DE3332382C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine, bei der ein kontinuierlich zugelieferter Faden unter Bildung eines Wickels aufgespult wird nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Spule wird in bekannter Weise am Umfang mit einer Treibwalze angetrieben und der Faden der Spule wird über eine Fadenverlegevorrichtung zugeleitet.

Es ist bekannt, eine Wicklung, d. h. einen auf einen Trag- oder Stützkörper, z. B. einer Hülse, einem Wickeldorn o. dgl., aufgewundenen Faden in Form einer Spule aufzuwickeln. Hierzu sind bereits Spulmaschinenarten bekannt, die entweder eine sogenannte wilde Wicklung, auch Zufallswicklung genannt, er­ zeugen oder die eine Präzisionswicklung herstellen. Bei wilder Wicklung wird der Faden auf eine durch einen Treibzylinder am Umfang angetriebene Spule aufgespult, wobei der Faden über eine Nutentrommel oder einen nutentrom­ mel-geführten Fadenführer zugeleitet und auf der Spule verlegt wird. Die Nu­ tentrommel steht hierbei in konstanter Drehverbindung mit dem Treibzylinder. Bei Maschinen dieser Art ist es jedoch nur möglich, wilde Wicklungen zu bilden. Darunter werden Wicklungen verstanden, deren Windungsverhältnis mit wach­ sendem Spulendurchmesser abnimmt. Der Steigungswinkel der Faden­ verlegung bleibt konstant. Unter dem Begriff des Windungsverhältnisses wird die Anzahl Spulenumdrehungen pro Faden-Doppelhub verstanden.

Für die Herstellung einer Präzisions-Wicklung ist es erforderlich, daß bei der Spulmaschine die Fadenverlegung mit der Spule bzw. dem Hülsenhalter, formschlüssig verbunden ist. Das Verhältnis von Spulendrehzahl zu Faden- Doppelhub bleibt während des gesamten Spulenvorganges konstant; der Steigungswinkel der Fadenverlegung verändert sich jedoch und wird bei zu­ nehmendem Spulendurchmesser spitzer. Bei Spulmaschinen dieser Art wird die Spule an ihrer Welle angetrieben, wobei zur Erzielung eines konstanten Win­ dungsverhältnisses die Fadenverlegung in formschlüssiger Drehverbindung mit der Spule steht.

Die beiden Spulmaschinenarten unterscheiden sich in verschiedener Weise voneinander.

Die wilde Wicklung ist gekennzeichnet durch einen konstanten Steigungswin­ kel (α) der Fadenverlegung über den ganzen Spulendurchmesser, was eine gute Formstabilität und Transportfähigkeit zur Folge hat. Durch die Koppelung von Treibwalze und Fadenverlegesystem wird ein einfacher mechanischer Aufbau der Kreuzspulmaschine erreicht. Nachteile entstehen durch ungünstige Windungszahlen, welche sich während des Spulenaufbaues bei bestimmten Spulendurchmessern als sogenannte Bilder bemerkbar machen. Eine un­ gleichmäßige Garnbewicklung ist die Folge dieser sogenannten Bildzonen, welche später zu unsicheren Abzugsverhältnissen führen können. Die präzi­ sionsgewickelte Spule kennt keine solchen Bildzonen, was sehr gute Abzugs­ eigenschaften zur Folge hat. Da sich der Steigungswinkel (α) der Faderver­ legung über den Spulenaufbau stark ändert, entsteht eine schlechte Formstabi­ lität. Man versucht nun mit großem technischen Aufwand (Spulbügelentlastung, Dämmungsentlastung usw.) eine verbesserte Spulenstabilität zu erreichen, was aber nur bedingt zum Erfolg führt.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß Präzisionswicklungen zwar problemlosen Fadenabzug gewährleisten, jedoch im Hinblick auf Formstabilität und Transportfähigkeit der Spulen nicht befriedigen, während wilde Wicklungen zwar zu stabil gebauten Spulen, aber auch zu ungünstigen Abzugseigenschaften führen.

Aus der US-PS 34 91 960 ist eine Spulmaschine bekannt, bei welcher durch einen motorischen Antrieb eine Treibwalze und über ein manuell verstellbares Getriebe eine Fadenverlegeeinrichtung angetrieben werden. Bei der Herstellung einer Spule bleibt das Übersetzungsverhältnis des Getriebes kon­ stant, es sei denn, es würde manuell oder bei hohen Drehzahlen durch eine Sicherheitsbegrenzung, die eine Überlastung der Fadenverlegeeinheit verhindert, verstellt, so daß im Normalfall eine wilde Wicklung entsteht.

