Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung
In Spinnereien, insbesondere bei der Herstellung von Kunstseide und andern synthetischen Fasern, wird das aus Düsen plastisch austretende Spinngut nach einer der Art des jeweiligen Stoffes entsprechenden Behandlung als praktisch feste, zum Teil aber noch dehnbare Faser durch eine Spul- bzw. Aufwickelmaschine mit etwa konstanter Geschwindigkeit auf einem Spulenkörper aufgewickelt. Bei den bekannten Spinnmaschinen wird der Faden oder das aus mehreren Einzelfasern bestehende Faserbündel entweder durch die Aufwickelmaschine direkt oder durch sogenannte Galetten aus der Düse des Spinnschachtes abgezogen.
Hierbei kommt es sehr auf die hohe Konstanz des Aufwickelprozesses an; besonders ungleichmässige Aufwickelgeschwindigkeiten ergeben einen ungleicbmässigen Abzug des Fadens aus der Düse bzw. eine ungleichmässige Verstreckung und damit unerwünschte Schwankungen in der Fadendicke (Titerschwankungen).
Gleichgültig, ob es sich bei den genannten Spulbzw. Aufwickelmaschinen um Maschinen mit Gruppen- oder Einzelantrieb handelt, ob die Regelung der Aufwickelgeschwindigkeit mechanisch, durch Fliehkraftregler, durch Fadenspannung oder elektronisch erfolgt, ob der Faden mit geringerer oder höherer Spannung (Verstreckung zum Zwecke der Verfestigung) aufgewickelt wird, allen diesen Maschinen ist der über die Spule hin und her bewegte Fadenführer gemeinsam. Dieser führt den Faden so über die Spule, dass ein für die Weiterverarbeitung des Spinngutes günstiger Spulenaufbau gewährleistet ist.
Der hin und her bewegte Fadenführer der Spulmaschine bewirkt nun, beginnend von der Spulenmitte nach beiden Spulenenden hin, eine zunehmende Verlängerung des aufzuwickelnden Fadens, entsprechend dem Unterschied zwischen der Höhe und den Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks, wie beispielsweise Fig. 1 zeigt. Der Spinnschacht mit der Spinndüse 1 befindet sich in der Mitte über der Spule 2. Der aus der Spinndüse austretende Faden 3 wird in bekannter Weise mit dem hier nicht dargestellten Fadenführer auf die Spule aufgewickelt.
Das gleichschenklige Dreieck wird gebildet durch die Länge L der Spule 2 als Basis und die Entfernung H der Spule von der Spinndüse 1, wenn sich der Fadenführer in der Mitte der Spule befindet. Die grösste Verlängerung A 1 des Fadens ergibt sich an den Umlenkstellen des Fadenführers an den beiden Enden der Spule. Die Verlängerung J 1 des Fadens wird relativ um so grösser, je kleiner die freie Fadenlänge F zwischen der Spinndüse oder dem letzten Fadendurchlauf 1 vor der Spule 2 ist. In der rechten Hälfte der Fig. list gezeigt, wie bei Verkürzung der freien Fadenlänge F' durch Heranrücken der Spinndüse bzw. des letzten Fadendurchlaufes 1' an die Spule 2 die Verlängerung 1' grösser wird.
Noch grösser wird die Längenänderung dl bei unsymmetrischer Anordnung der Spinndüse bzw. des Fadendurchlaufes 1 zur Spule 2, wie Fig. 2 zeigt. Die Ver längerung z11 1 muss von dem aufzuwickelnden Faden als Dehnung hergegeben werden. Erfahrungsgemäss reicht die freie Fadenlänge F bei schon festem Faden nicht aus, um diese erforderliche Längenänderung elastisch herzugeben. Die sich als Spannungs änderung auswirkende Fadenlänge pflanzt sich bei den für die genannten Anwendungsgebiete üblichen hohen Aufwickel- und damit auch Fadenführerge schwindigkeiten als Spannungs schwingung entlang des Spinnfadens bis in die noch plastische Zone unter den Spinndüsen fort und bewirkt hier eine unerwünschte periodische Dickenänderung des Fadens.
Beim Aufwickeln hinter Galetten oder mit erhöhter Fadenspannung zur Verstreckung, zum Zwecke der Verfestigung, wird durch die genannte Spannungsschwingung die periodische Dehnung und damit die unerwünschte Dickenänderung des Spinnfadens noch grösser.
