WO2001051396A1

WO2001051396A1 - Verfahren und vorrichtung zum wickeln einer fadenspule

Info

Publication number: WO2001051396A1
Application number: PCT/EP2001/000104
Authority: WO
Inventors: Reinhard Lieber
Original assignee: Barmag Ag
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2001-07-19
Also published as: TW512124B; DE50100508D1; EP1161396A1; KR100708245B1; CN1263670C; EP1161396B1; TR200301809T4; AU3727801A; US7163174B2; US20020033428A1; CN1358155A; KR20010114220A

Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickeln einer Fadenspule (6) beschrieben, bei welchen ein zulaufender Faden (1) mittels eines Changierfadenführers (3) innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt und auf der Fadenspule (6) abgelegt wird. Zur Vermeidung hoher Spulenkanten ist der Changierhub des Changierfadenführers innerhalb der Breite der Fadenspule in seiner Länge während des Wickelns veränderbar. Die Längenänderungen des Changierhubes erfolgen dabei während der Spulreise nach einer vorgegebenen Atmungsfunktion (Z). Erfindungsgemäss wird die Atmungsfunktion (Z) aus einer Massenverteilung (F) des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule bestimmt, so dass eine vorgegebene Spulendichte der Fadenspule erzeugt werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wickeln einer Fadenspule

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln einer Fadenspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind aus der EP 0 235 557 (Bag. 1509) bekannt.

Beim Aufwickeln eines Fadens zu einer Fadenspule wird der Faden innerhalb der Spulbreite bei im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit der Fadenspule mit einem veränderlichen Kreuzungswinkel auf der Spulenoberfläche abgelegt. Hierzu wird der Faden durch einen Changierfadenführer vor Auflauf auf die Spulenoberfläche innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt. Um eine gleichmäßige Massenverteilung des Fadens und somit eine gleichmäßige Dichte der Spule, insbesondere in den Randbereichen der Spule, zu erhalten, ist es bekannt, den Changierhub während des Aufwickeins zyklisch zu verkürzen und zu verlängern. Diese Längenänderungen der Changierhübe bezeichnet man als sogenannte Atmung. Durch die Atmung wird ein hoher Kantenaufbau (Sattelbildung) der Spulen verhindert.

Bei dem aus der EP 0235 557 bekannten Verfahren erfolgt die Längenänderung der Changierhübe nach einer vorgegebenen Atmungsfunktion. Hierbei ist die Atmungsfunktion durch den Zeitabschnitt definiert, der benötigt wird, um die Länge des Changierhubes, die vor der Atmung eingestellt war, wieder zu erreichen. Somit wird die Atmungsfunktion durch mehrere Atmungshübe gebildet, die eine Hin- und Herbewegung des Changierfadenführers bei veränderter Changierhublänge definieren. Beim Durchlaufen einer Atmungsfunktion wird der Faden somit in vielen Atmungshüben auf der Spulenoberfläche abgelegt. Durch die Atmungsfunktion ist die Verteilung der Umkehrpunkte des Changierfadenführers bzw. des Fadens auf der Spulenoberfläche an den Spulenenden definiert. Somit wird durch die Vorgabe der Atmungsfunktion unmittelbar die Massenverteilung des Fadens beeinflußt.

Da die Atmungsfunktion bei dem bekannten Verfahren allein auf empirischen Werten beruht, besteht das Problem, daß eine Veränderung der Masseverteilung auf der gewickelten Fadenspule ebenfalls nur aufgrund von Erfahrungswerten zu verändern ist.

Aus der US 4,771,960 ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei welchem die Atmungsfunktion zufällige Längenänderungen des Changierhubes bewirken. Hierzu ist eine Strecke zwischen dem äußersten Umkehrpunkt und dem innersten Umkehrpunkt, die jeweils durch den längsten Changierhub und den kürzesten Changierhub definiert sind, in eine Vielzahl von Punkten unterteilt. Jeder der Punkte stellt einen Umkehrpunkt des Changierfadenführers dar. Dabei werden die Reihenfolge und die Häufigkeit, wie die einzelnen Umkehrpunkte angefahren werden, nach einem bestimmten Algorithmus festgelegt, der auf dem Prinzip des Zufalls basiert. Dieses bekannte Verfahren ist somit ebenfalls völlig ungeeignet, um eine vorbestimmte Massenverteilung des Fadens auf der Fadenspule zu erzeugen.

Aus der US 4,544,113 und der US 4,767,071 ist ein weiteres Verfahren zum

Wickeln einer Fadenspule bekannt, bei welchem die Atmimgsfunktion zur

Längenänderung des Changierhubes einen immer wiederkehrenden gleichmäßigen Wechsel zwischen einem maximalen Changierhub und einem mimmalen Changierhub vorgibt. Damit läßt sich nur eine sehr ungleichmäßige

Massenverteilung im Endbereich der Fadenspule erzeugen, die im Verhältnis zum mittleren Bereich relativ weiche Endbereiche aufweist.

Bei dem bekannten Verfahren wird durch die Längenänderung des Changierhubes der Aufbau von hohen Spulenkanten an den Enden der Fadenspule vermieden.

