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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Garnkörpers
an einer Spinn- oder Zwirnmaschine, enthaltend eine Mehrzahl von
Spinn- oder Zwirnstellen mit jeweils einer Drallerzeugungseinrichtung
sowie einer auf einer Spindelbank gehalterten Spindel, wobei jeweils auf
einem auf die Spindel aufgesetzten Garnträger ein Garnkörper
mit einem unteren und oberen Garnkörperabschluss aufgebaut
wird, indem der Aufwindepunkt des Garnes auf dem Garnträger
durch Relativbewegungen zwischen einem der Drallerzeugungseinrichtung
zugeordneten Fadenführungselement und dem Garnträger
während des Spinn- oder Zwirnverfahrens in einem Pilgerschrittverfahren
vertikal verschoben und eine Garnspule mit einem wenigstens dreiteiligen
Aufbau erstellt wird, wobei zuerst ein Ansatz mit konischer oder gewölbter
Aussenkontur, anschliessend ein im wesentlichen zylindrischer Teil
und am Schluss eine Spitze mit einer konischen Aussenkontur ausgebildet
wird, und das Garn mittels Doppelhubbewegungen des Aufwindepunktes
gegenüber dem Garnträger in Garnschichten abgelegt
wird, wobei die Garnschichten nach unten durch einen unteren und
nach oben durch einen oberen Umkehrpunkt begrenzt sind und die vertikale
Distanz zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt der Doppelhubhöhe
entspricht, und wobei auf einem Bewegungsdiagramm die Verbindung
zwischen den unteren Umkehrpunkten eine untere und die Verbindung
zwischen den oberen Umkehrpunkten eine obere Hüllkurve
ergibt. Ferner betrifft die Erfindung eine erfindungsgemäss
hergestellte Garnspule.
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Bei
Spinnverfahren, wie Ringspinnverfahren, Trichter- oder Glockenspinnverfahren,
aber auch Topfspinnverfahren sowie Ringzwirnmaschinen erfolgt die
Drehungserteilung im Garn bzw. im Zwirn beim Wicklungsvorgang auf
einen Garnträger, wobei das zu bildende Garn bzw. der Zwirn
den Garnträger in einer Kreisbahn umläuft und
auf diese Weise eine Drehung erfährt. Der Wicklungsvorgang
des Garnes auf einen Garnträger ist folglich ein zentraler
Prozess in einer Spinn- oder Zwirnmaschine der vorgenannten Art.
In den nachfolgenden Ausführungen wird der Einfachheit
halber nur noch von Spinnmaschine und Garn gesprochen, wobei die
Ausführungen auch auf Zwirnmaschinen bzw. auf Zwirne zutreffen
sollen.
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Der
Aufbau eines Garnkörpers kann nicht beliebig erfolgen,
sondern unterliegt sowohl wirtschaftlichen wie auch technischen
Sachzwängen. Bei den herzustellenden Garnspulen ist es
z. B. wichtig, dass diese:
- – möglichst
viel Garn aufnehmen können;
- – sich möglichst schnell, störungsarm
und unkompliziert füllen bzw. bewickeln lassen;
- – einen für den nachfolgenden Transport stabilen
Garnkörper ausbilden;
- – das Garn im nachfolgenden Spulprozess möglichst
schnell und unversehrt abgespult werden können;
- – ein transportfähiges Format aufweisen.
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Bei
Ringspinnverfahren werden heute die Garnspulen nach der sogenannten
Kopswicklung bzw. -Windung aufgebaut. Die typische Packungsform
eines Kopes, auch Kötzer genannt, besteht aus drei klar
erkennbaren Aufbauteilen:
- – dem unteren,
abgerundeten Ansatz (A)
- – dem mittleren, zylindrischen Teil (B), und
- – der konischen Spitze (C).
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Der
Garnträger, auf welchen der Garnkörper aufgetragen
wird, ist bei Ringspinn-, Trichterspinn-, Glockenspinn-, Schlaufenspinn-
sowie Zwirnmaschinen eine zylindrische oder leicht konische Hülse
mit zur Spitze hin abnehmendem Durchmesser. Die Hülsen
werden auf drehbaren Spindeln an den Spinnstellen aufgesetzt. Die
Hülse kann aus Papier, Pappe oder Plastik sein. In der
Regel bleiben jeweils unten und oben ca. 10 mm unbewickelt.
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Die
spezifische Form des Kopses entsteht durch das Aufeinanderlegen
einer Vielzahl einzelner Garnschichten in kegelförmiger
Anordnung (siehe auch 1). Gegenüber der Parallelwindung,
wie sie zum Beispiel beim Flyer zum Einsatz kommt, benötigt
die Kopswicklung einen wesentlich aufwendigeren Auftragmechanismus,
mittels welchem das Garn unter ständig wechselnden Garnspannungen
aufgetragen wird.
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Der
geschilderte Aufbau des Kopses kommt zustande, indem der Aufwindepunkt
auf der Hülse ständig verlagert wird. Dies geschieht
bei den genannten Spinnmaschinen durch eine konstante Auf- und Abwärtsbewegung,
dem sogenannten Doppelhub, der Ringbank oder der Spindelbank, wobei
gemäss der ersten Variante die Spindelbank und gemäss
der zweiten Variante die Ringbank oder Trichterbank vorzugsweise
stationär sind. Neben der konstanten Auf- und Abwärtsbewegung
muss die bewegte Ringbank fortschreitend angehoben bzw. die bewegte
Spindelbank fortschreitend abgesenkt werden. Man nennt die kombinierte
Bewegung von Doppelhub und fortschreitendem Anheben bzw. Absenken
der bewegten Bank auch Pilgerschrittverfahren.
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Der
Konuswinkel und die Doppelhubhöhe bleiben im mittleren
Teil des Kopses, d. h. nach dem Kopsansatz bis zur Kopsspitze im
wesentlichen gleich. Die Abweichung der Doppelhubhöhe ist
meist kleiner als 10%.
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Eine
Garnsschicht, insbesondere eine konische Schicht, besteht aus einer
sogenannten Haupt- und einer Kreuzwindung. Die Hauptwindung hat
das Garn aufzunehmen. Diese bildet sich beim Ringspinnverfahren
normalerweise beim langsamen Hochfahren der Ringbank, dem Aufwärtshub,
wobei die einzelnen Windungen dicht nebeneinander oder aufeinander
zu liegen kommen. Es sind dies die eigentlichen Kopsfülllagen. Die
weit offene Kreuzwindung entsteht beim schnellen Absenken der Ringbank,
dem Abwärtshub, und zeichnet sich durch weit auseinander
liegende, steil nach unten führende Windungen des Garnes
aus. Auf diese Weise entsteht ein Geschwindigkeitsverhältnis
zwischen Hauptwindung (auf) zu Kreuzwindung (ab) von 1:2, wobei
die Gesamtlänge einer solchen Doppellage in der Regel nicht
mehr als 5,5 m beträgt.
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Das
besagte Geschwindigkeitsverhältnis 1:2 ergibt ein Verhältnis
der Hubzeiten von 2:1 (auf: ab), welches etwa dem Garnlängenverhältnis
bei konstantem Windungsabstand entspricht. Nachfolgend wird nur
noch von Garnlängenverhältnissen gesprochen.
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Da
sich die Kreuzwindungen schräg zwischen die Hauptwindungen
legen, isolieren sie diese voneinander. Es wird so verhindert, dass
beim Abziehen (Umspulen) ganze Lagen mitgerissen werden. Je grösser das
Garnlängenverhältnis ist, desto mehr Garn wird in
den Hauptwindungen abgelegt. Diese an sich erstrebenswerte Eigenschaft,
weist jedoch die Problematik auf, dass beim Umspulvorgang bei allzu
dichter Garnpackung mehrere Garnwindungen gleichzeitig abgelöst
werden.