Man hat daher Fadenführungen für Spulenspinnmaschinen zum Ausgleich der Spannungs-oder Längenänderungen des Fadens geschaffen, bei denen der Fadenführer nach den Enden der Spule hin auf einer Kurvenbahn geführt wird. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die Kurvenführung des an der Spule angeordneten Fadenführers durch lange Hebel erzwungen, deren Länge beispielsweise der Entfernung des Kunstfadens von der Düsenausmündung bis zur zugehörigen Fadenöse entspricht. Die grosse Masse der langen, hin und her schwingenden Hebel hat den Nachteil, dass an den Umkehrpunkten, das heisst an den Enden der Spule, ein tAberschwin- gen auftritt.
Besonders bei Aufwickelgeschwindigkeiten von 400 m/Minute und mehr lässt sich mit der bekannten Fadenführung weder ein Spinngut mit brauchbarer Titergenauigkeit noch eine einwandfrei abzwirnbare Spule wickeln. Bei den heute üblichen grossen Einheiten mit 100 Spinnstellen würde sich ausserdem bei Verwendung der bekannten Fadenführung ein erheblicher Aufwand an mechanisch bewegten Teilen ergeben.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung zum Ausgleich der durch die Spulenbreite bedingten Spannungs- oder Längenänderungen des Fadens, bei welcher der Faden an der Spule in einer Kurvenbahn geführt ist, erfindungsgemäss über der waagrechten Spule ein praktisch kreisbogenförmiges Kurven stück ange- bracht, das sich längs der Spule erstreckt. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung er örtert. Das Kurvenstück kann entweder an der den Fadenführer tragenden Einrichtung unterhalb desselben befestigt sein oder aber der Fadenführer kann in einer schlitzförmigen Kurvenbahn hin und her gleiten.
Die Form des Kurvenstückes lässt sich leicht aus der Verlängerung des Fadens berechnen und ist ein Kreisbogen, dessen Höhe der Fadenlänge entspricht, wenn sich der Punkt 1 über der Mitte der Spule 2 befindet. Andernfalls tritt eine zusätzliche Auslenkung des Fadens ein und die Kurvenform weicht geringfügig vom Kreisbogen ab. Bedingt durch das feststehende Kurven stück hat der aufzuspulende Faden immer die gleiche Länge zwischen dem letzten Umlenkpunkt und der Spule. Der Fadenführer hat dabei nur die Aufgabe, den Faden über die Spule zu führen; auf die Einhaltung der immer gleichen Fadenlänge hat er keinen Einfluss.
Ein solches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Fadenführung kann an den eingangs beschriebenen Spul- bzw. Aufwickelmaschinen verwendet und ohne Schwierigkeiten auch nachträglich angebracht werden. Der aufzuwickelnde Faden oder der Fadenführer selbst werden an dem berechneten Kurvenstück entlang geführt, so dass neben dem hin und her gleitenden Fadenführer kein bewegtes Teil vorhanden ist; daher können keine Beschleunigungsfehler auftreten. Diese Vorrichtung ist für zylindrische und konische Spulen sowie für Spulen mit konischen Stirnflächen gleich gut geeignet. Es soll noch erwähnt werden, dass diese Fadenführung keine zusätzlichen Antriebskräfte beansprucht. Der Faden liegt unter Spannung und ist doch praktisch trägheitslos, so dass er auch bei höchster Geschwindigkeit dem Fadenführer ohne zusätzliche Spannung folgt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele der neuen Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung. In Fig. 3 ist eine Spulmaschine dargestellt, bei der der gabelförmige Fadenführer 4 für den Faden 3 in einer Schwinge 5 angeordnet ist, die über die Stützwalze 6 gegen die waagrechte Spule 2 abgestützt ist. Das kreissegmentförmige Kurvenstück 7 ist in diesem Falle unmittelbar unterhalb des Fadenführers 4 über die Spule 2 angeordnet und erstreckt sich längs derselben. Die Anordnung kann aber auch umgekehrt getroffen werden, das heisst das praktisch kreisförmige Kurvenstück 7 kann auch unmittelbar oberhalb des Fadenführers angeordnet sein. Der Faden 3 läuft von dem Punkt 1 durch den parallel zur Spulenachse hin und her gehenden Fadenführer 4 über das Kurvenstück 7 auf die Spule 2.
