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Fadenabzuggerät - Dokument DE3725208A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3725208A1 09.02.1989
Titel Fadenabzuggerät
Anmelder Barmag AG, 5630 Remscheid, DE
Erfinder Lenk, Erich, Dr.-Ing., 5630 Remscheid, DE;
Stitz, Albert, Dipl.-Ing., 5067 Kürten, DE
DE-Anmeldedatum 30.07.1987
DE-Aktenzeichen 3725208
Offenlegungstag 09.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.02.1989
IPC-Hauptklasse B65H 51/20
IPC-Nebenklasse D01D 11/04   
Zusammenfassung Zum Abziehen eines laufenden Fadens mittels einer Saugluftströmung wird unmittelbar vor der Saugvorrichtung ein Fadenlieferwerk angeordnet. Das Fadenlieferwerk besteht aus einer vom Faden umschlungenen Rolle (1), die sich zwischen Fadenzulauf und Fadenablauf verjüngt. Um einen stabilen Fadenlauf zu gewährleisten, besteht die Rolle aus zwei konischen Abschnitten, von denen der erste Gleiteigenschaften und der zweite Hafteigenschaften gegenüber dem Faden hat.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fadenabzuggerät zum Abziehen eines kontinuierlich laufenden Fadens mit einer den Faden in einem Luftstrom abführenden Saugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dieses Fadenabzuggerät ist Gegenstand des Hauptpatentes (europäische Patentanmeldung Nr. 87 105 166.0) (EP-1556).

Durch die Erfindung nach dem Hauptpatent wird die Aufgabe gelöst, Saugpistolen und Saugvorrichtungen so auszugestalten, daß sie auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten von mehr als 4000 m/min so hohe Fadenzugkräfte aufbringen, daß ein Faden oder mehrere Fäden gleichzeitig störungsfrei abgezogen und dem Abfall zugeführt werden können. Das Fadenabzuggerät nach der Hauptanmeldung eignet sich daher insbesondere zum Abziehen von Fäden, die mit konstanter Geschwindigkeit angeliefert werden, also zum Abziehen von Fäden von Galetten und zum Anlegen von Fäden an Galetten oder Aufwickelmaschinen.

Das Haupteinsatzgebiet liegt bei der Handhabung von Chemiefäden, die frischgesponnen sind und die von Galetten abgezogen und an Abzuggaletten und/oder Aufwickelmaschinen angelegt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Fadenabzuggerät nach der Hauptanmeldung so auszugestalten, daß es ohne Anpassung oder Umrüstung für einen weiten Bereich von Fadenqualitäten betriebssicher einsetzbar ist.

Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Reibung eines Fadens auf einer Oberfläche in Längsrichtung und in Querrichtung zum Faden unterschiedlich sein kann. Im Rahmen dieser Anmeldung geht es um die Reibung in Querrichtung. Die Reibung in Querrichtung hängt von einer Vielzahl von Reibparametern ab, so von der Beschaffenheit und der Aufbereitung des Fadens. In die Beschaffenheit geht die chemische Struktur, die physikalische Struktur, Beimengungen, Temperatur usw. ein. Die Aufbereitung betrifft insbesondere Präparations- und Avivageflüssigkeiten, die an der Fadenoberfläche haften. Weiterhin geht der Gesamttiter, die Filamentzahl und der Einzeltiter der Filamente sowie die äußere Gestalt der Filamente in das Reibungsverhalten des Fadens ein. Daraus ergibt sich, daß der Haftreibungskoeffizient und der Gleitreibungskoeffizient jeweils fadenspezifisch ist. Dabei geht selbstverständlich auch die Oberfläche, Oberflächenbeschaffenheit und das Oberflächenmaterial in den Reibungskoeffizienten ein. Für übliche Materialien, wie z.B. Stahl und Aluminium, liegt der Haftreibungskoeffizient eines breiten Spektrums von Fäden typischerweise zwischen 0,7 und 0,8. Der Gleitreibungskoeffizient liegt zwischen 0,2 und 0,3.

Nach der Erfindung wird nun ohne Rücksicht auf die Höhe des Reibungskoeffizienten des jeweils abzuziehenden Fadens ein betriebssicheres Verhalten des Fadenabzuggerätes dadurch erreicht, daß die Rolle, durch die der Faden abgezogen wird, aus zwei Abschnitten besteht. Der erste im Bereich des Fadenzulaufs gelegene Abschnitt (Fadenzulaufabschnitt) hat - im Axialschnitt der Rolle gesehen - eine stärkere Neigung zur Drehachse als der zweite Abschnitt. Der Tangens des Neigungswinkels ist kleiner als der kleinste, realistischerweise im Betrieb vorkommende Haftreibungskoeffizient für ein gegebenes Spektrum von Fadenqualitäten und für die gewählte Oberfläche und das gewählte Material der Rolle. Andererseits ist der Tangens des Neigungswinkels größer als der größte Gleitreibungskoeffizient, der für die angegebenen Parameter in Betracht zu ziehen ist.