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Die
heutigen Doppelhubhöhen werden abhängig vom Ringdurchmesser
angegeben. Üblich sind Faktoren um 1,15 × O-Ring.
An der Maschine kann minimal der Faktor 1 und maximal der Faktor
1,25 eingestellt werden.
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Die
beschriebene Kopswicklung weist den Vorteil auf, dass sie wenig
Probleme beim Spinnen verursacht und sich überdies das
Garn an Spulmaschinen bei hohen Umspulgeschwindigkeiten von z. B.
bis 1200 m/min optimal abziehen lässt. Diese Vorteile rechtfertigen
auch den Einsatz eines vergleichsweise komplizierten Auftragmechanismus.
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Die
Komplexität des Auftragmechanismus wird jedoch durch deren
mechanische Umsetzung in Ringbankbewegungen limitiert. Dies ist
mitunter ein Grund, weshalb sich die beschriebene Kopsbewicklung
in praktisch unveränderter Form bis heute bewährt
hat.
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Die
Ring- oder Spindelbankbewegung zur Ausführung des Pilgerschrittbewegung
wurde bis anhin ausschliesslich mittels mechanischen Einrichtungen über
das Zusammenspiel von Exzentern, Ketten, Aufwickelscheiben, Um-
und Auslenkeinrichtungen, Hebelvorrichtungen, Schaltrad, Sperrklinken
etc. erreicht. Es ist nachvollziehbar, dass der Realisierung von
neuen und noch komplexeren Kopswicklungen durch deren mechanische
Umsetzung in eine Ring- oder Spindelbankbewegung Grenzen gesetzt
sind. Mittlerweile erlauben jedoch neue Antriebstechniken mit dazugehöriger
Steuerungselektronik komplexe mechanische Bewegungsvorgänge
auf einfache Weise steuerungstechnisch zu lösen. Der Aufbau
des Kopses ist daher durch elektronisch programmierbare Ring- bzw.
Spindelbankbewegungen praktisch frei gestaltbar.
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Auf
der anderen Seite werden die Spulmaschinen immer leistungsfähiger,
d. h. sie sind in der Lage, mit immer höheren Umspulgeschwindigkeiten
zu arbeiten. Die Umspulgeschwindigkeit ist ein wichtiger wirtschaftlicher
Faktor, denn je höher die Umspulge schwindigkeit ist, desto
mehr Garnspulen können pro Zeiteinheit von einer Spulmaschine
verarbeitet werden und desto weniger Spulmaschinen müssen
für die Verarbeitung der gleichen Menge Garnspulen eingesetzt
werden.
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Es
ist jedoch bekannt, dass Probleme beim Umspulen hauptsächlich
im Zusammenhang mit dem Abziehen des Garns über Kopf von
der Garnspule liegen. So sind z. B. Probleme wie das "Sluffing",
die Ballonspannung und Fadenspannungsspitzen durch hängen
gebliebene Fäden bzw. Haare bekannt. Die Garne reagieren
je nach ihren Eigenschaften (Kompaktgarn, Ringgarn, Filament, Zwirn)
unterschiedlich auf solche Einflüsse. Eines der Hauptprobleme
ist jedoch nachwievor die wachsende Ballonlänge während
des Abspulens, die trotz Verwendung von Ballonbrechern, wie Balloneinengungshülsen,
vom Einfach- zum Doppel- und ggf. Dreifachballon führt.
Die Spulverhältnisse sind folglich während des
Kopsabbaus und selbst innerhalb einzelner Windungen stark unterschiedlich.
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Die
Probleme sowohl während des Spinn-/Zwirnvorganges als auch
während des Spulvorganges sind nicht ausschliesslich, aber
doch grösstenteils auf die ständig verändernden
Bewegungsverhältnisse, vor allem auf die schnellen Umkehrpunkte
bei der Fadenverlegung bzw. Fadenabwicklung zurückzuführen.
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Mittlerweile
ist bezüglich der Umspulgeschwindigkeit der Abbau der Garnspulen
zum limitierenden Faktor geworden. D. h. Garnspulen mit dem heute üblichen
Kopsaufbau können mit einer maximal zulässigen Spulgeschwindigkeit
verarbeitet werden, welche bei weitem nicht dem Leistungsvermögen
der Spulmaschine entspricht. Werden dennoch höhere Geschwindigkeiten
gefahren, so nimmt die Anzahl Fadenbrüche rapide zu und
der wirtschaftliche Vorteil geht verloren.
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Bekannte
Lösungsansätze zur Erhöhung der Abspulgeschwindigkeit,
bzw. zur Konstanthaltung der Fadenspannung während des
Kopsabbaus orientieren sich an den limitierten Möglichkeiten
aus der mechanischen Zeit.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung
einer Garnspule vorzuschlagen, dessen Garnkörperaufbau
auf die Weiterverarbeitung an einer Spulmaschine ausgelegt ist.
Die Garnspule sollen sich insbesondere durch eine schnelle und fadenbrucharme
Abspulbarkeit auszeichnen, wobei eine möglichst grosse
Garnmasse auf der Garnspule, wenig Fadenbrüche beim Spinnen
und eine gute Garnqualität durch gleichmässige
Spannung gewährleistet sein sollen.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im mittleren Teil des
Garnkörpers konische Kegelschichten, auch Garnschichten
oder Garnlagen genannt, erstellt werden, deren dazugehörige
Doppelhubhöhe wenigstens über einen Teilbereich
des mittleren Teils grösser, vorzugsweise mehr als 10%
grösser, insbesondere mehr als 20% grösser ist,
als die Doppelhubhöhe der letzten Garnschicht in der Spitze.
Der Doppelhub kann z. B. über wenigstens einen Abschnitt
im mittleren Teil mehr als 40 mm, vorzugsweise mehr als 50 mm und insbesondere
mehr als 60 mm betragen.
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Idealerweise
werden Faktoren (Doppelhubhöhe = Faktor × Ringdurchmesser),
die grösser als 1,5–2,0 sind, gefahren werden
oder sogar fast völlig parallele Garnlagen. Neu ist dabei,
dass im annähernd zylindrischen Teil des Kopses, d. h.
nach dem Abschluss des Kopsansatzes, konische oder annähernd
konische Kegelflächen erstellt werden, deren Höhe
(die Doppelhubhöhe) gemessen an der Kopsachse deutlich
grösser (mindestens 10–20%) ist als die Doppelhubhöhe
der letzten Lagen an der Kopsspitze. Gleiches kann auch für die
abgelegte Garnlänge pro Doppelhub gesagt werden.
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Die äussere
Geometrie des Garnkörpers soll sich am Stand der Technik
orientieren, d. h., einen bombierten oder konischen Ansatz, einen
annähernd oder exakt zylindrischen Mittelteil und eine
konische oder bombierte Spitze beinhalten (siehe
1).
Zwecks Optimierung der Kopsfüllung kann der obere Kopsabschluss
eine bombierte Form aufweisen, wie z. B. in der
EP 1 857 578 A2 beschrieben.
Selbstverständlich sind auch vom genannten Stand der Technik
abweichende äussere Geometrien (Kopsumrisse) denkbar.
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Die
genaue Geometrie der Garnspule, wie z. B. Durchmesser oder Konuswinkel
der Kegelspitze hängt, wie bereits weiter oben erwähnt,
vom Durchmesser des Spinnringes ab, auf welchem der Ringläufer zirkuliert.
So kann die Garnspule z. B. einen Durchmesser von 25 bis 60 mm,
insbesondere von 30 bis 50 mm haben. Die Hülse kann einen
Durchmesser von 18 bis 28 mm, insbesondere von 20 bis 26 mm, aufweisen.
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Der
Konuswinkel von Garnschichten im mittleren Teil kann z. B. 5° oder
mehr, vorzugsweise 10° oder mehr, vorteilhaft 15° oder
mehr und insbesondere 20° oder mehr vom Konuswinkel der
Kegelspitze (Aussenkontur) abweichen. Der Konuswinkel von Garnschichten
im mittleren Teil weicht z. B. weniger als 35°, vorzugsweise
weniger als 25° vom Konuswinkel der Kegelspitze (Aussenkontur)
ab.