Die kreisbogenförmige Fadenführungskurve kann aus einem flachen Stück irgendeines geeigneten Materials, beispielsweise aus Blech, bestehen oder aus Draht, beispielsweise Stahldraht hergestellt sein. Im Hinblick auf den Verschleiss muss auf eine harte Oberfläche der Gleitbahn Wert gelegt werden. Ferner muss die Gleitfläche glatt und gerundet sein, damit der Faden nicht beschädigt wird und eine möglichst geringe Reibung hat. Ene grössere Reibung könnte eine zusätzliche Fadenspannung hervorrufen. Das Kurvenstück bewirkt, dass der Faden in dem gabelförmigen Fadenführer 4 hin und her gleitet, so dass die Reibung des Fadens und damit der Verschleiss des Fa denführers bedeutend herabgemindert wird. Ausserdem ist auf kurze Totpunkte des Fadenführers an den Enden der Spule Wert zu legen.
Der Radius des Kreisbogens für das Kurvenstück richtet sich nach dem Abstand H zwischen der Spule 2 und dem letzten Fadendurchlauf 1 der Maschine. Dieser muss so weit von dem Kurvenstück entfernt liegen, dass bei der Änderung des Spulendurchmessers während des Aufwickelns die Fadenlänge zwischen dem letzten Fadendurchlauf und der Spule (Fl und F2) annähernd gleich bleibt. Durch die Ausbildung des Kurvenstückes 7 bleibt die Summe der beiden Fadenabschnitte F1 + F, konstant, und zwar an jedem Punkt der ganzen Spulenbreite. Die Enden des Kurvenstückes müssen abgerundet sein, damit sich der Faden beim Einführen in den Fadenführer nicht verfangen kann; dieses ist besonders für selbstfangende Fadenführer wichtig.
Thread guiding device on a synthetic fiber spinning machine with winding device
In spinning mills, especially in the production of rayon and other synthetic fibers, the spun material exiting nozzles is treated as a practically solid, but partly still stretchable fiber after a treatment corresponding to the type of material in a winding machine with an approximately constant Speed wound on a bobbin. In the known spinning machines the thread or the fiber bundle consisting of several individual fibers is drawn off either directly by the winding machine or by so-called godets from the nozzle of the spinning shaft.
The high degree of constancy of the winding process is very important here; Particularly uneven winding speeds result in an uneven withdrawal of the thread from the nozzle or uneven stretching and thus undesirable fluctuations in the thread thickness (titre fluctuations).
It does not matter whether it is in the mentioned Spulbzw. Winding machines are machines with group or individual drive, whether the winding speed is regulated mechanically, by centrifugal governor, by thread tension or electronically, whether the thread is wound with lower or higher tension (stretching for the purpose of consolidation), all of these machines are the most important the thread guide moved back and forth together. This guides the thread over the bobbin in such a way that a bobbin structure that is favorable for further processing of the spun material is guaranteed.
The thread guide of the winding machine moved back and forth causes, starting from the center of the bobbin to both bobbin ends, an increasing lengthening of the thread to be wound, corresponding to the difference between the height and the sides of an isosceles triangle, as for example FIG. 1 shows. The spinning shaft with the spinning nozzle 1 is located in the middle above the bobbin 2. The thread 3 emerging from the spinning nozzle is wound onto the bobbin in a known manner with the thread guide, not shown here.
The isosceles triangle is formed by the length L of the bobbin 2 as the base and the distance H of the bobbin from the spinneret 1 when the thread guide is in the center of the bobbin. The largest extension A 1 of the thread occurs at the deflection points of the thread guide at the two ends of the bobbin. The extension J 1 of the thread becomes relatively larger, the smaller the free thread length F between the spinneret or the last thread pass 1 in front of the bobbin 2. The right half of FIG. 1 shows how the extension 1 'becomes larger when the free thread length F' is shortened by moving the spinneret or the last thread pass 1 'to the bobbin 2.
The change in length dl becomes even greater with an asymmetrical arrangement of the spinneret or of the thread passage 1 to the bobbin 2, as FIG. 2 shows. The extension z11 1 must be given by the thread to be wound up as an extension. Experience has shown that when the thread is already tight, the free thread length F is not sufficient to elastically produce this required change in length. The thread length, which acts as a tension change, is propagated at the high winding and thus also Fadenführerge speeds as a tension oscillation along the spinning thread as far as the still plastic zone under the spinnerets and here causes an undesired periodic change in thread thickness.