Aus der US-PS 29 72 450 ist eine Spulmaschine bekannt, bei welcher bei Zunahme des Spulendurchmessers der Abstand der Spulenachse zu einer Fadenverlegeeinheit angepaßt und durch ein Reibradgetriebe sowohl die Fadengeschwindigkeit als auch die Changiergeschwindigkeit verlangsamt werden. Der Antrieb der Fadenverlegeeinheit ist mit dem der Spulenachse über zwei Kegeltrommeln, über welche ein verschiebbarer Treibriemen läuft, verbunden, so daß der Steigungswinkel einstellbar ist. Es ist jedoch keine automatische Verstellung desselben während des Aufspulens vorgesehen, so daß normalerweise eine Präzisionswicklung erzeugt wird.

Aus der DE-OS 26 49 780 ist eine Umspulvorrichtung bekannt, bei welcher ein erster Motor variabler Drehzahl eine Treibwalze antreibt, die ihrerseits eine Kreuzspule zum Aufspulen eines angelieferten Fadens treibt und ein zweiter Motor ebenfalls variabler Drehzahl eine Fadenverlegeeinheit. Die Drehzahlen der Treibwalze, der Nutentrommel und der Kreuzspule werden durch drei Drehzahlmesser überwacht. Ein Rechner steuert auf Grund der Meßresultate die Motoren. Dabei kann die Steuerung so durchgeführt werden, daß die Wicklung abschnittsweise als Präzisionswicklung angelegt wird, indem der Übersetzungsfaktor, d. h. das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Nutentrommel und derjenigen der Kreuzspule konstant gehalten wird, während der Steigungswinkel langsam abnimmt. Erreicht derselbe einen bestimmten Grenzwert, wird der Übersetzungsfaktor rasch erhöht, wodurch der Steigungswinkel sprunghaft auf einen oberen Grenzwert ansteigt. Dadurch entsteht eine Wicklung, die aus einer Reihe von durch kurze Übergangszonen getrennten Abschnitten mit konstantem Übersetzungsfaktor - entsprechend einer Präzisionswicklung - besteht, während im ganzen der Steigungswinkel nur in einem engen Bereich variiert, so daß die Vorteile einer wilden Wicklung ebenfalls gewahrt sind.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann also ein sehr günstiger Spulenaufbau erreicht werden. Sie ist jedoch im Vergleich etwa mit der erstgenannten Vorrichtung äußerst kompliziert und aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kreuzspulmaschine der erstgenannten Art so auszubilden, daß mit ihr Wicklungen, wie sie aus der zuletzt genannten Schrift bekannt sind, hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Spulmaschine ist es möglich, die erwähnte Verbindung beider Vorteile einer wilden Wicklung und einer Präzisionswicklung zu erreichen und gleichzeitig den konstruktiven Aufwand gering und die Kosten entsprechend tief zu halten.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1-3 Diagramme betreffen den Verlauf der Windungs­ zahl WZ und es Steigungswinkels α der Faden­ verlegung über dem Durchmesser d der Spule, wobei

• Fig. 1 die Verhältnisse bei der normalen wilden Wicklung,
• Fig. 2 die Verhältnisse bei der normalen Präzisions-Wicklung, und
• Fig. 3 die Verhältnisse bei der erfindungs­ gemäßen Wicklung

darstellt.

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Kreuzspulmaschine, und

Fig. 5 eine Variante der erfindungsgemäßen Kreuz­ spulmaschine.

Das Aufspulen einer Spule mit einer wilden Wicklung auf der Spulstelle einer Kreuzspulmaschine wird an Hand von Fig. 1 erläutert, in welcher der Steigungswinkel α der Fadenverlegung und die Windungszahl der Spule WZ über dem Spulendurchmesser d dargestellt ist, wobei konstante Ge­ schwindigkeit der Treibwalze der Spulstelle angenommen ist. Hier bleibt der Steigungswinkel α konstant. Die Windungs­ zahl dagegen nimmt mit größer werdendem Wicklungsdurch­ messer d stetig ab.

In Fig. 2 ist das Aufspulen einer Spule mit einer Präzi­ sions-Wicklung dargestellt. Die Windungszahl WZ bleibt hierbei konstant. Der Steigungswinkel α wird mit zuneh­ mendem Spulendurchmesser d kleiner, d. h. spitzer.

