2a gibt das Mass der Änderung der Lage des aufzuwindenden Materials mit Bezug auf die räumliche Versetzung berechnet im Punkt Xj an. Dies ist gleich dem Anstieg der Kurve ym.

- l+d2^c und man die Ableitung macht sin l^cX-d UJccos1^ c X

J

65

(4b)

y 'm

AljJc i+d2uJc2

j^cos U/cX + àUJc sin U/cX

0

662 549

6

so findet man ein Maximum, wenn

X = tg ' 1 (" 5~üJc )

davon ist das Maximum h

yin(max) = — -—£■

ujc

(l-d2Wc2

aus der Gleichung 1 ergibt sich:

hinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Endzonen 16 für ein System ausgebildet, bei dem die durchschnittliche Zunahme 0 ist. Mit den vorstehend genannten Werten: (4c) A = 28,25 cm

5 Gd = 23,13 cm (45,7 cm Durchmesser der Endzone geteilt durch 2 + 1,25 cm Abstand des Fadenführers),

G = 0 und

Dm = eine Variable zwischen 16,5 und 45,7 cm. Da G = 0 ist, reduziert sich die Gleichung 5c zu:

10

A (5d)

(5)

ym =

[wn-r- i J;

d = dG = Gd2 - rm2 - "\j Gd2 ■ üm2 (5a)

worin Dm gleich dem Durchmesser der Wicklung ist. Ferner ist

UC - 1 + G ~ Dm worin G die Zunahme (advance) ist.

Somit ist

15 Wenn der Wert für Dm zwischen 16,5 cm und 45,7 cm schrittweise mit Abständen von jeweils 1,27 cm variiert, ergeben sich die Parameter ym und DM aus der nachfolgenden Tabelle I.

(5b)

20

Tabelle I

ym(max) = —

' 2 - [W]

ri7T~ (5c)

Dm

Ym worin bedeuten:

A = der Fadenführungsschub

Gd = der Abstand der Fadenführung von der Längsachse des Wickelträgers

G = Zunahme der Wicklung Dm = Durchmesser der Wicklung oder Spule ym = Breite der Wicklung oder Spule.

Die Gleichung 5c setzt demnach den Fadenführungswechselhub, den Abstand des Fadenführers von der Achse des Wickelträgers , den Durchmesser des Wickels und die Zunahme in Beziehung zu der Breite des Wickels. Wenn die Gleichung 5c graphisch dargestellt wird, kann die Form der Endzone des Wickelträgers damit bestimmt werden.

Wenn der vorgenannte Abstand des Fadenführers (Gd), der Durchmesser des Wickels (Dm) und die Zunahme (G) bekannt sind, kann ferner die relative Amplitude ym(max)

A

ermittelt werden.

Die Gleichung 5c ist von besonderer Bedeutung, weil aus ihr die Breite des Wickelträgers bestimmt werden kann, wenn der Fadenführungshub bekannt ist, oder umgekehrt der Fadenführungshub bestimmt werden kann, wenn die Breite des Wickelträgers bekannt ist, wie aus dem Nachfolgenden hervorgeht.

Nachfolgend wird die Art und Weise beschrieben, in welcher die Endzone des Wickelträgers nach dem erfindungsgemässen Verfahren bestimmt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes besitzt der Wickelträger einen Durchmesser von 20,3 cm (der Wickelträgerdurchmesser ist definiert als die grösste Breite des Wickelträgers quer zu seiner Längsachse). Die gewölbte Oberfläche 14 des Wickelträgers besitzt an der Endstelle 17, wo die Oberfläche 14 mit der kurvenförmigen Oberfläche 18 der Endzone 16 zusammenkommt, einen Durchmesser von 16,5 cm (Fig. 1). Der Hub des Fadenführers beträgt 28,25 cm. Die Endzonen haben einen Durchmesser von 45,7 cm, der Fadenführer 42 hat am Ende der Bewegungsbahn 20 des Hubs einen Abstand von der Endzone von 1,25 cm. Darüber

