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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kreuzspule, wobei ein Faden auf die rotierende Kreuzspule aufläuft, wobei der auf die Kreuzspule auflaufende Faden mittels einer Verlegeeinrichtung auf der Kreuzspule abgelegt wird, wobei die Verlegeeinrichtung Verlegehübe ausführt, wobei die Verlegeeinrichtung an dem einen Ende des Verlegehubes innerhalb einer Umkehrstrecke, ausgehend von einem Umkehrpunkt, auf eine Verlegegeschwindigkeit beschleunigt wird und an dem gegenüberliegenden Ende des Verlegehubes innerhalb einer weiteren Umkehrstrecke bis zu einem weiteren Umkehrpunkt wieder verzögert wird und wobei die Verlegeeinrichtung einen ersten Verlegehub einer ersten Hublänge und einen zweiten Verlegehub einer zweiten, unterschiedlichen Hublänge ausführt.
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Kreuzspulen können mit wilder Wicklung, mit Präzisionswicklung oder mit Stufenpräzisionswicklung hergestellt sein. Der hier verwendete Begriff „Kreuzspule” umfasst auch den sich während des Bewickelns der Kreuzspule aufbauenden Spulenkörper.
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Beim Herstellen einer Kreuzspule mit wilder Wicklung stehen die Verlegefrequenz und die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule während der Spulenreise, das heißt, von Beginn bis Abschluss des Wickelvorgangs, in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch bleibt der Fadenkreuzungswinkel konstant, während das Windungsverhältnis mit wachsendem Spulendurchmesser abnimmt. Das Windungsverhältnis gibt die Drehzahl der Kreuzspule im Verhältnis zu der Verlegefrequenz an. Die Verlegefrequenz ist dabei Anzahl der Verlegehübe pro Zeiteinheit. Eine mit wilder Wicklung erzeugte Kreuzspule soll einen stabilen Garnkörper und eine weitgehend gleichmäßige Dichte aufweisen. Beim Durchlaufen insbesondere ganzzahliger Werte des Windungsverhältnisses treten sogenannte Wicklungsbilder oder Spiegelwicklungen auf. Um deren nachteilige Folgen zu vermeiden, werden hierfür sogenannte Bildstörungs-Verfahren verwendet, die jedoch die Wicklungsbilder nicht vollständig auflösen.
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Beim Herstellen einer Kreuzspule mit Präzisionswicklung wird nicht der Fadenkreuzungswinkel, sondern das Windungsverhältnis über die gesamte Spulenreise konstant beibehalten. Der Fadenkreuzungswinkel reduziert sich dabei mit wachsendem Kreuzspulendurchmesser. Prinzipiell liegen die Vorteile der Präzisionswicklung in der Möglichkeit einer hohen Abzugsgeschwindigkeit, hoher Wickeldichte und damit mehr Lauflänge bei gleichem Spulenvolumen gegenüber einer Kreuzspule in wilder Wicklung. Der mit wachsendem Kreuzspulendurchmesser abnehmende Kreuzungswinkel kann den Durchmesser bei der Herstellung von Präzisionsspulen aus Stapelfasergarnen begrenzen.
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Eine Stufenpräzisionswicklung stellt eine Kombination von wilder Wicklung und Präzisionswicklung dar, bei der die Vorteile beider Wicklungsarten genutzt und die Nachteile vermieden werden sollen. Es wird eine Präzisionswicklung in Stufen vorgenommen, bei der zum Beispiel ein maximal zulässiger Kreuzungswinkel eingestellt wird, der innerhalb einer Stufe bei jeweils gleichbleibendem Windungsverhältnis kleiner wird. Erreicht der Kreuzungswinkel ein kleinstes noch zulässiges Maß, wird der Kreuzungswinkel sprunghaft wieder auf den Ausgangswert zurückgeführt. Das Windungsverhältnis springt dabei auf einen kleineren Wert. Dadurch erhält man eine Kreuzspule mit einem annähernd gleichbleibenden Kreuzungswinkel, wobei das Windungsverhältnis in Stufen reduziert worden ist.