Der zweite Abschnitt liegt im Bereich des Fadenablaufs (Fadenablaufabschnitt). Sein Neigungswinkel ist kleiner als der kleinste Gleitreibungskoeffizient, der bei dem angenommenen Fadenspektrum und den vorgegebenen Parametern in Betracht zu ziehen ist.

Durch diese Gestaltung der Rolle des Fadenabzuggerätes wird erreicht, daß der auf den Fadenzulaufabschnitt auflaufende Faden nicht infolge seiner eigenen Zugkraft, sondern nur infolge von Querkräften in Richtung der Verjüngung abgleiten kann. Dadurch kann die Rolle eine starke Zugkraft auf den Faden ausüben. Der Faden kann aber nicht in der verkehrten Richtung - d.h. von der Fadenabsaugeinrichtung weg - an der Rolle aufsteigen. Andererseits kann der Faden an dem Fadenablaufabschnitt gar nicht abgleiten, da jedenfalls Haftreibung besteht. Daher klettert der den Fadenablaufabschnitt teilweise umschlingende Faden stets bis in den Übergangsbereich zwischen dem Fadenablaufabschnitt und dem Fadenzulaufabschnitt, so daß dort konstant der Fadenablauf liegt.

Die Rolle kann durch eine Mantellinie gebildet werden, die im Axialschnitt eine stetige Kurve, z.B. Hyperbel, Parabel, Kreisbogen mit den oben angegebenen Neigungen darstellt. Hierbei stellt sich die Normalebene, auf der der Faden ausläuft (Fadenablaufebene), in Abhängigkeit von den Reibungsparametern des einzelnen Fadens ein. Erfindungswesentlich ist jedenfalls, daß sich die Fadenablaufebene für den betreffenden Faden konstant einstellt, und daß der Faden nicht von sich aus bis zum Ende der Rolle abrutschen kann. Andererseits kann der Faden auch nicht von der Normalebene, in der Faden einläuft (Fadenzulaufebene), aus zum dicken Ende der Rolle hin aufsteigen.

Um die Fadenzulaufebene für alle Fadenqualitäten definiert festzulegen, wird vorgesehen, daß sich der Fadenzulaufabschnitt und der Fadenablaufabschnitt in einer scharfen Kante bzw. Ecke durchdringen, so daß ein unstetiger Übergang der Neigung besteht. Auch hierbei können die beiden Abschnitte der Rolle durch gekrümmte Mantellinien gebildet werden. Der Fadenzulaufabschnitt kann jedoch auch ein Konus sein. Der Fadenablaufabschnitt kann ein Konus oder ein Zylinder sein.

Bei unstetigem Übergang der Neigung von Fadenzulaufabschnitt und Fadenablaufabschnitt ist die Fadenablaufebene gleichzeitig die Normalebene, in der der unstetige Übergang stattfindet.

Die Absaugung des Fadens muß nicht notwendigerweise in dieser Fadenablaufebene liegen, da die Fadenablaufebene erfindungsgemäß stabil ist, so daß auch eine Umlenkung des von der Rolle ablaufenden Fadens möglich ist. Um den Aufbau zusätzlicher Fadenspannungen durch Umlenkung zu vermeiden, kann die Absaugung jedoch vorzugsweise in die Fadenablaufebene gelegt werden.

Die Rolle kann in einem Gehäuse untergebracht werden, wie dies auch Gegenstand der Hauptanmeldung ist. Ein vereinfachtes Fadenanlegen ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß das Gehäuse in einer Normalebene, die im Bereich des Fadenzulaufabschnittes liegt, geteilt ist. Beide Gehäuseabschnitte sind relativ zueinander mit 360° drehbar. In einer ersten Drehstellung liegen sich Fadenzulauf und Fadenablauf auf einer Tangentialebene oder einer Sekantialebene zur Rolle oder zum Gehäuse gegenüber. Wenn nunmehr der Faden in den Fadeneinlauf gebracht wird, so wird er ohne Umschlingung oder mit nur geringer Umschlingung an der Rolle vorbeigeführt und von der Saugströmung der Fadenabsaugung erfaßt. Nunmehr wird die eine Gehäusehälfte gegenüber der anderen Gehäusehälfte mit annähernd 360° verdreht, und zwar derart, daß der Faden nunmehr die Rolle mit im wesentlichen 360° umschlingt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 den Axialschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 den Axialschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 gilt folgendes:

In dem zylindrischen Gehäuse 5 ist eine Rolle 1 mit Welle 2 in der Lagerung 4 drehbar gelagert. Die Rolle ist in einem Gehäuseflansch einseitig gelagert und wird durch Motor 3 angetrieben. Auf der gegenüberliegenden Seite wird das Gehäuse durch einen Deckel 11 abgeschlossen. An dem Deckel 11 ist ein Handgriff 6 befestigt. In das Gehäuse mündet auf der einen Seite einer Axialebene der Fadeneinlaßkanal 14. Der Fadeneinlaßkanal ist mit Injektoren 17 bestückt, die durch Luftanschluß 18 mit Druckluft beschickt werden. Durch die Injektoren 17 wird eine Saugströmung in dem Fadeneinlaßkanal erzeugt. Axial versetzt zum Fadeneinlaßkanal 14 und auf der anderen Seite der Axialebene besitzt das Gehäuse eine Saugmündung 16, an die sich eine Absaugeinrichtung 24 anschließt. Diese Absaugeinrichtung führt zum Abfall. Die Absaugeinrichtung ist ein Rohr, das von Injektordüsen 21 umgeben ist. Die Injektordüsen liegen auf dem Mantel eines gedachten Konus. Die Injektordüsen 21 werden durch Luftanschluß 22 und Ringkanal 23, der das Rohr in der Höhe der Injektordüsen umgibt, mit Druckluft beschickt und erzeugen eine Saugströmung, die aus dem Gehäuse heraus gerichtet ist. Wie Fig. 3 zeigt, liegen Fadeneinlaßkanal und Fadenauslaßrohr im wesentlichen auf einer Tangentialebene des zylindrischen Gehäuseinnenmantels.

Die Rolle 1 besteht aus drei Abschnitten.

Erstens: Zwischen der Normalebene 8, in der der Faden 20 läuft, und der Lagerung liegt ein Bund 1.3, der mit einem konischen Mantel zur Rolle weist und verhindert, daß Fäden und Einzelfilamente in die Lagerung geraten. Der Konuswinkel gamma dieses Bundes ist so steil, daß Fadenstücke oder Filamente, die auf ihm liegen, auf alle Fälle abgleiten.

Zweitens: An den Bund 1.3 schließt sich der Fadenzulaufbereich oder Fadenzulaufabschnitt 1.1 an. Dieser Fadenzulaufbereich 1.1 ist konisch ausgebildet und hat einen Konuswinkel beta. Dabei ist der Konuswinkel der in einer Axialebene liegende Winkel zwischen einer Mantellinie und der Achse.

Drittens: Der dritte Abschnitt 1.2 der Rolle besitzt - wie Fig. 1 zeigt - einen kleineren Konuswinkel alpha bzw. ist - wie Fig. 2 zeigt - zylindrisch ausgeführt. Der Konuswinkel alpha ist wiederum als der in einer Axialebene liegende Winkel zwischen einer Mantellinie und der Drehachse definiert.

Die Rollenabschitte 1.1 und 1.2 sind nun folgendermaßen ausgeführt: Die Neigung, d.h. der Winkel beta des Fadenzulaufabschnittes ist so, daß für jeden Faden Gleitreibung besteht. Das bedeutet: Unter seiner eigenen Zugkraft rutscht der Faden auf dem Abschnitt 1.1 nur dann in Richtung der Verjüngung, wenn Gleiten eingetreten ist. Der ohne Relativbewegung auf dem Abschnitt 1.1 zulaufende Faden haftet also zunächst auf der Rolle. Wenn allerdings ein Gleiten eingetreten ist, so gleitet der Faden unter seiner eigenen Zugkraft selbsttätig weiter.

Nun besteht sowohl für den Haftreibungskoeffizienten als auch für den Gleitreibungskoeffizienten eine gewisse Streuung, die von verschiedenen, zuvor erörterten Parametern abhängig ist. Daher ist die Obergrenze des Winkels beta festgelegt durch den kleinsten vorkommenden Haftreibungskoeffizienten eines in Betracht kommenden Fadens gegenüber der gewählten Oberfläche. Die Untergrenze des Winkels beta ist festgelegt durch den größten vorkommenden Gleitreibungskoeffizienten eines in Betracht kommenden Fadens gegenüber der ausgewählten Oberfläche der Rolle.

Der Fadenablaufabschnitt 1.2 ist in seiner Neigung so gewählt, daß auf alle Fälle Haftung besteht.