25

30

3f

Zoll cm

Zoll cm

6,5

16,51

6,77

17,20

7,0

17,78

7,14

18,14

7,5

19,05

7,49

19,02

8,0

20,32

7,82

19,86

8,5

21,59

8,13

20,65

9,0

22,86

8,42

21,38

9,5

24,13

8,69

22,07

10,0

25,40

8,95

22,73

10,5

26,67

9,18

23,31

11,0

27,94

9,40

23,87

11,5

29,21

9,61

24,40

12,0

30,48

9,80

24,89

12,5

31,75

9,98

25,34

13,0

33,02

10,15

25,78

13,5

34,29

10,31

26,18

14,0

35,56

10,46

26,56

14,5

36,83

10,59

26,89

15,0

38,10

10,72

27,22

15,5

39,37

10,84

27,53

16,0

40,64

10,95

27,92

16,5

41,91

11,06

28,09

17,0

43,18

11,16

28,34

17,5

44,45

11,25

28,57

18,0

45,72

11,34

28,80

50

Wenn der Durchmesser für den Wickeldorn gewählt wird, lässt sich aus der Gleichung 5d der Wert für die Breite bestimmen. In dem vorerwähnten Beispiel ist die Breite des Wickel-51. dorns 17,20 cm. Die Breite des Wickeldorns ist definiert als der Abstand zwischen den Punkten 17 (Fig. 1) und ist gleich der Breite der Spule oder des Wickels in der ersten Wickellage, wo der Durchmesser des Wickeldorns gleich dem Durchmesser des Wickels ist.

6C InFig. 6 ist als Kurve die Beziehung zwischen der Wicklungsbreite und dem Wicklungsdurchmesser für die in dem vorerwähnten Beispiel angegebenen Werte dargestellt. Fig. 6 stellt die Kurve für die Form der Endzone dar, die gemäss den vorerwähnten Parametern und Bedingungen aus der Gleichung 5d erhalten 65 wird.

Ein weiteres Beispiel zur Gewinnung der Form der Endzonen gemäss der Lehre der Erfindung geht aus der Tabelle II und Fig. 7 hervor.

Tabelle II Dm Ym

Zoll cm

Zoll cm

4,5

11,43

5,94

15,08

5,0

12,70

6,40

16,25

5,5

13,97

6,83

17,34

6,0

15,24

7,21

18,31

6,5

16,51

7,56

19,20

7,0

17,78

7,88

20,01

7,5

19,05

8,16

20,72

8,0

20,32

8,42

21,38

8,5

21,59

8,66

21,99

9,0

22,86

8,87

22,52

9,5

24,13

9,06

23,01

10,0

25,40

9,24

23,46

10,5

26,67

9,39

23,85

11,0

27,94

9,54

24,23

11,5

29,21

9,67

24,56

12,0

30,48

9,79

24,86

Bei diesem Beispiel weisen die Endzonen einen Durchmesser von 30,48 cm auf und der Wickeldorn besitzt einen Durchmesser von 15,25 cm. An der Berührungsstelle 17 der Oberfläche 14 mit der kurvenförmigen Fläche 18 weist der Wickeldorn einen Durchmesser von 11,43 cm auf (Fig. 1). Es ist wiederum ein Abstand zwischen dem Fadenführer und der Wickeldorn-End-zone von 1,27 cm und eine «Zunahme» = 0 angenommen. Der Hub desFadenführers beträgt 25,4cm. MitdenWerten A = 25,4 cm, Gd = 16,51 cm, G = 0 und Dm = variabel zwischen 11,43 und 30,48 cm, ist bei diesem zweiten Beispiel die Breite des Wickeldorns 15,08 cm.

Aus Fig. 7 geht die Kurve hervor, die die geometrische Form der Oberfläche der Endzone und die Form des Wickeldorns angibt. In Fig. 7 ist, im Unterschied zu Fig. 6, der Spulendurchmesser über der Spulenbreite als Kurve dargestellt, wodurch man das Profil 50 der Endzone des Wickeldorns erhält. Die Oberfläche der Endzone am anderen Ende des Wickeldorns ist spiegelbildlich dazu ausgebildet.

Bei Verwendung der Fig. 7, die in der Praxis dann massstäb-lich aufgezeichnet wird, und einem Messgerät zum Messen des Radius der kurvenförmigen Fläche 50, die die Oberfläche der Endzone darstellt, kann dann mit Hilfe von Werkzeugen die gewölbte Form aus einem geeigneten Material für die Endzone, wie beispielsweise Aluminium oder Stahl usw. herausgearbeitet werden. Dafür kann ebenso auch eine numerisch gesteuerte Drehbank verwendet werden, wobei die zu gewinnende Form durch Verwendung der in der Tabelle II angegebenen Informationen erhalten wird, welche in einen programmierbaren Com662 549

puter zur Regelung der Drehbank eingegeben werden. Dabei kann auch eine noch grössere Genauigkeit dadurch erzielt werden, dass man lediglich die Gleichung 5d (oder 5c) für zusätzliche Punkte ausrechnet, welche die kurvenförmige Oberfläche der Endzone definieren.

