DE102007042658A1

DE102007042658A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Riemchen für Spinnereimaschinenstreckwerke mit Verdichtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007042658A1
Application number: DE200710042658
Authority: DE
Inventors: Rainer Bartel; Peter Blau; Hans-Jürgen Heinrich; Jörg KUBUSCH; Axel Dr. Reichmann; Peter SPRÖD
Original assignee: CETEX INST fur TEXTIL und VER; Cetex Institut fur Textil- und Verarbeitungsmaschinen Gemeinnuetzige GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: CETEX INST fur TEXTIL und VER; Cetex Institut fur Textil- und Verarbeitungsmaschinen Gemeinnuetzige GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft Streckwerke an Spinnereimaschinen, die mit einer pneumatischen Verdichtungseinrichtung ausgestattet sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Riemchen für Spinnereimaschinenstreckwerke mit Verdichtungseinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine qualitativ bessere und preiswertere Herstellung der Perforation der Riemchen möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, gemäß dem die Perforation mittels mindestens eines Elektronenstrahls (6) hergestellt wird. Die Erfindung stellt außerdem eine Vorrichtung zur Druchführung des Verfahrens zur Verfügung, die gekennzeichnet ist durch - einen Elektronenstrahlerzeuger (5), - eine im Wirkungsbereich eines Elektronenstrahlerzeugers (5) angeordnete Haltevorrichtung (1) für das zu bearbeitende Riemchen (2), - eine auf der Haltevorrichtung (1) zwischen Elektronenstrahlerzeuger (5) und Riemchen (2) angeordnete Maske (3) sowie - Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Elektronenstrahlerzeuger (5) und Haltevorrichtung (1). Die Erfindung ist anwendbar im Zusammenhang mit Spinnereimaschinen.

