Verfahren und Einrichtung zum Aufspulen von Garn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes Aufspulen von Garn, beispielsweise von Nylon-Multifilamentgarn, auf Garnpakete oder andere Garnspeicherorgane, sowie eine hiefür verwendbare Einrichtung mit Hochgeschwindigkeits-Garnverlegevorrichtung.
Garnverlege-Mechanismen, welche für das über lange zeitliche Perioden andauernde, mit hohen Geschwindigkeiten erfolgende Aufspulen von Garn geeignet sind, begegnen in der Synthesefaserindustrie, insbesondere im Bereich der Nylongarnherstellung, zunehmender Nachfrage; sie werden benötigt für die Verwendung in Kombination mit Garnverstreckungsmaschinen, wo Aufspulgeschwindigkeiten in der Grössenanordnung von 2000 bis über 3000 m/min verlangt werden.
Als für das Hinundherbewegen der Fadenführer am besten geeignete Einrichtungen wurden in der Praxis Mechanismen verwendet, welche auf dem Prinzip von Zylinderwalze mit entsprechend gekrümmter Nut sowie einem dieser Kurvennut folgenden Fühlorgan beruhen, und solange man lediglich mit Spulgeschwindigkeiten in der Grössenordnung von 600 m/min arbeitete, erwiesen sich Vorrichtungen als durchaus zufriedenstellend, welche einen einzigen, mit Nutfühlorgan versehenen Fadenführerträger einer gewissen Längenausdehnung aufweisen, der in seiner Längsrichtung hinundherbewegt wird und eine ganze Reihe von Fadenführern trägt, die über seine Länge hinweg in geeigneten gegenseitigen Abständen von seiner einen Seite abstehen.
Garnverlegeeinrichtungen, welche dagegen für das Aufspulen verstreckten Garns mit Geschwindigkeiten bis zu 2000 und 3000 m/min verwendbar sein sollen, müssen einen Fadenführer und Fühlnockenträger viel leichterer und weniger massiver Gesamtkonstruktion aufweisen. Fadenführer und Fühlnockenträger sollten eine nach Möglichkeit geringe Masse aufweisen, soweit dies mit den Anforderungen an Stabilität und Robustheit vereinbar ist, welche sich aus der im Betrieb über lange Zeiten hinweg andauernden strengen Beanspruchungen ergeben. Ausserdem muss der Fadenführerträger möglichst kurz sein, damit im Betrieb keine störenden Durchbiegungen und Schwingungen auftreten.
Mit Vorteil wird der Fadenführer die Gestalt einer geschlitzten Platte, und zwar zweckmässig aus keramischem Material, aufweisen, welche in ihrer eigenen Ebene zusammen mit dem frei durch ihren Schlitz hindurchgleitenden Garn in eine Hinundherbewegung versetzt wird, wobei sich in einem solchen Fall das Problem von Biegeerscheinungen nicht stellt.
In Patentschriften, welche in den letzten Jahren veröffentlicht worden sind, ist eine ganze Reihe von Vorschlägen für Garaverlegungsmechanismen bekanntgeworden, welche sich für mit. hohen Geschwindigkeiten erfolgende Spuloperationen eignen sollen und durchwegs auf dem Prinzip von Kreis-zylinderflächen beruhen, welche mit einer Führungsspur solcher Linienführung ausgestattet sind, dass beim Drehen. des Zylinders um seine Achse einem in diese Nut eingreifenden Fadenführerträger eine Hinundherbewegung quer zu seiner Länge und in der Achsenrichtung des Zylinders aufgezwungen wird. Die vorzugsweise benützte Führungsspur besteht in einer in die Zylinderoberfläche eingelassenen Nut, und die Oberfläche desjenigen'Teils des Fadenführerträgers, der in dieser Nut läuft, weist mit Vorteil die Gestalt eines Rotationskörpers, beispielsweise Zylinderform auf.