Der Einfluß der durch die Atmungsfunktion festgelegten Verteilung der Umkehrpunkte in den Endbereichen der Fadenspule auf die Spulendichte ist jedoch dabei rein zufällig.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Wickeln einer Fadenspule der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart weiterzubilden, daß die Fadenspule nach Aufwickeln des Fadens eine über die gesamte Spulenbreite gleichmäßige Spulendichte oder ein vorgegebenes Profil der Spulendichte aufweist.

Es ist bekannt, daß die Spulendichte der Fadenspule im wesentlichen von der Massenverteilung des Fadens auf der Spule abhängt. Die innerhalb eines Changierhubes pro Zeiteinheit abgelegte Fadenmasse am Umfang der Fadenspule ist jedoch nicht konstant, da der Changierfadenführer am Ende des Changierhubes aus einer Changiergeschwindigkeit heraus abgebremst und nach Umkehr wieder auf die Changiergeschwindigkeit beschleunigt werden muß. In dem Bereich, in dem die Changiergeschwindigkeit konstant ist, wird somit die am Umfang der Fadenspule abgelegte Fadenmasse ebenfalls konstant sein. Außerhalb dieses linearen Bereiches ändert sich die am Umfang der Fadenspule abgelegte Fadenmasse fortlaufend bis zu einem Maximum im Bereich des Umkehrpunktes. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt nun einen Zusammenhang zwischen der Atmungsfunktion und der Masseverteilung her. Hierbei wird eine Masseverteilung des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule vorgegeben. Aus der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule mit vorbestimmter Massenverteilung des Fadens wird aus der Verteilung der Umkehrpunkte in der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule die Atmungsfunktion bestimmt. Mit dieser Atmungsfunktion wird die zu wickelnde Fadenspule erzeugt. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Endbereiche der Fadenspule mit einer definierten Massenverteilung des Fadens gewickelt werden können. Um möglichst geringe Abweichungen zwischen der vorgegebenen Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule zu der gewickelten Massenverteilung des Fadens auf der gewickelten Fadenspule zu erhalten, wird vorgeschlagen, die Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule aus vorgegebenen Aufwickelparametern durch einen Mikroprozessor zu berechnen. Als Aufwickelparameter werden hierbei beispielsweise die Fadengeschwindigkeit, die Changiergeschwindigkeit, der Kreuzungswinkel, der Fadentiter und die Länge des Umkehrbereiches vorgegeben. Die theoretisch gewickelte ideale Fadenspule wird durch Berechnung ideal bewickelt, wobei die errechnete Massenverteilung einen vorgegebenen Sollwert nicht überschreitet. Aus der errechneten Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule wird die dabei errechnete Verteilung der Umkehrpunkte des Changierfadenführers in die Atmungsfunktion überführt. Durch diese Verfahrensvariante läßt sich eine vorgegebene Massenverteilung bei der gewickelten Fadenspule ohne größere Abweichung realisieren.

Die Berechnung der Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule wird dabei vorteilhaft in folgenden Schritten durchgeführt. Zunächst wird aus den vorgegebenen Aufwickelparametern die während eines Changierhubes abgelegte Fadenmasse berechnet. Da die Fadenmasse proportional der Changiergeschwindigkeit ist, kann jedem Abschnitt des Changierhubes eine bestimmte Fadenmasse zugeordnet werden. Diese Zuordnung wird auf die Spulenbreite B bezogen. Hierzu wird der Changierhub längs der Spulenbreite in eine Vielzahl von Massensegmenten mit einer konstanten Breite unterteilt. Jedes Massensegment enthält dabei die in dem Massensegment abgelegte Fadenmasse, die als Teilfadenmasse definiert ist. Nun wird ein Sollwert der Massenverteilung des Fadens auf der zu berechnenden theoretisch gewickelten idealen Fadenspule sowie eine bestimmte Anzahl von Changierhüben vorgegeben. Als Sollwert der Massenverteilung könnte somit beispielsweise vorgegeben werden, daß über der gesamten Spulenbreite eine konstante Massenverteilung (F_So!1=100%) vorliegt. Die Anzahl der Changierhübe ist beliebig, wobei eine höhere Anzahl zu einer geringen Abweichung zwischen der berechneten theoretisch gewickelten idealen Fadenspule und der später gewickelten Fadenspule führt. Unter Berücksichtigung der Anzahl der Changierhübe sowie des Sollwertes der Massenverteilung werden die zuvor definierten Massensegmente mit den jeweiligen Teilfadenmassen zu der Massenverteilung aufsummiert. Die errechnete Massenverteilung, die gleich dem vorgegebenen Sollwert der Massenverteilung ist, enthält eine Verteilung der Massensegmente, die als Maß für die Atmungsfunktion dienen. Die absolute Anzahl der Massensegmente ist hierbei durch die Anzahl der Changierhübe definiert, da jeder Changierhub aus einer Vielzahl von Massensegmenten gebildet ist.