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Der
Konuswinkel der Garnschichten ist im mittleren Teil wenigstens über
einen Teilabschnitt, vorzugsweise jedoch über den gesamten
mittleren Teil, kleiner als der Konuswinkel der Aussenkontur der
Spitze. Der Konuswinkel dieser Garnschichten ist bevorzugt grösser
0°, vorteilhaft grösser 5°, insbesondere
grösser 10°. Der Konuswinkel dieser Garnschichten
ist bevorzugt kleiner 40°, vorteilhaft kleiner 30° und
insbesondere kleiner 25°. Der Doppelhub der Garnschichten,
d. h. ihre vertikale Ausdehnung, beträgt im mittleren Teil
wenigstens über einen Abschnitt vorzugsweise 1/3, vorteilhaft
wenigstens 1/2, insbesondere wenigstens 2/3 der Gesamthöhe
des Garnkörpers.
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In
einer besonderen Ausführung der Erfindung ist der maximale
Doppelhub von Garnschichten im mittleren Teil mindestens doppelt
so gross wie der erste Doppelhub (= Anfangshub) im Ansatz. In einer
anderen Ausführung der Erfindung beträgt der kleinste
Doppelhub im Ansatz, insbesondere der Anfangshub wenigstens 1/3,
vorzugsweise wenigstens 1/2, der Gesamthöhe des Garnkörpers.
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Gemäss
einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist der Konuswinkel der
abschliessend abgelegten Garnschicht kleiner als der Konuswinkel
der Aussenkontur der Spitze. (2, 6). Das heisst,
der Garnkegel der Spitze wird durch die oberen Umkehrpunkte mehrerer
abschliessend abgelegten Garnschichten ausgebildet. Zur Herstellung
eines solchen Garnkegels wird der obere Umkehrpunkt zuerst im Pilgerschrittverfahren
nach oben verlagert. Der Konuswinkel der bis zu diesem Zeitpunkt
abgelegten Garnschichten ist jedoch kleiner als der Konuswinkel
der Kegelfläche der auszubildenden Spitze. Bei Erreichen
des oberen Garnkörperabschlusses (= Kegelspitze) wird zur
Ausbildung der konischen Spitze der obere Umkehrpunkt wieder nach
unten verlagert. Der untere Umkehrpunkt wird bei diesen Vorgängen
weiterhin nach oben verlagert, so dass die Garnschichten gegen aussen
keilförmig auslaufen bis der obere und untere Umkehrpunkt
Zusammentreffen und die Kegelfläche vollständig
ausgebildet ist.
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Gemäss
einer zweiten Weiterbildung der Erfindung nimmt der Konuswinkel
der Garnschichten ausgehend vom mittleren Teil zur Spitze hin kontinuierlich
oder diskontinuierlich zu, so dass der Konuswinkel der zuletzt abgelegten
Garnschicht mit dem Konuswinkel der Aussenkontur der Spitze übereinstimmt.
Die Zunahme des Konuswinkels kann auf zwei Arten geschehen.
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Nach
einem ersten Verfahren wird der untere Umkehrpunkt im oberen Abschnitt
des mittleren Teils mit Annäherung an die Spitze im Vergleich
zum oberen Umkehrpunkt mit zunehmend grösseren Verlegeschritten nach
oben verlegt als der obere Umkehrpunkt, so dass der Doppelhub zur
Spitze hin kontinuierlich abnimmt. Der beschriebene Verlauf der
Umkehrpunkte ist im Zusammenspiel mit dem Verlauf der Verlegegeschwindigkeit über
die Hauptwindung dergestalt, dass der Konuswinkel der Garnschichten
zur Spitze hin kontinuierlich zunimmt und sich fächer-
bzw. strahlenförmig an den Konuswinkel der Aussenkontur
der Spitze annähert, wobei der Konuswinkel der abschliessend
abgelegten Garnschicht dem Konuswinkel der Aussenkontur der Spitze
entspricht.
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Nach
einem zweiten Verfahren werden im Garnkörper zwei Wicklungsbereiche
angelegt, welche sich dadurch auszeichnen, dass im Übergangsbereich
zwischen zwei Wicklungsbereichen die Höhenlage des unteren
und/oder oberen Umkehrpunktes sprunghaft ändert. Ein erster
Wicklungsbereich wird im mittleren Teil erstellt. Direkt im Anschluss
an den ersten Wicklungsbereich wird ein zweiter Wicklungsbereich
mit Garnschichten mit einem grösseren Konuswinkel als derjenige
der zuletzt im ersten Wicklungsbereich abgelegten Garnschicht abgelegt.
Der zweite Wicklungsbereich bildet die Spitze aus. Der Konuswinkel
der im zweiten Wicklungsbereich abschliessend angelegten Garnschicht
entspricht dem Konuswinkel des Garnkegels in der Spitze. Im Übergangsbereich
zwischen den beiden Wicklungsbereichen findet eine sprunghafte Abwärtsverlagerung
der oberen Hüllkurve statt, wobei der obere Umkehrpunkt
zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt auf der zuletzt abgelegten
Garnschicht des ersten Wicklungsbereichs zu liegen kommt und die
obere Hüllkurve im Anschluss an die sprunghafte Verlagerung
wieder eine positive Steigung annimmt, so dass der obere Umkehrpunkt
im zweiten Wicklungsbereich auf der Oberfläche der zuletzt
abgelegten Garnschicht des ersten Wicklungsbereichs kontinuierlich
nach innen an die Hülse verlagert wird.
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Grundsätzlich
können im Garnkörper mehr als zwei Wicklungsbereiche
angelegt werden, welche sich dadurch auszeichnen, dass im Übergangsbereich
zwischen zwei Wicklungsbereichen der Konuswinkel im nachfolgenden
Wicklungsbereich sprunghaft zunimmt. Auf diese Weise lässt
sich der Konuswinkel der Garnflächen über mehrere
Wicklungsbereich mit Übergängen der oben beschriebenen
Art, ausgehend von einem relativ kleinen Konuswinkel im mittleren
Teil stufenweise, d. h. diskontinuierlich, an den steileren Konuswinkel der
Aussenkontur der Spitze heranführen.
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Überdies
können im Garnkörper auch zwei oder mehrere Wicklungsbereiche
angelegt werden, bei denen die Garnschichten der jeweils nachfolgenden
Wicklungsbereiche einen kleineren Konuswinkel aufweisen als die
Garnschichten des vorangehenden Wicklungsbereichs. Dieses Wicklungsverfahren
kann insbesondere im Übergang vom Ansatz zum mittleren
Teil Anwendung finden. So wird beispielsweise ein erster keilförmiger Wicklungsbereich
im Ansatz erstellt, d. h. der Konuswinkel nimmt ausgehend vom Anfangshub
kontinuierlich zu. Direkt im Anschluss an den ersten Wicklungsbereich
wird ein zweiter Wicklungsbereich abgelegt, dessen Garnschichten
einen kleineren Konuswinkel als derjenige der zuletzt im ersten
Wicklungsbereich abgelegten Garnschicht aufweisen. Im Übergangsbereich
zwischen den beiden Wicklungsbereichen findet eine sprunghafte Aufwärtsverlagerung
sowohl des oberen als auch des unteren Umkehrpunktes statt. Der
untere Umkehrpunkt kommt dabei zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt
oder auf dem oberen Umkehrpunkt auf der zuletzt abgelegten Garnschicht
des ersten Wicklungsbereichs zu liegen. Die dazugehörige
untere Hüllkurve weist im Anschluss an deren sprunghaften
Verlagerung über einen beschränkten Zeitabschnitt
eine negative Steigung auf. So wird der untere Umkehrpunkt des zweiten
Wicklungsbereichs auf der Oberfläche der zuletzt abgelegten
Garnschicht des ersten Wicklungsbereichs abwärts nach aussen
an den äusseren Rand der zuletzt abgelegten Garnschicht
verlagert. Bei Erreichen der Aussenkontur des Garnkörpers
beginnt der untere Umkehrpunkt wieder anzusteigen, indem die untere
Hüllkurve wieder eine positive Steigung annimmt. Die obere
Hüllkurve behält in dieser Phase eine positive
Steigung bei.