Während Fig. 1 und 2 den Stand der Technik darstellen, ist in Fig. 3 das Aufspulen einer Spule auf einer Kreuzspul­ maschine mit der erfindungsgemäßen Wicklung näher erläu­ tert. Der Wicklungsvorgang wird hierbei in einzelne Prä­ zisions-Wicklungen n₁, n₂ . . . n mit beliebigem Durchmesser­ verhältnis eingeteilt. Innerhalb einer solchen Wicklung bleibt die Windungszahl konstant, während sich der Steigungs­ winkel α innerhalb eines Toleranzbereiches α₁-α₂ verringert. In den darauffol­ genden Präzisions-Wicklungen wird die Windungszahl ver­ ringert, so daß der Steigungswinkel α auf einen größeren Wert geht. Zweckmäßig werden hierbei die Verhältnisse so gewählt, daß die Abnahme der Windungszahl in der Weise erfolgt, daß der Steigungswinkel α jeweils wieder einen höheren Wert innerhalb der Toleranz α₁-α₂ erreicht und abgesehen von der erwähnten Toleranz konstant bleibt. Für jede Prä­ zisions-Wicklung n₁, n₂ . . . n kann nun die Toleranz des Steigungswinkels beliebig innerhalb des Toleranzbe­ reiches α₁-α₂ gewählt werden, z. B. für die Wicklung n₁ α′-α′′′, für die Wicklung n₂ α₁-α₂ usw. Zweckmäßig kann der untere Toleranzwert für alle Präzisions-Wick­ lungen konstant, z. B. α₂, gehalten werden. Das Be­ wickeln einer Spule mit konstantem Steigungswinkel und abnehmender Windungszahl ist jedoch das Kennzeichen einer wilden Wicklung. Damit stellt die erfindungs­ gemäße Wicklung eine Kombination einer wilden Wicklung und einer Präzisions-Wicklung dar.

Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Kreuzspulmaschine, d. h. es ist lediglich eine Spulstelle derselben dar­ gestellt, ermöglicht das Aufspulen einer Spule 1 mit der erfindungsgemäßen, in Fig. 3 erläuterten Wicklung. Die Spule 1 ist durch eine rotierende Treibwalze 2 am Spulen­ umfang angetrieben, wobei der aufzuwickelnde Faden 3 über eine Nutentrommel oder ein anderes Fadenverlegungssystem der Spule 1 zugeleitet und auf dieser verlegt wird.

Die Treibwalze 2 ist durch einen motorischen Antrieb 5 über ein Riemenvorgelege 6 mit konstanter Drehzahl angetrieben, das sich aus einem, auf der Antriebswelle 7 des Antriebs 5 sitzenden Antriebsrad 8, einem Ab­ triebsrad 9 auf einer Abtriebswelle 10 und einem Riemen 11 zusammensetzt. Die Abtriebswelle 10 trägt auch die Treibwalze 2, die in schematisch dargestellten Lagern 12 drehbar gelagert ist.

Das Riemenvorgelege 6 umfaßt ein weiteres Abtriebsrad 13, dessen in Lagern 14 gelagerte Welle 15 eine Kegeltrommel 16 trägt, die mit einer entgegengesetzt angeordneten, mit einer Welle 17 in Lagern 18 drehbar gelagerten Kegel­ trommel 19 und einem die Kegeltrommeln 16, 19 umschlingen­ den, durch ein Verstellgestänge 20 verschiebbaren Riemen 21 einen Wechselumformer 22 bildet, dessen Drehzahl stu­ fenlos einstellbar ist. Die Welle 17 trägt ein Zahnrad 23, das über ein in Lagern 24 drehbar gelagertes Zahnrad 25 und über ein Zahnritzel 26 die in Lagern 27 drehbar gela­ gerte Nutentrommel 4 antreibt.

Das Riemenvorgelege 6, der Wechselumformer 22 und das Vor­ gelege 23, 25, 26 sind beispielshafte Lösungen und können durch äquivalente Antriebe mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art ganz oder teilweise ersetzt werden.