Die Atmungsfunktion, die die Verteilung der Umkehrpunkte während der Spulreise bildet, läßt sich sodann durch folgende Schritte aus der berechneten Massenverteilung herleiten. Aus der Verteilung der Massensegmente innerhalb der berechneten Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule werden die Längenänderungen der Changierhübe ermittelt. Da jeder U kehrpunkt bzw. jeder Changierhub mit einem Massensegment Sj beginnt, läßt sich allein durch die Verteilung der Massensegmente Sj relativ zur Spulenbreite die Längenänderungen der Changierhübe ableiten. Um die Längenänderungen der Changierhübe in die Atmungsfunktion umzusetzen, wird vorteilhaft ein Ablegealgorithmus mit einbezogen, so daß beispielsweise ein bestimmter Wechsel zwischen den Änderungen der einzelnen Changierhübe eingehalten wird.

Da die Massenverteilung im Bereich des Changierhubes, in dem der

Changierfadenführer mit konstanter Changiergeschwindigkeit geführt wird, im wesentlichen konstant ist, wird weiter vorgeschlagen, die Teilfadenmasse eines der Massensegmente durch das Verhältnis aus der absoluten Fadenmasse des Massensegments zu der absoluten Fadenmasse eines im mittleren Bereich der

Spulenbreite liegenden Massensegmentes zu bilden. Damit besteht die Möglichkeit, die Berechnung der Massenverteilung nur für die Endbereiche der Spule durchzuführen.

Um die Massenverteilung der gewickelten Fadenspule zu verändern, ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 6 besonders vorteilhaft. Hierbei wird die Massenverteilung des Fadens auf der gewickelten Fadenspule ermittelt. Der Istwert der Masseverteilung könnte dabei mittels eines Härteprüfgerätes oder manuell durch eine Daumenprobe bestimmt werden. Durch einen Vergleich zwischen der vorgegebenen Massenverteilung mit der gewickelten Massenverteilung läßt sich feststellen, ob die gewickelte Fadenspule das gewünschte Dichteprofϊl aufweist. Für den Fall, daß in bestimmten Bereichen längs der Spulenbreite Abweichungen existieren, wird eine korrigierte Massenverteilung festgelegt und der Berechnung der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule zugrundegelegt. Aus der Berechnung wird sodann die Atmungsfunktion neu definiert, so daß die neu gewickelte Fadenspule eine gezielt veränderte Massenverteilung aufweist. Diese Verfahrensvariante ist besonders vorteilhaft, um bestimmte Profile der Spulendichte in der gewickelten Fadenspule zu erzeugen. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere zu Beginn eines Prozesses vorteilhaft anwendbar. Hierbei könnte zunächst eine Musterspule gewickelt werden, um aus dem Ist-Soll-Vergleich schnell zu einer optimierten Spulendichte zu gelangen. Die Musterspule könnte beispielsweise nur eine Mindestzahl von Fadenlagen aufweisen, so daß eine Optimierung bereits nach relativ kurzer Wickelzeit möglich ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante wird die Bestimmung der Atmungsfunktion und damit die Verteilung der Umkehrpunkte sowie die Steuerung des Changierfadenführers durch eine Steuereinrichtung ausgeführt. Die Steuereinrichtung ist mit einem Antrieb des Changierfadenführers verbunden, wobei der Antrieb die Changierbewegung und den Changierhub des Changierfadenführers beeinflußt. Da sowohl die Changiergeschwindigkeit als auch die Länge des Changierhubes durch den Antrieb des Changierfadenführers bestimmt sind, läßt sich die Atmungsfunktion mit hoher Präzision ausführen. Dabei wird der Antrieb des Changierfadenführers unmittelbar in Abhängigkeit von der Atmungsfunktion derart gesteuert, daß die jeweiligen Längenänderungen der Changierhübe ausgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von der Wicklungsart. Als Wicklungsarten gelten hierbei die Wildwicklung, die Präzisionswicklung oder die Stufenpräzisionswicklung. Bei der Wildwicklung bleibt der Mittelwert der Changiergeschwindigkeit während der Spulreise im wesentlichen konstant. Hierbei ändert sich das Spulverhältnis

(Spindeldrehzahl/Changiergeschwindigkeit) im Laufe der Spulreise stetig. Bei einer Präzisionswicklung wird das Spulverhältnis konstant gehalten. Bei einer Stufenpräzisionswicklung wird dagegen das Spulverhältnis nach einem vorgegebenen Programm in Stufen verändert.

Ebenso ist es besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren mit den bekannten Verfahren zur Spiegelstörung zu kombinieren. Damit können Kreuzspulen mit großem Durchmesser und großer Spulendichte hergestellt werden, die bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten von über 1.000 m/min und mehr einen störungsfreien Ablauf des Fadens über Kopf gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei zylindrischen Fadenspulen mit im wesentlichen rechtwinkeligen Stirnseiten als auch zur Bildung von bikonischen Fadenspulen mit schrägen Stirnseiten eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität in der Herstellung der Fadenspulen aus. Hierbei lassen sich die Atmungsfunktionen individuell in Abhängigkeit von den vorausberechneten Massenverteilungen leicht variieren. Die Steuereinrichtung geht bei der Vorgabe des Changierhubes und der Changiergeschwindigkeit jeweils von einer momentan vorgegebenen Atmungsfunktion aus. Hierzu weist die Steuereinrichtung einen Datenspeicher zur Aufnahme von Aufwickelparametern und einen Mikroprozessor zur Berechnung einer Massenverteilung des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule und zur Ermittlung einer Atmungsfunktion zur Längenänderung der Changierhübe auf.