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Ein bekanntes Problem bei der Herstellung von Kreuzspulen aller drei Wicklungsarten ist die erhöhte Dichte an den Flanken der Kreuzspulen. Da der Faden an der Umkehrstelle nicht spitzwinklig abgelegt werden kann, sondern immer in einem Radius abgelegt wird, kommt es an den Kanten der Kreuzspule zu einer Dichteerhöhung, die ein „Aufwölben” der Kanten verursacht. Diese wegen der höheren Dichte „harten” Kanten sind für eine optimale Packungsdichte sowie für einen späteren Färbeprozess der Kreuzspule von Nachteil.
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Um eine gleichmäßige Masseverteilung in den Randbereichen zu erhalten, ist es bekannt, den Verlegehub während der Spulenreise zyklisch zu verkürzen und zu verlängern. Die Verkürzung und Verlängerung des Verlegehubes wird als Hubatmung bezeichnet. Die
DE 100 21 963 A1 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung eines Atmungszyklus. Ein Atmungszyklus wird von mehreren Atmungshüben gebildet, wobei zu Beginn und Ende des Atmungszyklus der Faden in einem Umkehrpunkt am äußeren Rand der Spule abgelegt wird. Die Verlegegeschwindigkeit und/oder die Hublänge werden so gesteuert, dass der Endpunkt des Atmungszyklus versetzt zu dem Anfangspunkt liegt, um unerwünschte Doppellagen zu vermeiden.
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Eine Verlegeeinrichtung zur Verlegung des Fadens bewegt sich zwischen den Umkehrpunkten. In den Umkehrpunkten ändert die Verlegegeschwindigkeit ihre Richtung und ist damit Null. Der Verlegehub erfolgt zwischen den Umkehrpunkten. Die mögliche Beschleunigung und Verzögerung der Verlegeeinrichtung ist endlich, so dass ausgehend von den Umkehrpunkten die Verlegeeinrichtung nicht direkt die gewünschte Verlegegeschwindigkeit annehmen kann. Deshalb gibt es an den Enden des Verlegehubes jeweils Bereiche, innerhalb welcher die Verlegereinrichtung beschleunigt oder verzögert wird. Diese Bereiche werden als Umkehrstrecken bezeichnet.
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Die
DE 198 07 030 B4 schlägt vor, die Beschleunigung und Verzögerung der Verlegeeinrichtung derart zu steuern, dass sich die Längen der Umkehrstrecken ändern. Dadurch soll unabhängig von einer Hubatmung und unabhängig von der Hublänge die Fadenablage im Kantenbereich der Kreuzspule verbessert werden. Dementsprechend sind eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten der Veränderung der Umkehrstrecken mit anderen Verlegeparametern offenbart. Die Veränderung der Umkehrstrecken kann bei gleichbleibender Hublänge, das heißt, ohne Hubatmung zur Anwendung kommen. Die Umkehrstrecken können aber auch in Verbindung mit einer Hubatmung geändert werden. Dabei haben die kürzeren Hübe vorzugsweise eine längere Umkehrstrecke. Die Änderung der Umkehrstrecke erfolgt dabei gleichermaßen in Verbindung mit der gleichen Verlegegeschwindigkeit im Mittenbereich zwischen den Umkehrstrecken, als auch bei veränderter Verlegegeschwindigkeit.
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Durch die Hubatmung bei der Herstellung einer Kreuzspule kann zwar die Kantenverlegung verbessert werden, die unterschiedlichen Hublängen haben aber auch Einfluss auf den Spulenaufbau im Mittenbereich zwischen den Umkehrstrecken. Wird bei einer Hubverkürzung die Verlegegeschwindigkeit konstant gehalten, ändert sich dadurch die Verlegefrequenz, da sich die für den Hub benötigte Zeit entsprechend der Hublänge verändert. Damit ändert sich aber auch das Windungsverhältnis, was insbesondere bei Präzisionswicklungen und Stufenpräzisionswicklungen nicht wünschenswert ist. Alternativ wird die Verlegegeschwindigkeit bei einem verkürzten Hub so reduziert, dass die Verlegefrequenz konstant bleibt. Die Änderung der Verlegegeschwindigkeit führt aber zu einer Änderung des Kreuzungswinkels und damit zu einer Überlappung der Garnlagen und somit zu einer Minderung der Qualität der Kreuzspule.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität einer Kreuzspule, die mit einer Hubatmung hergestellt wird, zu verbessern.