Mit den vorstehend angeführten Beispielen ist gezeigt, wie die Formgestalt der Endzone aus der Gleichung 5d bestimmt werden kann, welche der Gleichung 5c entspricht mit dem Wert für die Zunahme G = 0. Natürlich kann die Formgestalt der Endzone auch unter Verwendung der Gleichung 5c bestimmt werden, wenn die Zunahme G nicht 0 ist.

In dem hier verwendeten Sinne wird als «Zunahme» die Änderung in der Kreisfrequenz ct>c des Fadenführers in bezug auf den Wickeldorn verstanden. Die «Zunahme» kann positiv oder negativ sein. In der Praxis wird beim Aufspulen diese «Zunahme» angewendet, damit die Fadenkreuzungspunkte umfangsmässig auf dem Wickel versetzt zu liegen kommen. Man erreicht dies, indem man die Drehung des Wickelträgers etwas phasenverschoben gegenüber der Wechselhubbewegung des Fadenführers ausführt.

Eine positive «Zunahme» bedeutet, dass die Kreisfrequenz des Fadenführers gegenüber der Kreisfrequenz des Wickelträgers voreilt. In entsprechender Weise bedeutet eine negative «Zunahme», dass die Kreisfrequenz des Fadenführers gegenüber der Kreisfrequenz des Wickelträgers zurückbleibt. Die «Zunahme» kann auch als positiver oder negativer Prozentwert ausgedrückt werden. Eine «Zunahme» von plus 1 % bedeutet, dass die Kreisfrequenz des Fadenführers um 1% relativ zu jener des Wickelträgers grösser ist. Entsprechend bedeutet eine «Zunahme» von minus 1 %, dass die Kreisfrequenz des Fadenführers um 1% gegenüber jener des Wickelträgers zurückbleibt.

Bei der hier beschriebenen Erfindung handelt es sich insbesondere um die Anwendung der Methode, bei der das Material in Form einer 8 aufgewickelt wird. Eine «Einerwindung» ist definiert als eine Windung, die einen 8ter-Kreuzungspunkt in jeder Wickellage aufweist und die infolge von zwei Umdrehungen des Wickelträgers pro vollständigen Hin- und Herhub des Fadenführers entsteht. Mit anderen Worten ist für eine Einerwindung das Verhältnis der Kreisfrequenz des Wickelträgers zu der Kreisfrequenz des Fadenführers gleich der ganzen Zahl 2. Entsprechend sind bei einer «Zweierwindung», die mit 8ter-Schleifen gewickelt ist, zwei Kreuzungspunkte in jeder Wickellage vorhanden und das Verhältnis der Kreisfrequenz des Wickelträgers zu der Kreisfrequenz des Fadenführers ist gleich 4. In der entsprechenden Weise ist bei einer «Dreierwindung» das Verhältnis der Kreisfrequenz des Wickelträgers zu der Kreisfrequenz des Fadenführers gleich 6 usw.

Die vorliegende Erfindung soll daher nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt sein, sondern soll auch für alle Abwandlungen gelten, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

1. 662 549

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum Aufwickeln von flexiblem Material auf einen Wickelträger zur Bildung eines aus einer Vielzahl von übereinander gewickelten Lagen bestehenden Wickels, dadurch gekennzeichnet, dass man den Wickelträger um eine Achse rotiert und einen Fadenführer in einem Abstand Gd von der genannten Achse und im wesentlichen parallel zu dieser mit der Hublänge A hin- und herbewegt, dass man die als Änderung der Stellung des Fadenführers in bezug auf die Stellung eines Bezugspunktes des Wickelträgers definierte Zunahme G regelt, um die Vielzahl von Windungslagen in jeweils einer 8-Schleife aufzuwik-keln, wobei die Kreuzungsstellen der aufeinanderfolgenden Schleifen umfangsmässig versetzt sind und zumindest ein radial sich erstreckender Hohlraum gebildet ist, der sich von der innersten Windungslage zur äussersten Lage erstreckt, wodurch ein Wickel mit dem Durchmesser Dm und der Breite ym entsteht, bei dem die Parameter durch die folgende Gleichung in mathematischer Beziehung zueinander stehen:

   ym r /Gd(l + G)\2. (X + G \2~1

   [l+ Dm )~\ 2 ) J

   1/2

   'A

   ym =

   worin A den Hub der Hin- und Herbewegung des Fadenführers, Gd den Abstand des Fadenführers von der Längsachse des Wickelträgers, G die Zunahme, Dm den Wickeldurchmesser und ym die Breite des Wickels bedeuten.
2. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Wickelträger, einer Einrichtung zum Drehen des Wickelträgers um seine Längsachse , einem Fadenführer für das flexible Material und einer Einrichtung zum Hin-und Herbewegen des Fadenführers im wesentlichen parallel zur Längsachse des Wickelträgers, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelträger (12) zumindest einen Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser an beiden Enden (17) des Abschnitts und ferner nach aussen sich erweiternde Endzonen (16) mit einer kurvenförmigen Wandung (18) aufweist, die durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

   ym r~ /'Gd (1 + G) \2 f 1 + 'G\2~f

   [j+ ^ Dm ) ' \ 2 ) J

   1/2
3. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme G = 0 ist und dass die kurvenförmige Wandung (18) der Endzone (16) des Wickelträgers durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

   ym =

   [7 Gd] 2

   3

   1

   ?

   {Dm]

   +

   10
4. 7. Wickel aus flexiblem Material, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, bei dem das Material in Schleifen in Form einer 8 lageweise übereinander gewickelt ist und die 15 Kreuzungsstellen von aufeinanderfolgenden Schleifen umfangsmässig versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickel eine innere Oberfläche aufweist, durch die ein sich axial erstreckender Hohlraum bestimmt ist und die genannte Oberfläche zumindest einen Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser und 20 ferner unter einem Wickel zu der Achse des Wickels nach aussen sich erweiternde Endzonen aufweist, deren innere Wandungen kurvenförmig ausgebildet und durch die folgende Gleichung bestimmt sind:

   25

   ym
5. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme G = 0 ist und die Parameter durch die folgende Gleichung bestimmt sind:

   r / Gd ( 1 + G ) \2 11 .+ G\21 1/2

   |j+\\^.Dm )"\ 2 J J

   30 worin A den Hub der Hin- und Herbewegung des Fadenführers, Gd den Abstand des Fadenführers von der Längsachse des Wickelträgers, G die Zunahme, Dm den Wickeldurchmesser und ym die Breite des Wickels bedeuten.
6. 8. Wickel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der 35 Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser kugelförmig ausgebildet ist.
7. 9. Wickel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des Wickels ferner einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist.

   40 10. Wickel nach einem der Ansprüche? bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme G = 0 ist und dass die kurvenförmige Wandung (18) der Endzone (16) durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

   45

   ym =

   Gd lEm,

   50 11. Wickelträger zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelträger zumindest einen Abschnitt mit zunehmendem Durchmesser an beiden Enden und ferner nach aussen sich erweiternde Endzönen mit einer kurvenförmigen Wandung aufweist, die durch die 55 folgende Gleichung bestimmt ist:

   ym worin A der Hub der Hin- und Herbewegung des Fadenführers, Gd der Abstand des Fadenführers von der Längsachse des Wickelträgers, G die Zunahme, Dm der Wickeldurchmesserund ym die Breite des Wickels bedeuten.
8. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser des Wickelträgers (12) kugelförmig ausgebildet ist.
9. 5. VorrichtungnachAnspruch3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelträger ferner einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist.

   60

   r /Gd(1 + G)\1 I1 + G\2 I jj+ ^ Dm )~\ 2 1 J

   1/2

   worin A den Hub der Hin- und Herbewegung des Fadenführers, Gd den Abstand des Fadenführers von der Längsachse des Wickelträgers, G die Zunahme, Dm der Wickeldurchmesser und 65 ym die Breite des Wickels bedeuten.
10. 12. Wickelträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser des Wickelträgers (12) kugelförmig ausgebildet ist.
11. 13. Wickelträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelträger ferner einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist.
12. 14. Wickelträger nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme G = 0 ist und dass die kurvenförmige Windung (18) der Endzone (16) durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

    A

    [( °d}2

    3""

    1

    ?

    \mj

    +