Die Flexibilität der Vorrichtung wird durch die besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 noch erhöht. Hierbei wird der Changierfadenführer mittels eines Elektromotors, beispielsweise eines Schrittmotors oder eines elektrischen Momentengebers, angetrieben. Damit besteht die Möglichkeit, die Changiergeschwindigkeit mit der jeweiligen Längenänderung des Changierhubes zu koppeln. Eine Verkürzung des Changierhubes kann damit bei konstanter Changiergeschwindigkeit oder bei konstant abgelegten Fadenmassen pro Zeiteinheit erfolgen.

Die Kopplung zwischen dem Changierfadenführer und dem Elektromotor ist dabei vorteilhaft als Riementrieb ausgebildet. Hierzu weist der Elektromotor eine Antriebsscheibe auf, die einen über zumindest eine Riemenscheibe geführten Riemen antreibt. An dem Riemen ist der Changierfadenführer befestigt und wird innerhalb der Spulenbreite hin- und herbewegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind anhand eines Ausführungsbeispiels im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 schematisch eine Ansicht einer zylindrischen Fadenspule; Fig. 3 schematisch eine Abwicklung einer Fadenspule mit Längenänderungen der Changierhübe entsprechend einer Ataungsfünktion;

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung der Verteilung der Fadenmasse innerhalb eines Changierhubs;

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der Verteilung der Fadenmasse einer Fadenspule;

Fig. 6 schematisch einen Signalplan zur Ermittlung einer Atmungsfunktion Z.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, wie sie beispielsweise in einer Texturiermaschine eingesetzt sein kann. An den freien Enden eines gabelförmigen Spulenhalters 21 sind zwei sich gegenüberliegende Zentrierteller 8 und 9 drehbar gelagert. Der Spulenhalter 21 ist an einer Schwenkachse (hier nicht gezeigt) in einem Maschinengestell schwenkbar gelagert. Zwischen den Zentriertellern 8 und 9 ist eine Hülse 7 zur Aufnahme einer Fadenspule 6 gespannt. An der Oberfläche der Hülse 7 bzw. der Fadenspule 6 liegt eine Treibwalze 5 an. Die Treibwalze 5 ist auf einer Antriebswelle 11 befestigt. Die Antriebswelle 11 ist an einem Ende mit dem Walzenmotor 10 gekoppelt. Der Walzenmotor 10 treibt die Treibwalze 5 mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit an. Über Friktion wird nun die Hülse 7 bzw. die Fadenspule 6 mittels der Treibwalze 5 mit einer Aufwickelgeschwindigkeit angetrieben, die ein Aufwickeln eines Fadens 1 mit im wesentlichen konstanter Fadengeschwindigkeit ermöglicht. Die Aufwickelgeschwindigkeit bleibt während der Spulreise konstant. Vor der Treibwalze 5 ist eine Changiereinrichtung 2 angeordnet. Die Changiereinrichtung 2 ist als sogenannte Riemenchangierung aufgebaut. Hierbei ist ein Changierfadenführer 3 an einem endlosen Riemen 16 befestigt. Der Riemen 16 wird zwischen zwei Riemenscheiben 15.1 und 15.2 parallel zur Hülse 7 geführt. In der Riemenebene ist eine vom Riemen teilumschlungene Antriebsscheibe 14 parallel zu den Riemenscheiben 15.1 und 15.2 angeordnet. Die Antriebsscheibe 14 ist auf einer Antriebswelle 13 eines Elektromotors 12 befestigt. Der Elektromotor 12 treibt die Antriebsscheibe 14 oszillierend an, so daß der Changierfadenführer 3 in dem Bereich zwischen den Riemenscheiben 15.1 und 15.2 hin- und hergeführt wird. Der Elektromotor 12 ist über eine Steuereinrichtung 4 steuerbar. Die Steuereinrichtung 4 steht in Verbindung mit einem an dem Spulenhalter 21 angeordneten Sensor 17, der die Drehzahl der Hülse 7 erfaßt und als Signal der Steuereinrichtung 4 aufgibt.