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Zur Lösung der Aufgabe wird die Länge der Umkehrstrecken des ersten und zweiten Verlegehubes so aufeinander abgestimmt, dass bei gleicher Verlegegeschwindigkeit des ersten und zweiten Verlegehubes in einem Mittenbereich zwischen den Umkehrstrecken die Verlegefrequenzen des ersten und zweiten Verlegehubes übereinstimmen.
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Die Erfindung ermöglicht die Durchführung einer Hubatmung, ohne die Verlegegeschwindigkeit und die Verlegefrequenz zu beeinflussen. Das heißt, erfindungsgemäß sind die Verlegegeschwindigkeit und die Verlegefrequenz des ersten und zweiten Verlegehubes gleich. Damit können die vorgegebenen Windungsverhältnisse und Kreuzungswinkel im Mittenbereich der Kreuzspule eingehalten werden. Die Qualität der Kreuzspule wird verbessert. Insbesondere verbessern sich die Durchfärbbarkeit der Kreuzspule, das Ablaufverhalten des Fadens und die optische Erscheinung der Kreuzspule. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Präzisions- und Stufenpräzisionswicklungen, kann aber auch bei der Herstellung von Kreuzspulen in wilder Wicklung zur Anwendung kommen.
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Die Länge der Umkehrstrecke kann dabei leicht durch Anpassung der Beschleunigung und Verzögerung innerhalb der Umkehrstrecken angepasst werden.
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Vorzugsweise ist die zweite Hublänge gegenüber der ersten Hublänge verkürzt und die Umkehrstrecken des zweiten Verlegehubes werden gegenüber den Umkehrstrecken des ersten Verlegehubes so verlängert, dass bei gleicher Verlegegeschwindigkeit des ersten und zweiten Verlegehubes in dem Mittenbereich zwischen den Umkehrstrecken die Verlegefrequenzen des ersten und zweiten Verlegehubes übereinstimmen. Anschaulich gesprochen wird die Beschleunigung in den Umkehrbereichen bei dem zweiten Verlegehub so reduziert, dass die für den zweiten Verlegehub benötigte Zeit, trotz der Hubverkürzung, der für den ersten Verlegehub benötigten Zeit entspricht.
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Für die Erfindung ist es entscheidend, dass die Verlegegeschwindigkeiten für den ersten und zweiten Verlegehub gleich sind. Das schließt nicht aus, dass sich die Verlegegeschwindigkeiten innerhalb eines Verlegehubes ändern können, um den Verlegehub an die jeweils zu wickelnde Kreuzspule anzupassen.
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Zum Wickeln einer zylindrischen Kreuzspule wird die Verlegegeschwindigkeit in dem Mittenbereich über einen Verlegehub vorzugsweise konstant gehalten.
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Zum Wickeln einer konischen Kreuzspule wird die Verlegegeschwindigkeit in dem Mittenbereich über einen Verlegehub vorzugsweise linear verändert.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann der Verlegegeschwindigkeit über einen Verlegehub eine Geschwindigkeitsänderung zur Bildstörung überlagert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in Vorderansicht, schematisch eine Spuleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 eine schematische Darstellung einer Kreuzspule;
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3 Geschwindigkeitsverläufe über die Hublänge für verschiedene Verlegehübe bei der Herstellung einer zylindrischen Kreuzspule;
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4 Geschwindigkeitsverläufe über die Hublänge für verschiedene Verlegehübe bei der Herstellung einer konischen Kreuzspule;
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5 einen Geschwindigkeitsverlauf über die Hublänge mit überlagerter Bildstörung.