Wie Fig. 2 zeigt, wird dieser Bedingung auch ein zylindrischer Fadenablaufabschnitt 1.2 gerecht. Ein konischer Fadenablaufabschnitt 1.2 hat demgegenüber den Vorteil, daß eventuelle Fadenreste, die sich auf dem Fadenablaufabschnitt gesammelt haben, leicht über Kopf der Rolle entfernt werden können, indem der Deckel 11 von dem Gehäuse 5 abgenommen wird. Der Konuswinkel beta wird in seiner Obergrenze bestimmt durch den kleinsten vorkommenden Gleitreibungskoeffizienten eines in Betracht kommenden Fadens auf der gewählten Oberfläche der Rolle 1.

Das Gehäuse 5 ist in Achsrichtung zweigeteilt. Der Einzugteil 5.1 des Gehäuses besitzt den Fadeneinlaßkanal 14. Der Abzugteil 5.2 besitzt die Absaugeinrichtung. Die Teilungsebene 9 liegt in dem Fadenzulaufbereich der Rolle mit der steilen Neigung, also mit dem Neigungswinkel beta. Die Gehäuseteile 5.1 und 5.2 übergreifen sich mit konzentrischen Ansätzen, so daß im Bereich der Trennebene und des Gehäuseinnenmantels möglichst kein Spalt und keine vortretende Kante entsteht. Der Ansatz des Einzugteils 5.1 des Gehäuses besitzt eine umlaufende, radial nach außen weisende Nut 12, in die mehrere radiale Führungsstifte 10, die auf dem Umfang verteilt sind, eingreifen.

Zur Funktion:

Zum Einfangen eines laufenden Fadens haben Einlauf 14 und Fadenabsaugeinrichtung 24 zunächst die in Fig. 3 gezeigte Position. Das heißt, Fadeneinlaßkanal 14 und Fadenabsaugeinrichtung 24 liegen im wesentlichen auf einer gemeinsamen Sekantial- oder Tangentialebene des Gehäuses 5. Nunmehr werden die Injektoren über Zuleitung 19 und Zuleitung 22 mit Druckluft beaufschlagt. Dabei überwiegt allerdings die Saugleistung der Injektordüsen 21 in der Absaugeinrichtung 24. Ein in den Fadeneinlaßkanal 14 gehaltener Faden wird daher in den Fadeneinlaßkanal 14 eingesaugt, durch das Gehäuse hindurch gesaugt, und der Faden verläßt sodann das Gehäuse durch die Fadenabsaugeinrichtung 24 in Richtung des nicht dargestellten Abfalls. Nunmehr wird der Einzugteil 5.1 des Gehäuses in Umschlingungrichtung mit 360° gedreht. Dadurch bildet der Faden eine Umschlingung von 360° auf der Rolle. Nunmehr wird der Faden mit der durch die Rolle 1 ausgeübten Zugkraft abgezogen. Diese Zugkraft kann weitestgehend durch die Höhe des Drehmoments, welches durch den Motor aufgebracht wird, eingestellt werden. Der Faden läuft zunächst in der Fadenzulaufebene 8, d.h. einer Normalebene auf die Rolle 1 auf, ohne unter seiner eigenen Zugkraft aus dieser Normalebene abgleiten zu können. Daher wird eine beträchtliche Fadenzugkraft auf den Faden ausgeübt. Im Laufe der Umschlingung führen dann allerdings die Querkraftwirkungen des ablaufenden Fadenendes dazu, daß der Faden in einer Schleppkurve in Richtung der Verjüngung von dem Fadenzulaufabschnitt 1.1 abgleitet. Dadurch stellt sich die Fadengeschwindigkeit weitgehend selbsttätig ein.

Das restliche Stück des die Rolle 1 umschlingenden Fadens bleibt dann aber in der Normalebene 7, d.h. der Fadenablaufebene, liegen. Diese Fadenablaufebene markiert den Übergang zwischen dem Fadenzulaufbereich und dem Fadenablaufbereich. Der Faden kann diesen Bereich nicht verlassen, da er einerseits von dem Fadenzulaufbereich abgleitet und andererseits infolge des Haftzustandes selbsttätig stets den Fadenablaufbereich in Richtung des Fadenzulaufs hinaufklettert. Diese Fadenablaufebene ist bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten, unstetigen Übergang zwischen dem Fadenzulaufabschnitt 1.1 und dem Fadenablaufabschnitt 1.2 der Rolle unabhängig von der Fadenqualität konstant, und zwar auch dann, wenn die Saugmündung 16 der Fadenabsaugeinrichtung 24 axial gegenüber der Fadenablaufebene versetzt ist. Der Faden wird dann zwischen Fadenablaufebene 7 und Saugmündung 16 umgelenkt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Um diese Umlenkung, die zum Aufbau von u.U. unliebsamen Fadenspannungen führen kann, zu vermeiden, kann die Saugmündung 16 - wie Fig. 1 zeigt - in der Fadenablaufebene 7 angeordnet werden.