Der Sensor 17 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Impulsgeber ausgeführt, der eine Fangnut 19 in dem Zentrierteller 8 sensiert. Die Fangnut 19 gehört zu einer Fangeinrichtung 18, die zu Beginn der Spulreise den Faden 1 fängt und ein Anwinkeln des Fadens auf der Hülse 7 ermöglicht. Der Impulsgeber 17 gibt hierbei pro Umdrehung ein Signal in Abhängigkeit von der immer wiederkehrenden Fangnut 19 ab. Diese Impulse werden in der Steuereinrichtung 4 zur Auswertung der Drehzahl der Hülse 7 umgewandelt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Situation wird der Faden 1 zu der Fadenspule 6 auf der Hülse 7 gewickelt. Der Faden 1 wird hierbei in einer Führungsnut des Changierfadenführers 3 geführt. Der Changierfadenführer 3 wird innerhalb der Spulbreite der Fadenspule 6 durch die Changiereinrichtung 2 hin- und hergeführt. Hierbei sind die Bewegung und die Changierhublängen des Changierfadenführers 3 durch den Elektromotor 12, der beispielsweise als Schrittmotor ausgeführt sein könnte, gesteuert. Der anwachsende Spulendurchmesser der Fadenspule 6 wird durch eine Schwenkbewegung des Spulenhalters 21 ermöglicht. Der Spulenhalter 21 weist hierzu Kraftgeber auf (hier nicht gezeigt), die einerseits einen zum Antrieb der Fadenspule erforderlichen Anpreßdruck zwischen der Fadenspule 6 und der Treibwalze 5 erzeugen und andererseits eine Schwenkbewegung des Spulenhalters 21 ermöglichen. Die Changiergeschwindigkeit des Changierfadenführers 3 sowie die Länge des Changierhubes werden durch die Steuerung 4 vorgegeben, die zu einer entsprechenden Ansteuerung des Elektromotors 12 führt. Zur Ansteuerung wird der Steuereinrichtung 4 der Aufwickelparameter E aufgegeben. Als Aufwickelparameter E können hierbei die Aufwickelgeschwindigkeit, der Durchmesser der Treibwalze, die Changiergeschwindigkeit, der Verlauf der Changiergeschwindigkeit innerhalb eines Changierhubes und der Fadentiter des aufzuwickelnden Fadens vorgegeben sein. Die Aufwickelparameter E werden in einem Datenspeicher 24 innerhalb der Steuereinrichtung 4 hinterlegt. Zur Ermittlung einer Atmungsfunktion Z weist die Steuereinrichtung 4 einen Mikroprozessor 25 auf. Innerhalb des Mikroprozessors 25 wird aus einer vorgegebenen Massenverteilung F_So]] des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule sowie aus einer vorgegebenen Anzahl n von Changierhüben H eine Berechnung einer Massenverteilung F des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule berechnet. Aus der Berechnung der Massenverteilung F wird sodann eine Atmungsfunktion Z abgeleitet, die bei der Ansteuerung des Elektromotors 12 die Längenänderungen des Changierhubes bewirkt.

Um eine möglichst exakte Positionierung des Changierfadenführers 3 durch den Changierantrieb 2 zu erreichen, ist der Elektromotor 12 mit der Steuereinrichtung 4 über eine Signalleitung verbunden, durch welche der Steuereinrichtung 4 jeweils eine Winkellage der Rotorwelle des Elektromotors 12 zugeführt wird. Diese Ist-Lage des Elektromotors wird bei der Steuerung einer Solllage des Elektromotors mit einbezogen, so daß stets ein Abgleich sowie eine sehr präzise Ansteuerung des Elektromotors gewährleistet ist.

Um insbesondere in den Endbereichen der Fadenspule eine vorgegebene

Massenverteilung der abgelegten Fadenmassen zu erhalten, wird der Changierhub nach eine vorgegebenen Atmungsfunktion Z in seiner Länge variiert. In Fig. 2 ist schematisch eine Ansicht einer zylindrischen Fadenspule dargestellt. Die Fadenspule 6 ist auf der Hülse 7 gewickelt. Die Fadenspule besitzt eine Spulenbreite B. Die Spulenbreite B wird dabei durch einen maximalen Changierhub H_max gebildet. Der Changierhub H bezeichnet dabei die Strecke, in welcher der Changierfadenführer hin- und hergeführt wird. Beim Changieren wird der Faden, bevor er auf die Spulenoberfläche aufläuft, in dem Changierfadenführer innerhalb des Changierhubes geführt. Hierzu wird der Changierfadenführer mit einer vorgegebenen Changiergeschwindigkeit angetrieben. An den Enden der Fadenspule 6 wird kurz vor Umkehr der Changierfadenführer abgebremst und in umgekehrter Richtung wieder beschleunigt. Diese Fadenumkehr ist am Beispiel einiger Fadenlagen in Fig. 2 auf der Oberfläche der Fadenspule 6 schematisch dargestellt. Die Stelle auf der Spulenoberfläche, die die Richtungsänderung der Fadeablage aufgrund der Umkehr des Changierfadenführers markiert, wird als Fadenumkehrpunkt U bezeichnet. In Abhängigkeit von dem Bewegungsablauf des Changierfadenführers kann sich dabei die Fadenumkehr U am Ende der Spule über eine längere Strecke auf der Spulenoberfläche erstrecken. In diesem Fall ist der Fadenumkehrpunkt gleichzusetzen mit dem Wendepunkt der Fadenablage. Es ist jedoch auch möglich, einen Fadenumkehrpunkt fiktiv durch Verlängerung der am Spulenende abgelegten Fadenstücke zu definieren.

In Fig. 2 ist an der Stirnseite 22 der Fadenspule 6 ein Fadenumkehrpunkt \J_X beispielhaft eingetragen. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite 23 ist ein mit gleichem Changierhub H_max erzeugter Fadenumkehrpunkt XJ eingetragen. Die

Fadenumkehrpunkte U_λ und U" • sind am äußeren Rand der Fadenspule gebildet, wobei der Changierfadenführer den Changierhub H_max durchläuft.