Dabei sind die erforderlichen Vorkehren getrof fen damit sich der Fadenführerträger nicht als Gan zes vom Nutführungszylinder entfernen und des Ein griffes in die Führungsnut verlustig gehen kann. Fer ner sind Organe vorhanden, welche Gewähr bieten, dass der Fadenführer während seiner Hinundherbe wegung einer praktisch geradlinigen Bahn folgt und keine Querschwingungen oder Rüttelbewegungen auf treten, wodurch natürlich das freie Hindurchgleiten des Garns durch den Fadenführer gestört würde. Ein
Beispiel einer vorgeschlagenen Ausführungsform eines solchen Garnverlegmechanismus ist in der USA-Pa tentschrift No. 3 086722 beschrieben.
Mit Vorteil verwendet man Fadenführerträger, welche ganz aus Kunststoffmaterial wie beispielsweise aus Nylon oder aus dem unter der Bezeichnung Del rin zu von der Firma E.I. du Pont de Nemours & Com- pany auf den Markt gebrachten Polyformaldehyd harz hergestellt sind und einen Fadenführer aus hin reichend abrasionsbeständigem, d.h. also etwa kera mischem Material aufweisen, welcher an seinem freien
Ende beispielsweise durch Verschraubung oder besser noch durch Einbettung eines Fussteiles desselben während der Formgebung des Fadenführerträgers mit dem letzteren fest verbunden ist.
Solche Kunststoffe zeigen ein sehr gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht, weisen eine ausreichende Widerstands fähigkeit gegen schwere mechanische Stösse auf, las sen sich durch Formpressung leicht in die gewünschte
Form bringen und besitzen zudem niedrige Reibungs koeffizienten.
In der industriellen Praxis ist indessen, wie nach gewiesen werden konnte, unabhängig von der Art des für den Bau des Fadenführerträgers verwendeten
Materials stets eine Schmierung erforderlich, um die
Abnützung von sich in gegenseitiger Berührung bewe genden Teilen des Garnverlegemechanismus zu ver mindern und im Falle der Verwendung von Faden führerträgern aus thermoplastischem Material diesen ein weicheres Gleiten zu ermöglichen und so der Ent stehung von Reibungswärme entgegenzuwirken, welche für bewegliche Teile aus thermoplastischem Material natürlich ein ernsthaftes Problem darstellt.
Betriebsversuche mit hohen Spulgeschwindigkeiten von beispielsweise 2740 m/min haben gezeigt, dass die nach den vorstehenden Erörterungen für einen bei hohen Geschwindigkeiten brauchbaren Garn verlegemechanismus geforderte Kompaktheit einer befriedigenden Lösung des Schmierungsproblems im Wege steht, weil damit die Gefahr auftritt, dass das Schmiermittel auf das durchlaufende Garn gelangt, wobei man Garnpackungen mit schmutzigem -bzw. schmierigem Aussehen erhielte, welche für den
Verkauf nicht in Betracht lcämen. Diese Beschmut zung des Garns durch das Schmiermittel geht offen bar sowohl auf Spritzer und Niederschlag von Ölnebel als auch auf Sicker- und Kriecherscheinungen zurück, welche den Oberflächen von Fadenführerträger und Fadenführer entlang auftreten.
Die vorliegende Erfindung besteht nun in einem
Garnspulverfahren, bei welchem das laufende Garn durch einen Fadenführer auf ein Speicherorgan, beispielsweise eine Spule oder eine andere Garnpackung, geführt und auf diesem aufgespult wird, wobei der Fa Fadenführer ständig hinundherbewegt wird durch einen fest mit ihm verbundenen, kompakten Fadenführerträger, welcher in eine in die Kreiszylinderfläche einer Nutenwalze eingelassene Führungsnut eingreift und dem mittels paralleler, in geeignetem Abstand einander gegenüberliegender Leitflächen eine Hinundherbewegung auf praktisch geradliniger Bahn senkrecht zu seiner Länge und parallel zur Nutenwalzen-Rotationsachse aufgezwungen wird,
wobei die mit den Berührungsstellen der Nutenwalze und mit den ge nannten Leitflächen in gleitendem Kontakt befindlichen Oberflächenbereiche des Fadenführerträgers geschmiert werden und wobei man zwischen den Leitflächen und durch den zwischen den Leitflächen und dem sich hinundherbewegenden Fadenführerträger bzw. Fadenführer jeweils offenen Spielraum andauernd in der Weise einen Gasstrom hindurchtreten lässt, dass das Austreten nennenswerter Mengen Schmiermittel in Form von Spritzern, Sickerung oder Nebelbildung über die Leitflächen hinaus in der Richtung gegen die mit dem Garn in Berührung kommenden Teile des Fadenführers verhindert wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, bestehend aus Organen für die Anlieferung des Garns, welche beispielsweise eine Streckmaschine bilden können; ferner aus einem mit dem Garn zu bewickelnden drehbaren Speicherorgan, z.