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Der
Konuswinkel der Garnschichten muss jedoch nicht ausschliesslich
durch Änderung der Verlegeschritte gesteuert werden. Vielmehr
kann der Konuswinkel alternativ oder zusätzlich auch durch
den Verlauf der Geschwindigkeit der Hubbewegung entlang der Hauptwindung
verändert werden. Je geringer die Geschwindigkeit ist,
mit welcher der Ablegepunkt entlang der Hauptwindung verschoben
wird, desto mehr Windungen, d. h. Garn, werden in jenem Bereich
abgelegt. So ist zur kontinuierlichen Erhöhung des Konuswinkels der
Garnschichten die Hubgeschwindigkeit auf der Hauptwindung im Bereich
des unteren Umkehrpunktes kleiner und im Bereich des oberen Umkehrpunktes
grösser als die Durchschnittsgeschwindigkeit des Hubes.
Zwischen dem oberen und unteren Umkehrpunkt findet eine entsprechende
Beschleunigung. Umgekehrtes gilt, falls der Konuswinkel verkleinert
werden soll.
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Die
Garnschichten können in einem Windungsverhältnis
von 2:1 oder höher, z. B. 3:1, 4:1, 6:1 oder gar bis 8:1
abgelegt werden. Je stärker das Verhältnis nach
einer Seite verschoben ist, um so grösser ist die bei dieser
Hubrichtung (auf = Hauptwindung) abge legte Garnlänge. Höhere
Windungsverhältnis, z. B. von 3:1 bis 4:1 werden bevorzugt
im mittleren Teil bei Garnschichten mit grossem Doppelhub abgelegt.
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In
einer alternativen Ausführung der Erfindung werden die
Garnschichten in einem umgekehrten Windungsverhältnis von
1:2 bis 1:8, insbesondere 1:3 bis 1:4 abgelegt. D. h. die Hauptwindung
wird mit dem Abwärtshub und die Kreuzwindung mit dem Aufwärtshub
erstellt. Auch hier werden die höheren Windungsverhältnisse
von z. B. 4:1 bevorzugt im mittleren Teil abgelegt.
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Das
erfindungsgemässe Verfahren wird bevorzugt auf einer Ringspinnmaschine
ausgeführt. Die Drallerzeugungseinrichtung umfasst einen
auf einer Ringbank gelagerten Spinnring mit einem diesen umlaufenden
Ringläufer (= Fadenführerelement). Der Garnträger
ist eine auf einer Spindel aufgesetzte Hülse. Die Spindel
ist ortsfest auf einer Spindelbank gehaltert. Zwecks Ausbildung
des Garnkörpers führt die Ringbank während
des Spinnprozesses vertikale Hubbewegungen der beschriebenen Art
aus. Grundsätzlich kann auch die Ringbank ortsfest sein
und die Spindelbank führt die Hubbewegungen aus oder beide,
die Ring- und die Spindelbank, führen aufeinander abgestimmte
Hubbewegungen aus, was zu einer entsprechend komplexeren Steuerung
führt. Die beiden letztgenannten Alternativen sind zwar
realisierbar, weisen jedoch gegenüber der bewegten Ringbank
gewisse wirtschaftliche und auch technische Nachteile auf und sind
daher von geringerer Bedeutung.
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Das
erfindungsgemässe Verfahren kann auch auf einer Trichter-,
Glocken- oder Schlaufenspinnmaschine ausgeführt werden.
Die Drallerzeugungseinrichtung bzw. das Fadenführerelement
umfasst einen auf einer ortsfesten Trichterbank rotierend gelagerten
Trichter (= Fadenführerelement) ggf. mit Fadenführungsöse. Der
Garnträger ist eine auf einer Spindel aufgesetzte Hülse,
welche auf einer Spindelbank gehaltert ist. Zwecks Ausbildung des
Garnkörpers führt die Spindelbank während
des Spinnprozesses vertikale Hubbewegungen aus. Es ist auch vorstellbar,
dass die Spindelbank ortsfest ist und die Trichterbank vertikale
Hubbewegungen ausführt oder beide, die Trichter- und die
Spindelbank aufeinander abgestimmte Hubbewegungen ausführen.
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Es
erklärt sich von selbst, dass die Hubbewegungen zur Ausbildung
der Garn- und Windungsschichten bei einer bewegten Spindelbank richtungsverkehrt
sind im Vergleich zu den Hubbewegungen der Ringbank bzw. der Trichterbank.
Entsprechend sind die Vorzeichen der Richtungsangaben betreffend
Hubbewegung zu ändern.
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Im
weiteren kann das erfindungsgemässe Verfahren auch auf
eine Topfspinnmaschine angewendet werden, wobei der Spinntopf den
Garnträger ausbildet.
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Die
Spindeln werden mittels eines elektromotorischen Antriebs, vorzugsweise
Einzelantriebs, angetrieben. Die Spindelbank, Trichterbank oder
Ringbank werden zwecks Bewegung des Ablegepunktes mit einem elektromotorischen
Antrieb angetrieben. Der Antrieb kann ein Synchronmotor, z. B. Schrittmotor
sein. Ferner kann der Antrieb auch ein Servomotor, z. B. Linearmotor,
sein. Mit dem Antrieb ist eine Steuereinheit verbunden, welche zwecks
Bildung des Garnkörpers die Hubbewegung des Ablegepunktes,
die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung über die Haupt-
bzw. Kreuzwindungen sowie die zeitliche Verlegung der Umkehrpunkte steuert.
Der Steuereinheit ist eine Recheneinheit zugeordnet, welche aus
vorgegebenen Parametern sowie allfälligen Messdaten die
entsprechenden Steuergrössen berechnet. Die Steuereinheit
ersetzt also zusammen mit der Recheneinheit und dazugehörigem
Steuerprogramm die bis anhin mittels Herz-Exzenter mechanisch vorgenommene
Umsetzung der Hubbewegung.
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Vorliegende
Erfindung betrifft überdies auch eine Garnspule, hergestellt
an einer Spinn- oder Zwirnmaschine enthaltend eine Mehrzahl von
Garnschichten, welche in einem wenigstens dreiteiligen Aufbau auf einen
Garnträger abgelegt sind, wobei die Garnspule einen Ansatz
mit einer konischen oder gewölbten (bombierter) Aussenkontur,
einen im wesentlichen zylindrischen, mittleren Teil und eine Spitze
mit einer konischen Aussenkontur enthält. Die Garnspule
zeichnet sich dadurch aus, dass der mittlere Teil des Garnkörpers
konische Kegelschichten enthält, deren dazugehörige
Doppelhubhöhe grösser, vorzugsweise mehr als 10%
grösser, insbesondere mehr als 20% grösser ist,
als die Doppelhubhöhe der letzten Garnschicht in der Spitze.
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Dank
der Vergrösserung des Doppelhubes gemäss dem Kennzeichen
des unabhängigen Anspruchs 1 wird die abgelegte Garnlänge
pro Doppelhub erhöht und kann z. B. mehr als 6 m betragen.
Demzufolge wird die Anzahl Kreuzungspunkte und somit die Anzahl
der Richtungswechsel der Hubbewegung mit ihren daraus erzeugten
Spannungsspitzen im Garn im Verhältnis zur abgelegten Garnlänge
reduziert.
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Im
weiteren ist der zurückgelegte Weg entlang einer Haupt-
oder Kreuzungwindung zwischen dem oberen Umkehrpunkt an der Hülse
und dem unteren Umkehrpunkt an der Aussenseite des Garnkörpers
bei Garnschichten mit kleinem Konuswinkel wesentliche länger.