Während der Spulreise wird durch Verkürzung oder Verlängerung des Changierhubes eine sogenannte Atmung durchgeführt. Hierbei wird zunächst der Changierhub H_max nach einer vorgegebenen Atmungsfunktion bis zu einem minimalen Changierhub verringert und anschließend auf den ursprünglichen Wert H_max des Changierhubes verlängert. In Fig. 2 ist beispielhaft ein beliebiger Changierhub H eingezeichnet, der gegenüber dem maximalen Changierhub H_mΑX um die Längenänderung A an beiden Spulenenden verkürzt ist. Dabei wird der Faden in der Fadenumkehr in den Umkehrpunkten U auf der linken Seite der Fadenspule 6 und in U' auf der rechten Seite der Fadenspule 6 abgelegt.

In Fig. 3 ist schematisch eine Atmungsfunktion Z beispielhaft für einen Zyklus L in einem Diagramm eingetragen. In diesem Diagramm ist auf der Ordinate der Changierhub H und auf der Abzisse der Spulenumfang _π*γ) eingetragen. Die Abzisse stellt dabei gleichzeitig eine der Stirnseiten der Fadenspule 6 dar. Zu Beginn des Atmungszyklus L wird in einem Changierhub mit der Changierhublänge H_max der Faden in der Fadenumkehr im Punkt U< abgelegt. Die Änderung des Changierhubes bei den nachfolgenden Changierhüben erfolgt nun nach einer Atmungsfunktion Z. Die Atmungsfunktion Z definiert somit die Lage der Fadenumkehrpunkte U der einzelnen Changierhübe H. Der in Fig. 3 dargestellte Verlauf der Atmungsfunktion Z ist beispielhaft. Innerhalb eines Atmungszyklus L werden eine Vielzahl von Längenänderungen A der Changierhübe durchgeführt. Der Zyklus L ist beendet, sobald der ursprüngliche maximale Changierhub H_max wieder erreicht wird. Während des Aufwickeins der Fadenspule wird eine Vielzahl von Atmungszyklen durchlaufen.

Bei jedem Changierhub wird auf der Fadenspule 6 ein Fadenstück am Umfang der

Fadenspule 6 abgelegt. In Fig. 4 ist in einem Diagramm die während eines

Changierhubes H abgelegte Fadenmasse 11 eingetragen. Hierzu ist auf der

Ordinate die Fadenmasse M und auf der Abzisse die Spulenbreite B eingetragen. Auf der Abzisse ist beispielhaft der Umkehrpunkt U als eine Gerade dargestellt. Die Gerade bildet das Ende eines Changierhubes H. Dabei ergibt sich ein im wesentlichen hyperbolischer Kurvenverlauf f der Fadenmasse M über der Spulenbreite B. Der Kurvenverlauf f stellt somit die längs der Spule abgelegte Fadenmasse innerhalb eines Changierhubes dar. Aus dem Diagramm ist zu entnehmen, daß zum Ende des Changierhubs H sich die abgelegte Fadenmasse M verändert. In dem Bereich, in dem die Changiergeschwindigkeit konstant ist, wird eine gleichbleibende Fadenmasse abgelegt. Durch Abbremsen bzw. durch Beschleunigen des Changierfadenführers wird die abgelegte Fadenmasse M stetig größer bis zu einem maximalen Wert im Bereich der Fadenumkehr U. Um eine Massenverteilung F des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule zu berechnen, wird der Changierhub H in eine Vielzahl von Massensegmenten S längs der Spulenbreite B aufgeteilt. Die Massensegmente S erhalten dabei eine konstante Breite §ß jedem so gebildeten Massensegment S wird eine innerhalb des Massensegmentes S abgelegte Fadenmasse M zugeordnet. So erhält das Massensegment Sj_ die Fadenmasse M,, das Massensegment S₂ die Fadenmasse M₂ usw. bis zu einem Massensegment S, mit der Fadenmasse M,. Das Massensegment S, liegt dabei in einem Bereich, in welchem die Changiergeschwindigkeit konstant ist. Somit wird sich die zugeordnete Fadenmasse M- bis zum Erreichen der gegenüberliegenden Spulenstirnseite nicht mehr verändern. Die Aufteilung der Massenverteilung an der gegenüberliegenden Stirnseite erfolgt analog wie in Fig. 4 dargestellt.

Die Berechnung der Massenverteilung F wird vorteilhaft mit normierten und damit dimensionslosen Fadenmassen durchgeführt. Hierzu wird die Teilfadenmasse m eines Massensegmentes durch das Verhältnis zwischen der absoluten Fadenmasse M des besagten Massensegmentes und der absoluten Fadenmasse Mj eines im mittleren Bereich der Spulenbreite liegenden Massensegmentes S-, in welchem eine konstante Changiergeschwindigkeit vorliegt, gebildet. Die Teilfadenmasse im linearen Bereich der Spulenbreite ist somit m=konstant=T . In Umkehrbereichen wird die Teilfadenmasse der Massensegmente die Werte m>l annehmen.