B. einer Spule; aus einem Fadenführer für das, direkte oder vorzugsweise über die Fläche einer Antriebswalze für das drehbare Speicherorgan erfolgende, Zuführen des Garns auf das genannte drehbare Speicherorgan, und aus einem Mechanismus für das Hinundherbewegen des Fadenführers mit einem mit dem Fadenführer fest verbundenen und in eine in die Kreiszylinderfläche einer Nutenwalze eingelassene Führungsnut eingreifenden kompakten Fadenführerträger, wobei diese Elemente so angeordnet sind, dass dem Fadenführerträger durch die Drehung der Nutenwalze um ihre Achse eine zu seiner Längenausdehnung senkrecht gerichtete und zur Richtung der Achse der Nutenwalze parallel verlaufende Hinundherbewegung aufgezwungen wird, und mit parallelen, in geeignetem Abstand einander gegenüberliegenden Leitflächen,
welche die Bewegungsfreiheit des Fadenführerträgers auf eine praktisch geradlinige Bahn begrenzen; mit Organen für die Zufuhr von Schmiermittel auf die Oberflächenbereiche des Fadenführerträgers, welche mit andern Oberflächen und den genannten Leitflächen in gleitende Berührung kommen, und mit Organen, welche dazu dienen können, einen Gasstrom dauernd zwischen den Leitflächen und durch die jeweiligen Lücken zwischen den Leitflächen und dem zwischen diesen hinundherbeweglichen Fadenführerträger hindurchtreten zu lassen.
Als Gas wird man normalerweise Luft benützen, wobei man diese mit Vorteil dadurch durch die vorhin erwähnten Öffnungen strömen lässt, dass man den von den genannten Leitflächen aus betrachtet auf der Seite der Nutenwalze befindlichen räumlichen Bereich mit einem Unterdruck erzeugenden System verbindet. Mit Vorteil wird die Nutenwalze hiefür in ein Gehäuse montiert, wobei der Fadenführer durch einen in der Gehäusewandung vorhandenen Schlitz nach aussen ragt und auf das Innere des Gehäuses eine für die Aufrechthaltung eines ständig in den Schlitz eintretenden angemessenen Luftstromes ausreichende Saugwirkung ausgeübt wird.
Die Schmierung der Oberflächenbereiche, auf denen Fadenführerträger und Nutenwalze sowie Fadenführerträger oder gegebenenfalls Fadenführer und Leitllächen miteinander in Berührung kommen, kann auf beliebige Art und Weise sowohl kontinuierlich als auch intermittierend erfolgen. Beispielsweise kann das Schmiermittel durch Zutropfenlassen, als feiner Nebel oder durch Aufsprühen zugeführt werden.
Bei hohen Drehzahlen der Nutenwalze kann die Gefahr auftreten, dass die Walze des Schmiermittels verlustig geht, weil dieses unter der Wirkung der Zentrifugalkraft weggeschleudert wird. Das Schmiermittel wird daher mit Vorteil der Basis der Führungsnut zugeführt durch eine geneigte Leitung, z. B. durch eine im Fadenführer vorhandene Bohrung passender Dimensionen, welche sich von dessen mit der oberen Leitfläche in Kontakt stehender Oberseite bis zu einer mit der Führungsnut in Berührung kommenden Stelle auf dessen Unterseite erstreckt. Schmiermittel, welches auf dieser oberen Fläche des Fadenführerträgers angeliefert wird oder sich dort ansammelt, fliesst unter diesen Umständen unter der Wirkung der Schwerkraft der Führungsnut zu.