Der Übergang von kleinen Umfangsgeschwindigkeiten am kleinsten
Kopsumfang an der Hülse zu grossen Umfangsgeschwindigkeiten
am grössten Kopsumfang dauert wegen des grösseren
Doppelhubes länger, so dass die Unterschiede in der Fadenspannung
zwischen kleiner und grosser Wicklungsgeschwindigkeit bei gleich
bleibender Liefermenge über einen längeren Weg
entlang der Windungen verteilt sind.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.
Es zeigen:
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1:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm nach dem Stand der Technik;
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2:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7:
Teilquerschnitt durch eine Garnspule mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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8a–d:
Darstellung der Wicklungsverhältnisse zwischen Haupt- und
Kreuzwindung;
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9:
Darstellung der Spinnstelle einer Ringspinnmaschine.
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Die 1 zeigt
einen Teilquerschnitt durch eine Garnspule 1 mit dazugehörigem
Bewegungsdiagramm 2 gemäss Stand der Technik.
Die Garnspule 1 enthält einen auf einer nach oben
hin leicht konischen Hülse 5 in bekannter Kopswicklung
aufgetragenen Garnkörper 6. Die Hülse 5 ist
um eine Spindelachse 7 drehbar gelagert. Der Garnkörper 6 ist
dreiteilig aufgebaut, mit einem unteren Ansatz A1 mit bombierter
Aussenkontur 10, einem mittleren, im wesentlichen zylindrischen
Teil B1, und einer konischen Spitze C1 mit einer kegelförmigen
Aussenkontur mit einem Konuswinkel WS1. Die Garnspule 1,
in vorliegender Wicklung auch Kops genannt, wird durch konische
Schichten 4, welche jeweils aus einer Haupt- (Aufwärtshub)
und einer Kreuzwindung (Abwärtshub) (nicht gezeigt) bestehen,
gebildet. Die Konizität der Garnschichten 4 wird
durch ihren Konuswinkel W1 wiedergegeben. Der Garnkörper 6 erstreckt
sich über eine Gesamthöhe G1 vom Hülsenfuss
bis zum oberen Hülsenende.
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Das
dazugehörige Bewegungsdiagramm 2 zeigt schematisch
den vertikalen Bewegungsverlauf H1 der Ringbank während
des Kopsaufbaus über die Zeit t. Eine konische Schicht 4 wird
immer durch einen unteren Umkehrpunkt 9b am Aussenumfang
des Kopses 1 und einen oberen Umkehrpunkt 9a am
Innenumfang des Kopses 1 begrenzt. Die unteren Umkehrpunkte
markieren folglich den unteren Abschluss eines jeweiligen Doppelhubes.
Die Verbindung der unteren Umkehrpunkte 9b untereinander
ergibt im Bewegungsdiagramm die sogenannte untere Hüllkurve 3b.
Die oberen Umkehrpunkte markieren folglich den oberen Abschluss
eines Doppelhubes. Die Verbindung der oberen Umkehrpunkte 9a untereinander
ergibt im Bewegungsdiagramm die sogenannte obere Hüllkurve 3a.
Die maximale Hubhöhe E1 im zylindrischen Teil B1 ergibt
sich aus der Distanz zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt 9a, 9b einer
Garnschicht.
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Die
Ringbank wird bei der Kopsherstellung im Pilgerschrittverfahren
nach oben bewegt, d. h. die Doppelhube werden kontinuierlich nach
oben verlegt, wobei der Umkehrpunkt eines Doppelhubes jeweils um
die Schaltdistanz 13 gegenüber dem Umkehrpunkt
des vorangehenden Doppelhubes nach oben versetzt wird. Demzufolge
verschieben sich auch die Hüllkurven 3a, 3b im
Zeitverlauf nach oben.
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Zur
Erstellung konischen Schichten im mittleren Teil B1 des Kopses muss über
die Bildung eines bombierten Ansatzes A1 zuerst die Konizität
der Garnschichten im mittleren Teil B hergestellt werden. Dies geschieht,
indem im Bereich des Ansatzes A1 der untere Umkehrpunkt mit kleineren
Verlegeschritten nach oben verlegt wird als der obere Umkehrpunkt.
D. h. die Steigung der unteren Hüllkurve ist im Vergleich
zur Steigung der oberen Hüllkurve wesentlich kleiner, somit
ist der Doppelhub während des Kopsansatzes nicht konstant. Vielmehr
beträgt die Anfangsamplitude zu Beginn des Kopsaufbaus
D1 (Starthubhöhe). Die Hubamplitude nimmt im Bereich des
Kopsansatzes kontinuierlich zu, von einem Wert D1 bis zum maximalen
Wert E1.
-
Auf
diese Weise wird in den Aussenbereichen des Kopses mehr Garn abgelegt
als in den der Hülse zugewandten Bereichen. Ferner bewegt
sich die Ring- bzw. Spindelbank in dieser Phase nicht gleichförmig. Die
Geschwindigkeit nimmt beim Hochgehen vielmehr zu und beim Absenken
ab (bei bewegter Spindelbank gerade umgekehrt). An der Schichtspitze
ist sie grösser als an der Schichtbasis, d. h., an der
Spitze verweilt die Ring- bzw. Spindelbank nicht so lange wie an
der Basis, es wird weniger Material aufgewickelt, die Schicht ist
oben dünner.
-
Im Übergang
zum mittleren Teil B1 nähert sich die Steigung der unteren
Hüllkurve an die Steigung der oberen Hüllkurve.
Sobald die gewünschte Konizität erreicht ist bewegen
sich die unteren und oberen Umkehrpunkte 9a, 9b im
mittleren Teil B1 in gleichem Mass nach oben, d. h. ihre Hüllkurven
weisen dieselbe Steigung auf. D. h., im zweiten Bewicklungsbereich
oberhalb des Kopsansatzes, dem nachfolgenden zylindrischen Mittelteil
B1, wird die Hubamplidute nicht mehr verändert. Der obere
Umkehrpunkt und der untere Umkehrpunkt werden folglich mit dem gleichen
Verlegeschritt verlegt. Auf diese Weise entstehen die gleichmässigen
konischen Schichten, welche sich durch einen konstanten Konuswinkel
auszeichnen. Die Hubamplitude bleibt dabei bis in der Kopsspitze
C1 konstant, so dass der Konuswinkel WS1 der Aussenkontur der Kopsspitze
dem Konuswinkel W1 der Garnschichten im mittleren Teil B1 entspricht.
-
Die
unterhalb des Bewegungsdiagramms 2 dargestellte Kurve 8 zeigt
den Verlauf des Kopsaufbaus über die Zeitachse t.
-
Von
diesem Kopsaufbau soll nun gemäss Erfindungslösung
abgewichen werden, um einen Kopsaufbau vorzuschlagen, welcher zum
Zwecke des Umspulens dem bekannten Kopsaufbau überlegene
Eigenschaften aufweist. Die bewährte Aussenkontur der Garnspule
soll jedoch weitestgehend beibehalten werden.
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Die 2–7 zeigt
einen Teilquerschnitt durch eine Garnspule 21, 41, 61, 81, 101, 121 mit
dazugehörigem Bewegungsdiagramm 22, 42, 62, 82, 102, 122 gemäss
einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Garnspule 21, 41, 61, 81, 101, 121 enthält
einen auf einer nach oben hin leicht konischen Hülse 25 aufgetragenen
Garnkörper 26, 46, 66, 86, 106, 126.