Es ist ersichtlich, daß die Mantellinien des Fadenzulaufabschnittes 1.1 und des Fadenablaufabschnittes 1.2 auch durch eine einzige gekrümmte, jedoch stetige Mantellinie, z.B. in Form einer Hyperbel, Parabel, eines Kreisbogens o.ä., angenähert werden können, wobei die Bemessung der Neigung - wie oben angegeben - beibehalten wird. In diesem Falle ergibt sich ein stetiger Übergang zwischen dem Fadenzulaufabschnitt 1.1 und dem Fadenablaufabschnitt 1.2. Das ist indes unschädlich, insoweit, als sich für jeden Faden trotzdem eine bestimmte Fadenablaufebene 7 einstellt in dem Übergangsbereich zwischen Haftungs- und Gleitreibung. Allerdings ist bei stetigem Übergang die Lage der Fadenablaufebene von der Fadenqualität, d.h. den Reibparametern des Fadens, abhängig. Insofern wird bevorzugt der unstetige Übergang angewandt.

Bezugszeichenaufstellung:

1 Rolle

2 Welle

3 Motor

4 Lagerung

5 Gehäuse

5.1 Einzugteil des Gehäuses

5.2 Abzugteil des Gehäuses

6 Handgriff

7 Fadenablaufebene

8 Fadenzulaufebene

9 Trennebene

10 Führungsstift

11 Deckel

12 Nut

14 Fadeneinlaßkanal

16 Saugmündung

17 Injektor

18 Injektor, Luftanschluß

20 Faden

21 Injektordüsen

22 Luftanschluß

23 Ringkanal

24 Absaugeinrichtung


Anspruch[de]
  1. 1. Fadenabzuggerät

    zum Abziehen eines laufenden Fadens

    mit einer den Faden in einem Luftstrom abführenden Saugvorrichtung

    und einem Fadenlieferwerk (1), welches der Saugvorrichtung (24) unmittelbar vorgeordnet ist

    und welches aus einer angetriebenen, vom Faden zu umschlingenden Rolle besteht, die sich zwischen Fadenzulauf und Fadenablauf verjüngt,

    wobei die Saugmündung (16) im Fadenlauf hinter und in unmittelbarer Nachbarschaft zur Oberfläche des Lieferwerks (1) liegt,

    nach dem Hauptpatent (europäische Patentanmeldung Nr. 87 105 166.0) (EP-1556),

    mit dem Kennzeichen:

    Die Rolle verjüngt sich derart, daß der Tangens des Neigungswinkels (Winkel zwischen Mantellinie und Drehachse) im Bereich des Fadenzulaufs kleiner als der kleinste Haftreibungskoeffizient, jedoch größer als der größte Gleitreibungskoeffizient und im Bereich des Fadenablaufs kleiner als der kleinste Gleitreibungskoeffizient ist.
  2. 2. Fadenabzuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle im Bereich des Fadenzulaufs konisch ausgebildet ist.
  3. 3. Fadenabzuggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle im Bereich des Fadenablaufs konisch ausgebildet ist.
  4. 4. Fadenabzuggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle im Bereich des Fadenablaufs zylindrisch ausgebildet ist.
  5. 5. Fadenabzuggerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenzulaufbereich und der Fadenablaufbereich der Rolle unstetig ineinander übergehen und eine umlaufende Ecke bilden.
  6. 6. Fadenabzuggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugmündung der Fadenabsaugung in der Normalebene liegt, in der der Fadenzulaufbereich und der Fadenablaufbereich der Rolle ineinander übergehen.
  7. 7. Fadenabzuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenzulaufbereich und der Fadenablaufbereich der Rolle durch eine stetige Mantellinie, insbesondere Hyperbel, Parabel, Kreisbogen gebildet werden.
  8. 8. Fadenabzuggerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle am dicken Ende einen vorzugsweise konischen Anlaufbund besitzt.
  9. 9. Fadenabzuggerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

    das Fadenabzuggerät von einem Gehäuse umgeben ist, und daß das Gehäuse in einer Normalebene geteilt ist (Teilungsebene),

    und daß die Gehäuseteile relativ zueinander um annähernd 360° drehbar sind.
  10. 10. Fadenabzuggerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene des Gehäuses im Fadenzulaufbereich liegt.






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