Der kontinuierliche Gasstrom rings um den Fadenführerträger bewirkt zugleich eine gewisse Kühlung desselben, was sehr vorteilhaft ist, wenn der Fadenführerträger die weiter oben beschriebene Kon struktion aufweist und aus einem thermoplastischem Material wie beispielsweise aus Nylon besteht.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Garnaufspulverfahrens und die dazu verwendete Einrichtung soll im folgenden anhand der Zeichnung eingehender beschrieben werden.
Figur 1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Seitenansicht einer für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeigneten Einrichtung.
Figur 2 ist eine ebenfalls schematisch und teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht derselben Einrichtung von oben in stärkerer Vergrösserung.
Figur 3 ist eine wiederum teilweise im Schnitt dargestellte schematische Seitenansicht eines Teils der in Figur 2 wiedergegebenen Einrichtung.
Figur 4 zeigt die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung in der Ansicht von dessen Ende her.
Gemäss Figur 1 weist die Einrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellte) Lieferorgane für das verstreckte Garn 1 auf, welch letzteres dann mit Hilfe eines hinundherbeweglichen Fadenführers 2 auf ein Garnpaket 3 gespult wird; dieses ist so angeordnet, dass es durch die Antriebswalze 4 in Drehung versetzt werden kann. Das Garn 1 wird um einen Teil der peripheren Oberfläche der Antriebswalze 4 herumgeführt und auf die Garnpackung 3 gedruckt .
Das Garnpaket 3 ist drehbar gelagert auf dem schwenkbaren Träger 5, welcher durch eine Zugfeder 6 sowie auch durch die Schwerkraft gegen die Oberfläche der Antriebswalze 4 gedrückt wird. Die Antriebswalze 4, die Garnpackung 3 und der Träger 5 können die übliche Standard-Konstruktion aufweisen und werden daher nicht weiter ins Detail beschrieben.
Das Garn 1 wird zunächst auf der Antriebswalze 4 abgelegt, da die unkontrollierbare Länge des Garns zwischen dem Fadenführer 2 und der Oberfläche der Antriebsrolle 4 dadurch beliebig kurz gestaltet werden kann und auch durch namhafte Änderungen in den Dimensionen der Garnpackung 3 in keiner Weise beeinflusst wird.
Der Fadenführer 2 ist an einem als Ganzes mit der Bezugsziffer 7 bezeichneten Garnverlege-Mechanismus befestigt, welcher eine angetriebene zylindrische Nutenwalze 8 aufweist, in deren Aussenfläche eine (in der Zeichnung nicht wiedergegebene) Führungsnut solcher Gestalt eingelassen ist, dass der Fadenführerträger 9, welcher mit seinem nicht auf der Seite des Fadenführers befindlichen Ende in diese Nut eingreift, dazu veranlasst wird, senkrecht zu seiner Längenausdehnung und parallel zur Richtung der Rotationsachse der Nutenwalze 8 eine Hinundherbewegung auszuführen, wenn sich die Nutenwalze um ihre Achse dreht.
Diese Anordnung von Nutenwalze und in die Nut eingreifendem beweglichem Organ zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Hinundherbewegung ist selbstverständlich bekannt, so dass eine ins einzelne gehende Beschreibung der Nutenwalze nicht als erforderlich erachtet wird. Die Rotationsachse der Nutenwalze 8 und die Achsen der Antriebswalze 4 und der Speicherwalze 3 sind untereinander parallel und horizontal angeordnet.
Die Nutenwalze 8 ist in einem Gehäuse 10 montiert, dessen Front- bzw. Vorderseite abgeschlossen ist durch eine Platte, welche aus zwei abnehmbaren, aneinander anstossenden Halbplatten lla und 1 ib gebildet wird, von welchen die eine so oberhalb der andern angebracht ist, dass sie ihren Berührungskanten entlang dicht und genau aufeinanderpassen mit Ausnahme eines mittleren Abschnittes, auf welchem sie den engen Schlitz 12 begrenzen, in den der Fadenführerträger 9 hineingreift und durch welchen der am Fadenführerträger 9 befestigte Fadenführer 2 hindurchragt.