Die Hülse 25 ist um eine Spindelachse 27 drehbar
gelagert. Der Garnkörper 26, 46, 66, 86, 106, 126 ist
hinsichtlich seiner Aussenkontur dreiteilig aufgebaut, mit einem
unteren Ansatz A2, A3, A4, A5, A6, A7 mit bombierter Aussenkontur 30, 50, 70, 90, 110, 130 einem
mittleren, im wesentlichen zylindrischen Teil B2, B3, B4, B5, B6,
B7, und einer konischen Spitze C2, C3, C4, C5, C6, C7 mit einer
konischen Aussenkontur mit einem Konuswinkel WS2, WS3, WS4, WS5,
WS6, WS7. Der Garnspule 21, 41, 61, 81, 101, 121 wird
durch konische Garnschichten 24, 44, 64, 84, 104, 124,
welche jeweils aus einer Haupt- (Aufwärtshub 31a, 51a, 71a, 91a, 111a, 131a)
und einer Kreuzwindung (Abwärtshub 31b, 51b, 71b, 91b, 111b, 131b)
(nicht gezeigt) bestehen, gebildet. Die Konizität der Garnschichten 24, 44, 64, 84, 104, 124 wird
durch ihren Konuswinkel W2, W3, W4, W5, W6, W7 wiedergegeben. Der
Garnkörper 26, 46, 66, 86, 106, 126 erstreckt
sich über eine Gesamthöhe G2, G3, G4, G5, G6,
G7 vom Hülsenfuss bis zum oberen Hülsenende.
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Das
dazugehörige Bewegungsdiagramm 22, 42, 62, 82, 102, 122 zeigt
schematisch den vertikalen Bewegungsverlauf H2, H3, H4, H5, H6,
H7 der Ringbank während des Spulenaufbaus über
die Zeit t. Ausgehend von einem Startpunkt 32b, 52b, 72b, 92b, 112b, 132b (erster
unterer Umkehrpunkt) wird eine erste Garnschicht mit einem oberen
Umkehrpunkt 32a, 52a, 72a, 92a, 112a, 132a auf
die Hülse 25, 45, 65, 85, 105, 125 abgelegt.
Der Aufwärtshub 31a, 51a, 71a, 91a, 111a, 131a und
Abwärtshub 31b, 51b, 71b, 91b, 111b, 131b einer
Garnschicht wird durch einen unteren Umkehrpunkt 29b, 49b, 69b, 89b, 109b, 129b und
einen oberen Umkehrpunkt 29a, 49a, 69a, 89a, 109a, 129a begrenzt.
Die unteren Umkehrpunkte markieren folglich den unteren Abschluss
eines jeweiligen Doppelhubes 31, 51, 71, 91, 111, 131.
Die Verbindung der unteren Umkehrpunkte 29b, 49b, 69b, 89b, 109b, 129b untereinander
ergibt im Bewegungsdiagramm die sogenannte untere Hüllkurve 33b, 53b, 73b, 93b, 113b, 133b.
Die oberen Umkehrpunkte markieren folglich den oberen Abschluss eines
Doppelhubes. Die Verbindung der oberen Umkehrpunkte 29a, 49a, 69a, 89a, 109a, 129a untereinander ergibt
im Bewegungsdiagramm die sogenannte obere Hüllkurve 33a, 53a, 73a, 93a, 113a, 133a.
Die Hubhöhe E2, E3, E4, E5, E6, E7 ergibt sich aus der
Distanz zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt einer Garnschicht
und entspricht gleichzeitig jeweils einem maximalen Doppelhub in
der mittleren Schicht.
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Die
unterhalb des Bewegungsdiagramms 22, 42, 62, 82, 102, 122 dargestellte
Kurve 28, 48, 68, 88, 108, 128 zeigt
den Verlauf des Kopsaufbaus über die Zeitachse t.
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Die
Ringbank wird bei der Kopsherstellung im Pilgerschrittverfahren
nach oben bewegt, d. h. die Doppelhube werden nach oben verlegt,
wobei der Umkehrpunkt eines Doppelhubes jeweils um die Schaltdistanz 33, 53, 73, 93, 113, 133 gegenüber
dem Umkehrpunkt des vorangehenden Doppelhubes nach oben versetzt ist.
Demzufolge verschieben sich auch die unteren und oberen Hüllkurven
im Zeitverlauf nach oben. Das Pilgerschrittverfahren wird einzig
im Übergangsbereich zweier Wicklungsbereiche unterbrochen,
wo es zu sprunghaften Verschiebung eines oder beider Umkehrpunkte
kommt (siehe 6 und 7).
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Zur
Erstellung der für den Umspulprozess günstigen
konischen Schichten im mittleren Teil B2, B3, B4, B5, B6, B7 der
Garnspule muss über die Bildung eines bombierten Ansatzes
A2, A3, A4, A5, A6, A7 zuerst die Konizität der Garnschichten
im mittleren Teil sichergestellt werden.
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Unterhalb
des Bewegungsdiagramms 22, 42, 62, 82, 102, 122 ist
in den 2 bis 7 der Verlauf 34, 54, 74, 94, 114, 134 der
Fortschaltung 33, 53, 73, 93, 113, 134 pro
Doppelhub (S/DH) sowohl in Bezug auf den oberen als auch auf den
unteren Umkehrpunkt bzw. Hüllkurve dargestellt. Der Kurvenverlauf
der Fortschaltung entspricht der ersten Ableitung der dazugehörigen
Hüllkurve.
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Gemäss
den Ausführungsformen nach 2, 3, 4 und 5 wird
der Ansatz 22, 42, 62, 82 bis
zum Übergang in den mittleren Teil B2, B3, B4, B5 in ähnlicher
Weise wie in 1 bereits beschrieben hergestellt.
D. h. im Bereich des Ansatzes A2, A3, A4, A5 wird der untere Umkehrpunkt 23b, 43b, 63b, 83b mit
kleineren Verlegeschritten nach oben verlegt als der obere Umkehrpunkt 23a, 43a, 63a, 83a.
D. h. die Steigung der unteren Hüllkurve 23b, 43b, 63b, 83b ist
im Vergleich zur Steigung der oberen Hüllkurve 23a, 43a, 63a, 83a wesentlich
kleiner, somit ist der Doppelhub während des Kopsansatzes
nicht konstant. Vielmehr nimmt der Doppelhub ausgehend von der Starthubhöhe
D2, D3, D4, D5 im Bereich des Ansatzes kontinuierlich bis zum Wert
E2, E3, E4, E5 zu.
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Auf
diese Weise wird in den Aussenbereichen des Kopses mehr Garn abgelegt
als in den der Hülse zugewandten Bereichen. Ferner bewegt
sich auch hier die Ringbank in dieser Phase nicht gleichförmig.
Die Geschwindigkeit nimmt beim Hochgehen vielmehr zu und beim Absenken
ab (bei bewegter Spindelbank gerade umgekehrt). Zum oberen Umkehrpunkt
hin ist die Geschwindigkeit grösser als zum unteren Umkehrpunkt hin,
d. h., im Bereich des oberen Umkehrpunktes verweilt die Ring- bzw.
Spindelbank nicht so lange wie am unteren Umkehrpunkt, so dass weniger
Garnlänge aufgewickelt wird, die Schicht ist oben folglich
dünner.