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Die 1 zeigt eine Spuleinrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Spuleinrichtung 1 verfügt über einen Spulenrahmen 2 zum rotierbaren Haltern einer Kreuzspule 3. Das heißt, zwischen den Spulenrahmenarmen des Spulenrahmens 2 ist eine Kreuzspule 3 rotierbar gelagert, die mit ihrer Oberfläche auf einer Antriebswalze 5 aufliegt und von dieser Antriebswalze 5 über Reibschluß mitgenommen wird.
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Die Antriebswalze 5 ist zu diesem Zweck an einen elektromotorischen Einzelantrieb 6 angeschlossen, der seinerseits über eine Steuerleitung 21 mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden ist.
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Anstelle der dargestellten, die Kreuzspule 3 reibschlüssig antreibenden Antriebswalze 5, ist zum Rotieren der Kreuzspule 3 selbstverständlich auch eine andere Antriebsart denkbar. Die Kreuzspule 3 kann beispielsweise auch mittels eines (nicht dargestellten) Spindelantriebes, das heißt, eines Antriebes, der auf einen der die Kreuzspule tragenden Hülsenteller 21 wirkt, direkt angetrieben werden. Ein solcher Spindelantrieb ist dann vorzugsweise in Höhe der Rotationsachse 4 der Kreuzspule 3 am Spulenrahmen 2 angeordnet.
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Zur Changierung des auf die Kreuzspule 3 auflaufenden Fadens 9 ist eine spezielle Verlegeeinrichtung 12 vorgesehen. Die Verlegeeinrichtung 12 weist einen changierbaren Fadenführer, beispielsweise einen Fingerfadenführer 7 auf, der um eine Schwenkachse 20 begrenzt drehbar gelagert und mittels eines elektromotorischen Antriebes 8 definiert verschwenkbar ist. Wie ersichtlich, ist der elektromotorische Antrieb 8 zu diesem Zweck über eine Steuerleitung 11 an die Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Am Antrieb 8 ist außerdem ein Winkelsensor 23 angebracht, der ebenfalls über eine Signalleitung 24 mit der Steuereinrichtung 10 verbunden ist. Das bedeutet, über die Steuereinrichtung 10, die den Antrieb 8 des Fingerfadenführers 7 entsprechend ansteuert, können sowohl die Hublänge der Verlegehübe als auch die Beschleunigung des Fadenführers 7 exakt eingestellt und jederzeit geändert werden. Die maximalen Schwenkwege des Fadenführers 7 während eines Doppelhubes sind in der 1 mit R bzw. L angedeutet.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch andere Spuleinrichtungen verwendet werden. Entscheidend ist nur, dass für das Rotieren der Kreuzspule und die Verlegung des Fadens jeweils unabhängige Antriebe zur Verfügung stehen.
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Die 2 zeigt den Einfluss von Verlegefrequenz und Verlegegeschwindigkeit auf die Fadenablage auf der Kreuzspule 3. Der Verlauf 31 zeigt die Fadenablage bei einem Verlegehub über die gesamte Spulenbreite. Die Verläufe 32, 33 und 34 zeigen verschiedene Fadenablagen bei verkürzter Hublänge. Die Fadenablage 32 ergibt sich, wenn die Verlegefrequenz gegenüber dem Verlegehub 31 beibehalten und die Verlegegeschwindigkeit angepasst wird. Man sieht, dass sich dadurch der Kreuzungswinkel verändert. Das führt zu unerwünschten Überlappungen der Garnlagen. Bei der Fadenablage 33 wurde die Verlegegeschwindigkeit konstant gehalten und die Verlegefrequenz verändert. Das führt zu Änderungen der Windungsverhältnisse und zu Sprüngen in der Garnablage. Die Fadenablage 34 ergibt sich bei gleicher Verlegegeschwindigkeit und Verlegefrequenz. Dadurch bleiben der Kreuzungswinkel und das Windungsverhältnis unverändert. Erfindungsgemäß wird das durch eine Anpassung der Umkehrstrecken erreicht.