Der Schlitz 12, der Fadenführerträger 9 und der Fadenführer 2 sollen eingehender anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben werden.
Der Fadenführerträger, in den Figuren 2 bis 4 generell durch die Bezugsziffer 9 bezeichnet, ist als Ganzes durch Pressverformung von thermoplasti schem Material hergestellt, also beispielsweise aus Nylon oder dem von E. I. du Pont de Nemours & Company unter der Bezeichnung Delrin in den Handel gebrachten Formaldehydharz, bei welchem das Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht einen hohen Wert aufweist und welches hohe Schlagfestigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine ziemlich hohe Erweichungstemperatur besitzt.
Der Fadenführerträger 9 weist auf der einen Seite einen in die Führungsnut des Zylinders 8 eingreifenden Endabschnitt 13 auf, welcher einen gleichmässigen, kreisrunden Querschnitt besitzt und zur Verminderung seiner Masse hohl ist, und auf der andern Seite einen Fadenführer-Halterungsabschnitt 14, in welchem der Fuss des Fadenführers 2 verankert ist. Diese Verankerung wird bei der Pressverformung des Fadenführerträgers 9 erzielt; die erforderliche Fixierung des Fadenführers 2 wird dadurch gewährleistet, dass dessen Fuss - eine Anzahl von Bohrungen bzw. Öffnungen aufweist, welche mit dem thermoplastischen Material gefüllt werden.
Der Fadenführer 2 weist die Form einer Platte auf, besitzt an seinem freien Ende einen Schlitz 15, in welchen das Garn eingreift, und ist zugleich auf dieser freien Seite so abgerundet, wie dies auf Figur 3 ersichtlich ist, um das Einfangen des Garns zu erleichtern. Der Fadenführer 2 besteht zweckmässig aus keramischem Material.
Anschliessend an den Fadenführer-Halterungsabschnitt 14 folgt, in der Längsrichtung des Fadenführerträger 9 betrachtet, ein Abschnitt 16, welcher so zwischen die ebenen, einander gegenüberliegenden Leitflächen 17 und 18 (vgl. Figur 2) zu liegen kommt, dass er zwischen diesen gleiten kann. Die Höhe dieses Abschnittes 16 entspricht demgemäss praktisch dem Abstand zwischen den Leitflächen 17 und 18, währenddem seine Breite so bemessen ist, dass Kräfte, welche auf den Fadenführerträger 9 eine Drehwirkung ausüben, ohne weiteres aufgefangen werden.
Zwischen dem durch den Schlitz hindurchführenden Abschnitt 16 und dem in die Führungsnut eingreifenden Endabschnitt 13 des Fadenführerträgers 9 befindet sich ein Flanschteil 19, welcher abgesehen von denjenigen Stellen, wo-der Abschnitt 16 auf zwei Seiten darüber hinausragt, aus Zweckmässigkeitsgründen einen kreisförmigen Querschnitt (vgl. Figur 4) und einen grösseren Durchmesser aufweist als der in die Führungsnut eingreifende Endabschnitt 13, so dass er als Abstandhalter zwischen der zylindrischen Oberfläche der Nutenwalze 8 und den ebenen Innenflächen der Halbplatten lla und 1 ib dient. Die Oberfläche dieses Flanschteils 19, welche der Zylindermantelfläche der Nutenwalze 8 gegenüberliegt, ist in der Weise zylindrisch ausgebildet, dass er der Nutenwalze 8 glatt anliegt.
Wie in der Figur 2 gezeigt wird, ist die Breite des Schlitzes 12 nicht über seine ganze Tiefe hinweg gleichbleibend; der Abstand der beiden Halbplatten lla und 1 ib ist ungefähr in der Mitte zwischen ihren (nach innen bzw. aussen gerichteten) Stirnseiten am grössten. Auf derjenigen Seite des Schlitzes 12, auf welcher er den Fadenführer 2 umschliesst, ist die Spaltbreite so gewählt, dass sie dem Fadenführer 2 eben noch einen kleinen Spielraum lässt. Durch diese Gestaltung des Schlitzes 12 bildet sich in dessen Innerem ein Kanal 20, welcher als Schmiermit- telsumpf dient.