In Fig. 6 ist schematisch anhand eines Signalplans die weitere Vorgehensweise zur Bestimmung der Atmungsfunktion Z dargestellt. Nachdem die Massensegmente S_\ bis S, gebildet sind, erfolgt nun die Berechnung einer Massenverteilung F des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule. Hierzu wird zunächst ein Sollwert der Massenverteilung F_So]1 des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule vorgegeben. Ebenfalls wird eine maximale Anzahl n der bei der theoretischen Wicklung gewickelten idealen Fadenspule zugrundegelegten Changierhübe vorgegeben. Zur Berechnung der Massenverteilung der theoretisch gewickelten Ideal-Fademspule werden die Massensegmente S_{l 3} S₂ bis S- entsprechend der Anzahl n der Changierhübe zu einem Vielfachen addiert. Dabei werden die Massensegmente unter Einhaltung der jeweiligen Changierhübe derart verteilt, daß die berechnete gesamte Massenverteilung auf der Spule den vorgegebenen Sollwert F_Sol] nicht überschreitet. Die berechnete Verteilung der Massensegmente beinhaltet die Changierhubänderungen, so daß die errechnete Massenverteilung F ein Maß für die Summe der Längenänderungen A der Changierhübe ist. Die aus der Massenverteilung ermittelten Längenänderungen der Changierhübe werden anschließend in die für die Spulenreise zugrundegelegte Atmung erforderliche Atmungsfunktion Z ermittelt. Dabei wird ein Ablegealgorithmus berücksichtigt, der eine Grundverteilung der Längenänderungen beinhaltet, um beispielsweise Fadenüberlappungen zu vermeiden.

Da jeder der bei der Berechnung der Massenverteilung F zugrundegelegte Changierhub mit dem Massensegment S*_^ beginnt, lassen sich die Längenänderungen A der Changierhübe beispielsweise derart bestimmen, daß die Spulenbreite B in eine Vielzahl von kleinen Spulenabschnitten mit konstanter Breite unterteilt wird. Beginnend von einer Stirnseite der Fadenspule wird in jedem Spulenabschnitt die Anzahl der darin enthaltenen Massensegmente Sj ermittelt. Somit ergibt sich eine Verteilung der Massensegmente S* zwischen dem maximalen Changierhub H_max und einem minimalen Changierhub B.^. Die Anzahl der Massensegmente S_x ist gleich der Anzahl der Längenänderungen A der Changierhübe. Aus der Verteilung der Massensegmente Sj läßt sich somit unmittelbar die Atmungsfunktion Z unter Berücksichtigung eines Ablegealgorithmus bestimmen. Nachdem die Atmungsfunktion Z bestimmt ist, beginnt die Spulreise zum Wickeln der Fadenspule.

Nachdem die Fadenspule fertig gewickelt ist, wird eine Überprüfung der Spulendichte bzw. der Massenverteilung vorgenommen. Die gewickelte Massenverteilung F_Ist kann hierbei beispielsweise manuell durch Meßmittel ermittelt werden. Die festgestellte Massenverteilung F_Ist der gewickelten Fadenspule läßt sich dann dem Mikroprozessor aufgeben. Innerhalb des Mikroprozessors wird ein Vergleich zwischen der gewickelten Massenverteilung F_Ist und dem Sollwert der Massenverteilung F_SoI] vorgenommen.

In Fig. 5 ist in einem Diagramm die Massenverteilung der Fadenmasse M auf der Fadenspule dargestellt. Hierzu ist auf der Ordinate die Fadenmasse M und auf der Abzisse die Spulenbreite B aufgetragen. Die Ordinate stellt dabei ein Ende der Spule dar. Als Sollwert zur Massenverteilung ist der Wert F_Soll vorgegeben, der gemäß dem Diagramm über die gesamte Spulbreite 100% betragen sollte. Die bei der gewickelten Fadenspule festgestellte Massenverteilung F_Tst ist ebenfalls eingetragen, wobei an den Enden der Spulen eine Abweichung zwischen dem Sollwert F_Soll und dem Istwert F_Ist von maximal 10% festgestellt wird. Um bei der gewickelten Fadenspule den gewünschten Sollwert F_Soll zu erhalten, läßt sich nun ein Korrekturwert der Massenverteilung F_Kor erzeugen. Hierbei wird die Abweichung zwischen dem Sollwert F_Soll und dem Istwert F_Ist den betreffenden Spulenabschnitten der Sollkurve zuaddiert. Damit ergibt sich die korrigierte Vorgabe der Massenverteilung F_Kor. Anhand dieser korriergten Massenverteilung wird eine erneute Berechnung der Atmungsfunktion Z entsprechend der vorhergehenden Beschreibung zu der Fig. 6 durchgeführt. Die neu berechnte Atmungsfunktion Z wird sodann bei der weiteren Spulenreise zu Längenänderungen der Changierhübe zugrundegelegt.