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Im Übergang
zum mittleren Teil B2, B3, B4, B5 nähert sich die Steigung
der unteren Hüllkurve kurvenförmig an die geradlinig
verlaufende Steigung der oberen Hüllkurve. Sobald die vorbestimmte
Konizität erreicht ist, bewegen sich die untere und obere
Hüllkurve gemäss den Ausführungsformen
nach 2 und 3 über einen bestimmten
Streckenabschnitt analog zur 1 im mittleren
Teil B2, B3 geradlinig und parallel zueinandernach oben, d. h. die
Hüllkurven weisen dieselbe Steigung auf, so dass die Garnschichten
bei konstantem Doppelhub einen konstanten Konuswinkel halten. Die
Ausfüh rungsformen gemäss 2 und 3 unterscheiden
sich bis hier hin vom Stand der Technik gemäss 1 jedoch
dadurch, dass der Konuswinkel der Garnschichten im mittleren Teil
B2, B3 im Anschluss an den Ansatz A2, A3 wesentlich kleiner sind
als im Stand der Technik. Die Doppelhubhöhe ist entsprechend
grösser und entspricht hier mehr als 1/3 der Gesamthöhe G2,
G3. Folglich erstrecken sich auch die Garnschichten selbst über
eine grössere Strecke. Im Ausführungsbeispiel
gemäss 4 beträgt der kleinste
Doppelhub im Ansatz A4 sogar mehr als ein Drittel der Gesamthöhe G4
der Garnspule.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 2 verlaufen
die beiden Hüllkurven im mittleren Teil im wesentlichen parallel
zueinander und mit im wesentlichen konstanter Steigung. D. h., der
Doppelhub wie auch der Konuswinkel der Garnschichten bleiben im
mittleren Teil so gut wie konstant. Dies gilt bis der obere Umkehrpunkt
das obere Garnkörperende erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt
wird eine Reduzierung des Doppelhubes eingeleitet, einerseits indem
der obere Umkehrpunkt nun wieder nach unten verlegt wird und die
dazugehörige obere Hüllkurve 33a in eine
negative Steigung übergeht, und andererseits indem die
Steigung der unteren Hüllkurve 33b nun leicht
zunimmt, d. h., der untere Umkehrpunkt wird mit leicht zunehmend
grösseren Verlegeschritten nach oben verschoben. Die Doppelhübe
und folglich die Garnschichten werden immer kürzer bis
sich der untere und obere Umkehrpunkt im Übergang zur konischen
Spitze C2 treffen. Der Konuswinkel W2 der Garnschichten 24 ändert
sich jedoch bis in die Spitze C2 nicht oder nur geringfügig.
Dies bedeutet auch, dass der Konuswinkel WS2 der Aussenkontur der
Spitze C2 nicht durch eine abschliessende Garnschicht, sondern durch
die oberen Umkehrpunkte einer abschliessenden Gruppe von Garnschichten 24 ausgebildet
wird.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 3 wird der
untere Umkehrpunkt im oberen Abschnitt des mittleren Teils B3 mit
Annäherung an die Spitze C3 wieder mit grösseren
Verlegeschritten unter Ausbildung einer parabelförmigen
positiven Steigung der unteren Hüllkurve 53b nach
oben verlegt, während die obere Hüllkurve 53a mit
einem weiterhin linearen Verlauf ihre Steigung zunächst
beibehält. Der Doppelhub nimmt somit zur Spitze C3 hin
kontinuierlich ab. Im letzten Abschnitt im Bereichder Spitze C3
nimmt auch die Steigung der oberen Hüllkurve 53a ab,
so dass die oberen Umkehrpunkte in der Spitze C3 nur noch in sehr
kleinen Schritten zum oberen Garnkörperende hin verscho ben
werden. Die Ausbildung der Hüllkurven und der Verlauf der
Verlegegeschwindigkeit in den Hüben ist dergestalt, dass
der Konuswinkel der Garnschichten zur Spitze C3 hin kontinuierlich
zunimmt, wobei der Konuswinkel der zuletzt abgelegten Garnschicht
dem Konuswinkel WS3 der Aussenkontur der Spitze C3 entspricht. Bildlich
gesprochen nähert sich der Konuswinkel der Garnschichten beginnend
im mittleren Teil B3 fächerförmig an den Konuswinkel
WS3 der Aussenkontur der Spitze C3 an.
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel nach 4 weist
die untere Hüllkurve 73b nach dem Übergang vom
Ansatz A4 in den mittleren Teil B4 weiterhin eine kurvenförmig
zunehmende Steigung auf, d. h. der Verlegeschritt 73 nimmt
mit fortschreitender Spulenbewicklung zu, wobei die Steigung der
unteren Hüllkurve in einem an den Ansatz A4 anschliessenden
Abschnitt im mittleren Teil B in einem ähnlichen Bereich
liegt wie die Steigung der oberen Hüllkurve 73a,
so dass sich der Doppelhub innerhalb dieses Abschnittes nicht erheblich ändert.
Zwischen etwa dem ersten Drittel und der Hälfte der Gesamtausdehung
des mittleren Teils B4 geht die untere Hüllkurve 73b in
einen parabelförmigen Verlauf mit positiver Steigung über,
d. h. der Verlegeschritt 73 nimmt mit fortschreitender
Kopsbewicklung wieder ab.
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Zur
Spitze C4 hin nimmt auch die Steigung der oberen Hüllkurve 73a ab,
d. h. der Verlegschritt 73 wird zunehmend kleiner und der
obere Umkehrpunkte wird in der Spitze C4 nur noch in sehr kleinen
Schritten in Richtung oberes Garnkörperende hin verschoben.
Die Ausbildung der Hüllkurven 73a, 73b und
der Verlauf der Verlegegeschwindigkeit ist dergestalt, dass der
Konuswinkel der Garnschichten zur Spitze C4 hin kontinuierlich zunimmt,
wobei der Konuswinkel der zuletzt abgelegten Garnschicht dem Konuswinkel
WS4 der Aussenkontur der Spitze C4 entspricht. Bildlich betrachtet
nähert sich der Konuswinkel der Garnschichten beginnend im
mittleren Teil B4 fächerförmig an den Konuswinkel
WS4 der Aussenkontur der Spitze C4 an.
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel nach 5 nähert
sich die Steigung der unteren Hüllkurve 93b im Übergang
zum mittleren Teil B5 kurvenförmig der im Ansatz A5 geradlinig
verlaufenden Steigung der oberen Hüllkurve 93a.
Bei Erreichen einer maximalen Hubhöhe E5, nimmt die Steigung
der unteren Hüllkurve 93b im mittleren Teil B5
vorü bergehend kurvenförmig ab, d. h. der Verlegeschritt
wird vorübergehend kleiner, bleibt dann über einen
Abschnitt hinweg annähernd konstant, um dann wieder parabelförmig
zuzunehmen.
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Die
Steigung der oberen Hüllkurve ist im mittleren Teil B5
grösser als im Ansatz A5, nimmt jedoch im oberen Drittel
vom mittleren Teil B5 zur Spitze C5 hin parabelförmig ab,
d. h. der Verlegeschritt des oberen Umkehrpunktes nimmt ebenfalls
ab. Der Konuswinkel W5 der Garnschichten nimmt demzufolge im Ansatz
A5 bis zum mittleren Teil B5 zu und anschliessend wieder ab, bei
gleichzeitiger Vergrösserung des Doppelhubes. Im letzten
Drittel des mittleren Teils B5 nimmt der Konuswinkel W5 der Garnschichten
bis zur Spitze C5 hin wieder zu.
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Der
Verlauf der beiden Hüllkurven 93a, 93b sowie
der Hubgeschwindigkeit ist im oberen Drittel des mittleren Teils
B5 dergestalt, dass sich bildlich gesprochen der Konuswinkel der
Garnschichten beginnend im mittleren Teil B5 fächerförmig
an den Konuswinkel WS5 der Aussenkontur der Spitze C5 annähert,
so dass der Konuswinkel der letzten Garnschicht dem Konuswinkel
WS5 der Aussenkontur der Spitze C5 entspricht.
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Die
Ausführungsformen gemäss 6 und 7 zeichnen
sich dadurch aus, dass der Garnkörper 106, 126 in
zwei (6) bzw. in fünf (7) Wicklungsbereiche
angelegt werden, welche sich dadurch auszeichnen, dass im Übergangsbereich
zwischen zwei Wicklungsbereichen die Höhenlage des unteren
und/oder oberen Umkehrpunktes sprunghaft ändert.
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Sowohl
in 6 als auch in 7 wird im
Ansatz A6, A7 ein erster keilförmiger Wicklungsbereich
ausgebildet und zwar nach dem selben Prinzip wie der Ansatz A1 in 1.