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Die 3 zeigt die Verlegegeschwindigkeit v über die Hublänge h. Der Hub 41 hat die Hublänge h1. Die Hublänge ist der Abstand zwischen zwei Umkehrpunkten, in denen die Geschwindigkeit Null ist. Innerhalb der Umkehrstrecke 41.1 der Länge b1 wird die Verlegeeinrichtung 12 beziehungsweise ihr Fadenführer 7 ausgehend von dem Umkehrpunkt auf die Verlegegeschwindigkeit beschleunigt. Die 3 zeigt die Verlegung bei einer zylindrischen Kreuzspule. Die Verlegegeschwindigkeit ist konstant. Am gegenüberliegenden Ende des Verlegehubes 41 ist eine weitere Umkehrstrecke 41.2 der Länge b1. Innerhalb der Umkehrstrecke 41.2 wird die Verlegeeinrichtung 12 bis zum Umkehrpunkt verzögert. Es sind weiter zwei verkürzte Hübe 42 und 44 der Hublänge h2 dargestellt. Bei dem Verlegehub 42 ist die Verlegegeschwindigkeit gegenüber dem Verlegehub 41 reduziert, um die Verlegefrequenz konstant zu halten. Das führt zu den bereits beschriebenen Nachteilen. Deshalb wird für den verkürzten Hub erfindungsgemäß der Geschwindigkeitsverlauf 44 gewählt. In einem gemeinsamen Mittenbereich 45 stimmt die Verlegegeschwindigkeit des Hubes 41 und des Hubes 44 überein. Damit gleichzeitig die Verlegefrequenz konstant bleibt, wird die Länge b2 der Umkehrstrecken 44.1 und 44.2 vergrößert. Das wird durch eine Reduzierung der Beschleunigung erreicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei der Herstellung einer konischen Kreuzspule zur Anwendung kommen. Ein möglicher Geschwindigkeitsverlauf ist in 4 dargestellt. Der Verlegehub 51 hat die Hubbreite h1. Die Umkehrstrecken 51.1 und 51.2 haben die Länge b1. Zwischen den Umkehrstrecken verändert sich die Verlegegeschwindigkeit linear. Innerhalb der Umkehrstrecke 51.1 wird die Verlegeeinrichtung 12 zunächst beschleunigt, und dann wird die Geschwindigkeit kurzzeitig konstant gehalten. Der Umkehrstrecke 51.2 ist analog aufgebaut. Bevor die Verlegeeinrichtung 12 verzögert wird, gibt es einen Bereich mit konstanter Geschwindigkeit. Durch den Bereich mit konstanter Geschwindigkeit wird der Einfluss der sich über den Hub ändernden Geschwindigkeit auf den Kantenbereich verringert. Der verkürzte Hub 54 der Hublänge h2 ist im Prinzip analog aufgebaut. Erfindungsgemäß stimmt in einen Mittenbereich 55 die Verlegegeschwindigkeit des Hubes 54 mit der Verlegegeschwindigkeit des Hubes 51 überein. Damit die Verlegefrequenz ebenfalls übereinstimmt, wird die Beschleunigung innerhalb der Umkehrstrecken 54.1 und 54.2 entsprechend verändert und die Länge b2 der Umkehrstrecken 54.1 und 54.2 vergrößert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit bekannten Bildstörverfahren, wie sie bei der Herstellung von Kreuzspulen in wilder Wicklung verwendet werden, kombinieren. Die 5 zeigt einen Geschwindigkeitsverlauf 60 über einen Hub mit einer überlagerten Bildstörung. Der normalen Verlegegeschwindigkeit 60 wird eine Geschwindigkeitsänderung überlagert. Die Geschwindigkeit ändert sich dabei von Hub zu Hub intermittierend in dem Bereich 59. Die Geschwindigkeitsänderung wird entsprechend auch bei den verkürzten Hüben ausgeführt. Die 5 zeigt den Geschwindigkeitsverlauf für eine zylindrische Kreuzspule. Die Bildstörung kann analog auch bei konischen Kreuzspulen erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10021963 A1 [0007]
- DE 19807030 B4 [0009]