When winding behind godets or with increased thread tension for stretching, for the purpose of consolidation, the periodic stretching and thus the undesired change in thickness of the spun thread becomes even greater due to the said tension oscillation.
Thread guides for bobbin spinning machines have therefore been created to compensate for the changes in tension or length of the thread, in which the thread guide is guided on a curved path towards the ends of the bobbin. In known devices of this type, the curve guidance of the thread guide arranged on the bobbin is forced by long levers, the length of which corresponds, for example, to the distance of the synthetic thread from the nozzle opening to the associated thread eyelet. The large mass of the long levers swinging back and forth has the disadvantage that a swing occurs at the reversal points, that is to say at the ends of the coil.
Particularly at winding speeds of 400 m / minute and more, the known thread guide can neither be used to wind a spun material with useful titer accuracy nor a bobbin that can be twisted properly. In the large units with 100 spinning positions that are customary today, the use of the known thread guide would also result in considerable expenditure on mechanically moving parts.
To avoid these disadvantages, in a thread guide device on a synthetic fiber spinning machine with a winding device to compensate for the tension or length changes of the thread caused by the bobbin width, in which the thread is guided on the bobbin in a curved path, a practically circular curve piece above the horizontal bobbin attached, which extends along the spool. Embodiments of the invention will be discussed below. The curved piece can either be attached to the device carrying the thread guide below the same or the thread guide can slide back and forth in a slot-shaped curved path.
The shape of the curve piece can easily be calculated from the extension of the thread and is an arc of a circle whose height corresponds to the thread length when point 1 is above the center of the bobbin 2. Otherwise an additional deflection of the thread occurs and the curve shape deviates slightly from the arc. Due to the fixed curve piece, the thread to be wound always has the same length between the last deflection point and the bobbin. The thread guide only has the task of guiding the thread over the bobbin; he has no influence on maintaining the same thread length.
Such an embodiment of a thread guide according to the invention can be used on the winding or winding machines described at the beginning and can also be attached subsequently without difficulty. The thread to be wound up or the thread guide itself are guided along the calculated curve piece, so that there is no moving part next to the thread guide sliding back and forth; therefore, no acceleration errors can occur. This device is equally well suited for cylindrical and conical coils and for coils with conical end faces. It should also be mentioned that this thread guide does not require any additional driving forces. The thread is under tension and yet is practically inert, so that it follows the thread guide without additional tension even at the highest speed.
3 and 4 schematically show two exemplary embodiments of the new thread guide device on a synthetic fiber spinning machine with a winding device. 3 shows a winding machine in which the fork-shaped thread guide 4 for the thread 3 is arranged in a rocker 5 which is supported against the horizontal bobbin 2 via the support roller 6. The circular segment-shaped curve piece 7 is arranged in this case directly below the thread guide 4 over the bobbin 2 and extends along the same. The arrangement can, however, also be made the other way round, that is to say the practically circular curved piece 7 can also be arranged directly above the thread guide. The thread 3 runs from point 1 through the thread guide 4, which moves back and forth parallel to the bobbin axis, via the curved piece 7 onto the bobbin 2.
The circular arc-shaped thread guide curve can consist of a flat piece of any suitable material, for example sheet metal, or it can be made of wire, for example steel wire. With regard to wear and tear, great importance must be attached to a hard surface of the slideway. Furthermore, the sliding surface must be smooth and rounded so that the thread is not damaged and has as little friction as possible. Greater friction could cause additional thread tension. The curve piece causes the thread to slide back and forth in the fork-shaped thread guide 4, so that the friction of the thread and thus the wear of the thread guide is significantly reduced. In addition, it is important to have short dead points of the thread guide at the ends of the bobbin.
The radius of the circular arc for the curved piece depends on the distance H between the bobbin 2 and the last thread pass 1 of the machine. This must be so far away from the curve piece that when the bobbin diameter changes during winding, the thread length between the last thread pass and the bobbin (F1 and F2) remains approximately the same. Due to the design of the curved piece 7, the sum of the two thread sections F1 + F, remains constant, namely at every point of the entire width of the bobbin. The ends of the curved piece must be rounded so that the thread cannot get caught when it is inserted into the thread guide; this is particularly important for self-locking thread guides.