Leitungen 21 in Form von engen Bohrungen, welche von den Enden dieses Kanals 20 nach unten führen, dienen der Ableitung des Schmiermittels, welches den sich gegenseitig hinundherbewegenden Oberflächen innerhalb des Schlitzes 12 kontinuierlich oder intermittierend zugeführt wird durch eine Leitung 22. Diese besteht ebenfalls aus einer engen Bohrung, welche durch von einem (nicht eingezeichneten) Lieferorgan her durch die Plattenhälfte lla herunter zu einem ungefähr in der Mitte der Leitfläche 17 befindlichen Punkt führt.
Eine im Fadenführerträger 9 schräg abwärts führende enge Bohrung 23 erstreckt sich vom Zwischenraum zwischen der Leitfläche 17 und dem Abschnitt 16 in das ausgehöhlte Innere des in die Führungsnut eingreifenden Endabschnittes 13 und ermöglicht so einen kontinuierlichen Schmiermittelzufluss aus dem genannten Zwischenraum auf die Oberflächen der Führungsnut.
Das Innere des Gehäuses 10 steht lediglich durch den Schlitz 12 mit der umgebenden Aussenatmosphäre in Verbindung und in andererseits durch eine in seiner Basis vorhandene Öffnung 24 mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) System verbunden, welches einen Unterdruck erzeugt. Beim Betrieb wird das Innere des Gehäuses 10 dauernd abgesaugt, wodurch ein ständiges, ausreichendes Einströmen von Umgebungsluft durch den Schlitz 12 bewerkstelligt wird und wodurch nicht nur eine Kühlung des Fadenführerträgers 9 resultiert, sondern auch das Austreten von Schmiermittel aus dem Schlitz 12 durch Lecken, Spritzen oder Sprühen praktisch verunmöglicht wird, so dass kein Schmiermittel auf das Garn und die angetriebene Walze 4 gelangt.
Die Abmessungen der Einrichtung können zweckmässig die folgenden Werte aufweisen: mm (engl. Zoll) Durchmesser des Speicherorgans
3 (unbewickelt) 152,4 6 Abstand der Achsen von Spei cherorgan 3 und Schwenkarm 228,6 9 Durchmesser der Antriebswal ze 4 101,6 4 Abstand des Fadenführers 2 vom
Aufspulpunkt auf der An triebswalze 4 9,5 3/8 Länge, um welche der Faden führer 2 über die Aussenfläche der Halbplatten 3,2 1/8 lla und llb herausragt freie Länge des Fadenfüh rers 2 9,5 3/8 mm (engl. Zoll).
Breite des Fadenführers 2 19,1 3/4 Durchmesser der Nutenwalze 8 171,5 6 3/4 Stroke Durchmesser der Nuten walze 8 152,4 6 Anzahl der Hinundherbewegun gen des Fadenführers 2 pro
Umdrehung der Nutenwalze 8 1 Abmessungen des Fadenführerträgers Durchmesser des Abschnittes 13 aussen 17,5 11/16 innen 12,7 1/2 Länge des Abschnittes 13 8,7 - 9,5 11/32-3/8 Länge des Abschnittes 14 6,4 1/4 Breite des Abschnittes 14 19,1 3/4 Tiefe des Abschnittes 14 6,4 1/4 Distanz, um welche der Ab schnitt 16 die Stirnfläche des
Abschnittes 19 überragt 6,4 1/4 Breite des Abschnittes 16 31,8 11/4 Tiefe des Abschnittes 16 7,9 5/16 Durchmesser des Abschnittes 19 23,8 15/16 Dicke des Abschnittes 19 2,4-3,2 3/32-1/8 Durchmesser der Bohrung 20 1,
6 1/16
Im Betrieb kann das Garn beispielsweise mit 2743 m/min aufgespult werden, was ungefähr einer Drehzahl der Nutenwalze von 1600 U/min entspricht.