Die Drehzahl der Spule 1 und die Drehzahl der Nutentrommel 4 oder des nutentrommelgeführten Fadenführers wird durch Drehzahlgeber 28, 29 gemessen und die Drehzahlwerte in Form elektrischer Signale einem Rechner 30 zugeführt. In Fig. 4 mißt der Drehzahlgeber 29 die Drehzahl der Welle 17, die eine feste Übersetzung mit der Drehzahl der Nuten­ trommel oder des nutentrommelgeführten Fadenführers 4 aufweist. Aus den beiden dem Rechner 30 zugeführten Dreh­ zahlsignalen wird das Ist-Windungsverhältnis, worunter die Spulendrehzahl dividiert durch die Doppelhubzahl des Fadens zu verstehen ist, berechnet und mit einem Soll- Windungsverhältnis verglichen. Dieses Windungsverhältnis ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, für jede Teilwicklung ein konstanter Wert. Abweichungen von diesem Soll-Wert werden vom Rechner in Form eines Korrektursignals dem An­ trieb 31 des Verstellgestänges 20 des Wechselumformers 22 zugeführt, wodurch der Wechselumformer 22 im Sinne einer Angleichung des errechneten Ist-Wertes an den Soll-Wert verstellt wird. Für jede Teilwicklung ist, siehe Fig. 3, ein anderes Windungsverhältnis maßgebend. Diese Werte werden im Rechner gespeichert und am Ende jeder Teil-Wicklung abgerufen, wodurch eine rasche Verstellung des Verstellgestänges 20 zur Einhaltung des neuen Winungsverhältnisses erfolgt. Die in Fig. 3 dargestellte Winkeltoleranz beträgt 0° bis maximal minus 3°, so daß der Übergang auf das neue Windungsverhältnis sehr rasch erfolgen kann. Dies ist in Fig. 3 durch die Sägezahn-Linie für den Verlauf des Steigungswinkels α und den sprunghaften Übergang von der einen auf die nächste Windungszahl gezeigt. In Wirklichkeit erfolgt dieser Übergang in einer endlichen Zeitspanne und weicht deshalb von der theoretischen Darstellung nach Fig. 3 leicht ab.

In Fig. 5 ist das Aufspulen einer Konusspule mit der erfindungsgemäßen Wicklung dargestellt, wobei mit den Bezugszeichen in Fig. 4 übereinstimmende Bezugszeichen gleiche Bedeutung aufweisen. Die Nutentrommel 4 ist in diesem Fall sowohl Treiberwalze und Nutentrommel für die Fadenverlegung.

Die Drehzahl der Spule 1 und der Nutentrommel 4 wird in gleicher Weise im Rechner 30 ausgewertet und das Korrektursignal dem Stellantrieb 31 zugeleitet, der eine entsprechende Änderung der Neigung der Drehachse der Spule 1 und damit eine Änderung des für die Spulendrehzahl maßgebenden Spulendurchmessers im Sinne einer Angleichung des Ist-Wertes an den Soll-Wert vornimmt. Die Änderung der Spulenachsenneigung ist durch zwei Pfeile 32 dargestellt.

Beim Betrieb der beschriebenen Spulstelle ist bei Spulbeginn der Hülsen- bzw. Spulendurchmesser bzw. das Windungsverhältnis vorgegeben. Erreicht nun die Spule 1 einen bestimmten vorgegebenen minimalen Steigungswinkel, der durch die gewählte Toleranz gegeben ist, schaltet der Rechner 30 auf eine vorgegebene tiefere Windungszahl um. Dieses sprunghafte Umsteuern auf einen angenähert konstanten Steigungswinkel α erfolgt in vorwählbaren Spulendurchmesser- Stufen bis zum Erreichen des Spulenend-Durchmessers. Die auf diese Weise hergestellten Spulen 1 weisen einen angenähert konstanten Steigungswinkel α und das Windungsverhältnis wird sprunghaft durch den Rechner 30 geändert. Die Toleranz des Steigungswinkels α kann in engen Grenzen, z. B. 0-5°, vorzugsweise 0-3° gewählt werden.

Claims (1)

1. Spulmaschine, bei der ein kontinuierlich zugelieferter Faden aufgespult wird, wobei durch einen motorischen Antrieb eine Treibwalze (2) und über ein Getriebe (22) mit variabler Übersetzung eine Fadenverlegevorrichtung angetrieben wird
   dadurch gekennzeichnet,
   daß zur Herstellung einer Präzisions-Kreuzspulwicklung die Treibwalze (2) von einem Antrieb mit nicht-variabler Übersetzung angetrieben wird und das Getriebe (22) für die Fadenverlegevorrichtung durch ein von einem Rechner (30) geregeltes Stellglied (31) verstellt wird, wobei je ein Drehzahlgeber (28, 29) für die Messung der Drehzahl der Kreuzspule (1) und der Fadenverlegevorrichtung mit dem Rechner verbunden sind.