Im Anschluss an den ersten Wicklungsbereich wird ein zweiter Wicklungsbereich
mit Garnschichten mit einem kleineren Konuswinkel als derjenige der
zuletzt im ersten Wicklungsbereich abgelegten Garnschicht angelegt,
wobei im Übergangsbereich zwischen den beiden Wicklungsbereichen
eine sprunghafte Aufwärtsverlagerung sowohl des oberen
als auch des unteren Umkehrpunktes (3a, 3b) stattfindet.
Der untere Umkehrpunkt kommt dabei zwischen dem unteren und oberen
oder auf dem oberen Um kehrpunkt der zuletzt abgelegten Garnschicht
des ersten Wicklungsbereichs zu liegen. Die untere Hüllkurve 113b, 133b weist
im Anschluss an die sprunghafte Verlagerung über einen
beschränkten Zeitabschnitt eine negative Steigung auf,
so dass der untere Umkehrpunkt des zweiten Wicklungsbereichs auf
der Oberfläche der zuletzt abgelegten Garnschicht des ersten
Wicklungsbereichs nach aussen an den äusseren Rand der
zuletzt abgelegten Garnschicht verlagert wird. Die zuletzt abgelegte
Garnschicht des ersten Wicklungsbereichs bildet demnach die Begrenzung
für den unteren Umkehrpunkt 109b des neuen Wicklungsbereichs
aus. Der weitere Aufbau des Garnkörpers im zweiten Wicklungsbereich
gemäss 6 verläuft analog zum
Ausführungsbeispiel gemäss 2.
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Im
Ausführungsbeispiel gemäss 7 sind im
Anschluss an den zweiten Wicklungsbereich, wie unschwer auf der
Zeichnung zu erkennen ist, noch weitere Wicklungsbereiche vorgesehen.
Beispielhaft wird hier der Übergang zwischen dem zweitletzten
und letzten Wicklungsbereich beschrieben, welcher die Spitze C7 ausbildet.
Während beim Übergang vom ersten in den zweiten
Wicklungsbereich der Konuswinkel abnimmt, um so längere
Garnschichten abzulegen, nimmt der Konuswinkel im Übergang
vom zweitletzten zum letzten Wicklungsbereich sprunghaft zu. Dies,
um den Konuswinkel W7 der Garnschichten an den Konuswinkel WS7 der
Aussenkontur der Spitze heranzuführen. Der zweitletzte
Wicklungsbereich wird noch im mittleren Teil B7 erstellt. Im Anschluss
an diesen Wicklungsbereich findet eine sprunghafte Abwärtsverlagerung
der oberen Hüllkurve 133a statt, wobei der obere
Umkehrpunkt zwischen dem unteren und oberen Umkehrpunkt auf der zuletzt
abgelegten Garnschicht des zweitletzten Wicklungsbereichs zu liegen
kommt. Die obere Hüllkurve 133a nimmt im Anschluss
an die sprunghafte Verlagerung wieder eine positive Steigung an,
so dass der obere Umkehrpunkt im zweiten Wicklungsbereich auf der
Oberfläche der zuletzt abgelegten Garnschicht des ersten Wicklungsbereichs
nach innen an die Hülse zum inneren Rand der zuletzt im
ersten Wicklungsbereich abgelegten Garnschicht verlagert wird. Die
untere Hüllkurve 133b folgt der Aussenkontur des
Garnkörpers 126. Das Zusammenspiel dieser Verlagerung
und der Hubgeschwindigkeit führt zu einem steileren Konuswinkel
W7 der Garnschichten.
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8a–8d zeigt den Verlauf 140, 150, 160, 180 der
Hubhöhe D über die Zeit t und somit den Einfluss der
Hubgeschwindigkeit auf die abgelegte Garnlänge bzw. Windungen
pro Hub 141, 151, 161, 181.
Gemäss 8a wird im Aufwärtshub 143b in
2 Zeiteinheiten die Hauptwindung abgelegt, während im Abwärtshub 143a in
1 Zeiteinheit, also in doppelter Geschwindigkeit, die Kreuzwindung
abgelegt wird. Dementsprechend enthält die Hauptwindung
rund doppelt so viele Garnwindungen 142 wie die Kreuzwindung.
Das Verhältnis lässt sich entsprechend auch auf
4:1 erhöhen indem z. B. die Geschwindigkeit im Abwärtshub 143c herabgesetzt
wird, so dass die Hauptwindung in 4 und die Kreuzwindung in 1 Zeiteinheiten
abgelegt werden. Entsprechend ist das Windungsverhältnis
rund 4:1.
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Es
hat sich gezeigt (8b), dass das Verhältnis
auch gekehrt werden kann, indem im Aufwärtshub 153a in
1 Zeiteinheit die Kreuz- und im Abwärtshub 153b in
4 Zeiteinheiten die Hauptwindungen abgelegt werden. Entsprechend
ist das Windungsverhältnis rund 1:4.
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Gemäss
Erfindung kann die abgelegte Garnlänge pro Doppelhub nicht
nur durch die Erhöhung des Windungsverhältnisses,
welches nicht beliebig erhöht werden kann, sondern auch
durch die Vergrösserung des Doppelhubes 161, bei
gleichbleibendem Windungsverhältnis geschehen (8c).
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8d zeigt den Verlauf 180 der
Kegelhubhöhe D mit einem Windungsverhältnis von
1:4 bei entsprechender Beschleunigung der Hubbewegung innerhalb
eines Hubweges. Der Hubverlauf 182 wiedergibt eine konstante
Ringrahmengeschwindigkeit innerhalb einer Haupt- bzw. Kreuzwindung.
Der Hubverlauf 183 zeigt eine in Richtung Kegelspitze (oberer
Umkehrpunkt) abnehmende bzw. in Richtung Kegelbasis (unterer Umkehrpunkt)
zunehmende Ringrahmengeschwindigkeit. Der Hubverlauf 184 zeigt
eine in Richtung Kegelspitze (oberer Umkehrpunkt) zunehmende bzw.
in Richtung Kegelbasis (unterer Umkehrpunkt) abnehmende Ringrahmengeschwindigkeit.
Für den Aufwärtshub gilt entsprechendes.
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Um
eine konstante Garnschicht zu erhalten ist die Hubgeschwindigkeit
an der Kegelbasis kleiner und an der Kegelspitze grösser
als die durchschnittliche Hubgeschwindigkeit pro Doppelhub. D. h.
für eine konstante Lagendicke wird ein Hubverlauf 184 gewählt,
welche den sich über einen Hub ändernden Aufwindedurchmesser
bzw. Aufwindegeschwindigkeit berücksichtigt.
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Soll
nun die Garnschicht zwecks Erhöhung des Konuswinkels der
Garnschichten eine zur Kegelspitze hin abnehmende Lagendicke aufweisen
(z. B. Aufbau des Ansatzes), so ist die Hubgeschwindigkeit zur Kegelspitze
grösser und zur Kegelbasis hin kleiner als die Durchschnittsgeschwindigkeit
des Doppelhubs (z. B. Hubverlauf 184). Soll hingegen die
Garnschicht zwecks Reduzierung des Konuswinkels der Garnschichten
eine zur Kegelspitze hin zunehmende Lagendicke aufweisen, so wird
ausgehend von einem Hubverlauf, welcher eine gleichmässige
Ausbildung der Lagendicke der Garnschichten garantiert die Geschwindigkeit
zur Kegelspitze hin herabgesetzt und zur Kegelbasis hin heraufgesetzt
(Hubverlauf z. B. 182, 183). Wie bereits erwähnt, kann
der Konuswinkel über den Verlauf der Hubgeschwindigkeit
und den Verlauf der Hüllkurve in Kombination verändert
werden.
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Ferner
ist bei der Hubgeschwindigkeit innerhalb einer Windung auch der
sich gegebenenfalls nach oben konisch verjüngenden Hülsendurchmesser
zu berücksichtigen, was jedoch auch über die Hubfortschaltung
geschehen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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