Damit stellt das erfindungs gemäße Verfahren eine Möglichkeit dar, gezielt auf die Massenverteilung der Fadenmasse auf der Fadenspule Einfluß zu nehmen. Bezugszeichenliste

1 Faden

2 Changiereinrichtung

3 Changierfadenführer

Steuereinrichtung

Treibwalze

Fadenspule

Hülse

Zentrierteller

Zentrierteller 0 Walzenmotor 1 Antriebswelle 2 Elektromotor 3 Antriebswelle 4 Antriebsscheibe 5 Riemenscheibe 6 Riemen 7 Sensor, Impulsgeber 8 Fangeinrichtung 9 Fangnut 0 Fadenreserve 1 Spulenhalter 2 Stirnseite 3 Stirnseite 4 Datenspeicher 5 Mikroprozessor

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Wickeln einer Fadenspule, bei welchem ein zulaufender Faden mittels eines Changierfadenführers innerhalb eines Changierhubes (H) hin- und hergeführt und auf der Fadenspule abgelegt wird, bei welchem der Changierhub (H) des Changierfadenführers innerhalb der Breite der Fadenspule (Spulenbreite) (B) in seiner Länge während des Wickeins (Spulreise) veränderbar ist, wobei die Längenänderungen (A) des Changierhubes (H) während der Spulreise nach einer vorgegebenen Atmungsfunktion (Z) erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die

Atmungsfunktion (Z) aus einer Massenverteilung (F) des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenverteilung (F) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen

Fadenspule durch ein Mikroprozessor aus vorgegebenen Aufwickelparametern (E) und unter Einhaltung eines vorgegeben Sollwertes (F_soll) der Massenverteilung berechnet und in die Atmungsfunktion (Z) überführt wird.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Massenverteilung (F) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule in folgenden Schritten erfolgt:

3.1. Berechnung der während eines Changierhubes (H) abgelegten Fadenmasse (M) aus den vorgegebenen Aufwickelparametern (E);

3.2. Unterteilung des Changierhubes (H) längs der Spulenbreite (B) in eine Vielzahl von Massensegmenten (S) mit konstanten Breiten (§B) und einer Teilfadenmasse (m);

3.3. Vorgabe eines Sollwertes (F_sol]) der Massenverteilung des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule und Vorgabe einer Anzahl von Changierhüben (FI_n) und

3.4. Aufsummieren der Massensegmente (S) mit den Teilfadenmassen (m) zu der Massenverteilung (F)derart, daß bei Einhaltung der vorgegeben

Anzahl der Changierhübe (H_n) der Sollwert (F_so]1) der Massenverteilung erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Atmungsfunktion (Z) in folgenden Schritten erfolgt:

4.1. Ermittlung der Längenänderungen (A) der Changierhübe aus der Verteilung der Massensegmente (S) innerhalb der berechneten Massenverteilung (F) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule und 4.2. Umsetzen der Längenänderungen (A) der Changierhübe in die

Atmungsfunktion (Z) unter Berücksichtigung eines Ablegealgorithmuses.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfadenmasse (m) eines der Massensegmente (S) durch das Verhältnis aus der absoluten Fadenmasse (m) des Massensgmentes (S) zu der absoluten Fadenmasse (M-) eines im mittlere Bereich der Spulenbreite liegenden Massensegmentes (S_;) ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenverteilung (F_ist) des Fadens auf der gewickelten Fadenspule ermittelt und mit der vorgegebene Massenverteilung (F_sol*) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule verglichen wird, daß bei Abweichung der Massenverteilung (F_ist) des Fadens auf der gewickelten Fadenspule von der Massenverteilung (F_soll) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule eine korrigierte Massenverteilung (F_korr) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule ermittelt wird und daß die Atmungsfunktion (Z) aus der korrigierten Massenverteilung (F_korr) des Fadens auf der theoretisch gewickelten idealen Fadenspule bestimmt wird.

Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Changierfadenführer oszillierend durch einen steuerbaren Antrieb angetrieben wird, welcher durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, wobei die Steuereinrichtung den Mikroprozessor zur Bestimmung der Atmungsfunktion (Z) aufweist.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Antrieb des Changierfadenführer in Abhängigkeit von der Atmungsfunktion (Z) zur Ausführung der Längenänderungen (A) der Changierhübe steuert.

Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Spulreise die Changiergeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Steuerprogramm veränderbar ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Spulreise der Changierhub zur Bildung einer bikonischen Spule veränderbar ist.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer angetrieben Hülse (7), auf welcher der Faden (1) innerhalb einer Spulenbreite (B) zu einer Fadenspule (6) gewickelt wird, mit einem beweglichen Changierfadenführer (3), welcher durch einen Antrieb (12) innerhalb eines in seiner Länge veränderbaren Changierhubes (H) hin- und herführbar ist, und mit einer Steuereinrichtung (4) zur Steuerung des Antriebes (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) einen Datenspeicher (24) zur Aufnahme von Aufwickelparameter (E) und einen Mikroprozessor (25) zur Berechnung einer Massenverteilung (F) des Fadens auf einer theoretisch gewickelten idealen Fadenspule und zur Ermittlung einer Atmungsfunktion (Z) zur Längenänderung der Changierhübe aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Changierfadenführers (3) ein Elektromotor (12) ist, der die Changierbewegung und den Changierhub des Changierfadenführers (3) steuert und durch die Steuereinrichtung (4) ansteuerbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der

Elektromotor (12) eine Antriebsscheibe (14) aufweist, die einen über zumindest einer Riemenscheibe (15) geführten Riemen (16) antreibt, an welchem der Changierfadenführer (3) befestigt ist.