Description

Die Erfindung betrifft Streckwerke an Spinnereimaschinen, die mit einer pneumatischen Verdichtungseinrichtung ausgestattet sind.
Es sind derartige Streckwerke bekannt, bei denen die Verdichtungseinrichtung aus einer Saugeinrichtung und einem um diese Saugeinrichtung geführten Riemchen besteht, über das ein an einer nachgeordneten Spinnstelle zu einem Garn zu verdrehender Faserverband zum Zwecke einer Verdichtung geführt wird.
Die Saugeinrichtung weist i. d. R. einen zweckmäßig geformten Saugschlitz auf. Das Riemchen ist ganz oder bereichsweise luftdurchlässig. Es kann z. B. aus einem luftdurchlässigen Metall- oder Textilgewebe bestehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein luftundurchlässiges Material, z. B. beschichtetes Textilmaterial, mit einer Perforation in Form von rasterförmig angeordneten kreis- und/oder langlochförmigen Durchbrüchen zu versehen.
Bei letzterer Ausführungsform besteht ein wesentliches Problem darin, die Perforation so in das Riemchen einzubringen, dass die Durchbrüche möglichst so hergestellt sind, dass keine Fasern aus dem sich über das Riemchen bewegenden Faserverband erfasst und herausgelöst werden.
Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, die Perforation des Riemchens mittels Laser herzustellen ( DE 197 58 759 B4 ). Abgesehen davon, dass dieses Verfahren mit einem hohen, beinahe überzogenen Aufwand verbunden ist, soll es zwar eine präzise, gratfreie Ausführung der Perforation ermöglichen, kann dies in der Praxis jedoch nicht gewährleisten. Es gestattet eine gratfreie Oberfläche nur an der Seite des Laseraustritts. Die abgewandte Seite des Riemchens ist bei praktischen Ausführungen des Riemchens mit aufgrund der hohen Energie, die während der Laserbearbeitung eingebracht wird, mit Graten aus Aufschmelzungen und Anlagerungen versehen. Diese Seite des Riemchens ist deshalb als Führungsfläche für den Faserverband ungeeignet und kann nur als Gleitfläche verwendet werden, was jedoch den Reibwert und die Antriebsleistung erhöht.
Aufgrund der Tatsache, dass der Laserstrahl jede zu bearbeitende Kontur nacheinander abfahren muss, ist dieses Verfahren extrem zeitaufwändig und damit teuer. Außerdem stellt die dafür notwendige Laserbearbeitungseinrichtung an sich bereits eine sehr teure Ausrüstung dar.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Riemchen für Spinnereimaschinenstreckwerke mit Verdichtungseinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine qualitativ bessere und preiswertere Herstellung der Perforation der Riemchen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 22 gestalten das Verfahren weiter aus.
Die Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung nach Anspruch 23 zur Verfügung, die durch die Unteransprüche 24 bis 26 untersetzt werden.
Die in den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegte Erfindung ermöglicht eine Bearbeitung von Riemchen für Streckwerke mit dem Ziel der Einbringung einer Perforation für einen Verdichtungsprozess, die wesentlich effektiver und präziser abläuft. Die Bearbeitung des Riemchens kann dabei in wenigen, unter Umständen auch bereits in lediglich einem Umlauf erzeugt werden. Von besonderem Vorteil sind die hohe Qualität der erzeugten, tatsächlich gratfreien Perforation und die hohe Variabilität in der Gestaltung der Geometrie der Perforation ohne Beeinträchtigung der Produktivität.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen Schnitt durch die Haltevorrichtung,
3 eine vergrößerte Darstellung der Maske und in
4 einen Ausschnitt aus der Perforation der Maske.
Auf einer in 1 schematisch im Querschnitt dargestellten zylindrischen Haltevorrichtung 1 ist ein zu perforierendes ringförmiges Riemchen 2 rutschfest angeordnet. Das Riemchen 2 besteht vorzugsweise aus einem geschlossenen textilen Band, welches zum Zwecke der Reibwertsverbesserung beidseitig mit Gummi beschichtet ist. In Abhängigkeit von den Parametern des Spinnprozesses soll das Riemchen 2 nach einem bestimmten Muster mit Perfo rationen versehen werden. Im dargestellten Fall sind dies mehrere nebeneinanderliegende, umlaufende Reihen von kreisförmigen Durchbrüchen, die gegeneinander versetzt sind. Die Erfindung ermöglicht es jedoch, die Perforation des Riemchens 2 mit jeglichem geometrischen Umriss herzustellen. Die Ränder der Löcher 4 der Perforation weisen keine ganz glatte Oberfläche auf; dies wirkt sich aber auf den Prozess nicht negativ aus, da daran keine Fasern haften bleiben.
In direktem Kontakt mit oder mit geringer Distanz zu dem ringförmigen Riemchen 2 wird außerhalb des Riemchenringes eine im Ausführungsbeispiel den Riemchenumfang vollständig umspannende Maske 3 derart befestigt, dass Riemchen 2 und Maske 3 bei einer Drehbewegung von Haltevorrichtung 1 keine Relativbewegung zueinander ausführen können. Die Maske 3 weist eine Vielzahl in 1 nicht dargestellter kreisrunder Löcher 4, die in einem regelmäßigen Muster, das dem Muster der späteren Perforation des Riemchens 2 entspricht, über den gesamten Umfang von Maske 3 verteilt sind (siehe dazu 3 und 4).
Mittels eines Strahlerzeugers 5 wird ein punktförmiger Elektronenstrahl 6 erzeugt, dessen Fokus derart eingestellt ist, dass dieser beim Auftreffen auf Maske 3 erreicht wird. Der Elektronenstrahl 6 kann mittels einer im Strahlerzeuger 5 integrierten Strahlablenksteuerung sowohl in Richtung des dargestellten Doppelpfeils als auch senkrecht dazu in die Bildtiefe nach einem vorgegebenen Programm mit einer bestimmten Frequenz in einer Dreieckfunktion derart abgelenkt werden, dass der Elektronenstrahl 6 auf der Oberfläche von Maske 3 eine rechteckige Fläche lückenlos überstreicht. Diese rechteckige Fläche weist senkrecht zur Bildebene eine Abmessung auf, die geringfügig größer ist als der mit einer Perforation zu versehende Bereich des Riemchens 2, und überdeckt somit in der Breite der Maske 3 deren Lochmuster vollständig.
Wenn das Riemchen 2 während des Beaufschlagens mit dem Elektronenstrahl 6 relativ zum Elektronenstrahl 6 eine Drehbewegung ausführt oder wenn der Strahlerzeuger 5 um das Riemchen 2 herumbewegt wird, ist es auch hinreichend, wenn der Elektronenstrahl 6 nur in eine Dimension, über die Riemchenbreite, also bezüglich 1 in die Bildtiefe, abgelenkt wird.
Während der Elektronenstrahl 6 die Maske 3 unter Vakuumbedingungen überstreicht (eine Bearbeitung unter Atmosphärendruck an Luft oder Schutzgas ist ebenfalls möglich), dreht sich die Haltevorrichtung 1 bei einem Ausführungsbeispiel um ihre Zylinderachse derart, dass sich die Maske 3 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit unter dem Elektronenstrahl 6 bewegt. Der Elektronenstrahl 6 wird beim Überstreichen der Maske 3 mit einer Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz eindimensional in Richtung Riemchenbreite abgelenkt. Der Fokus des Elektronenstrahls 6 kann dabei sowohl genau auf die Ebene der Maske 3 als auch oberhalb oder unterhalb der Maskenebene eingestellt sein. In Abhängigkeit von der Fokussierung des Elektronenstrahls 6 bzw. des eingestellten Öffnungswinkels des Elektronenstrahls 6 kann eine Perforation durch das Riemchen 2 getrieben werden, die eine Wandung mit einem 90°-Winkel zur Oberfläche des Riemchens 2 oder mit einem von 90° abweichenden Winkel zur Oberfläche des Riemchens 2 aufweist.
Mittels der Energie des Elektronenstrahls 6 wird das Material des Riemchens 2 in den Lochbereichen der Maske 3 entfernt. Hierzu erfolgt mindestens ein Umlauf der Haltevorrichtung 1. Es entstehen auf diese Weise im Riemchen 2 runde Perforationen, die vollständig durch das Riemchen 2 getrieben werden. Aufgrund des eingestellten Öffnungswinkels des Elektronenstrahls 6 verlaufen die Perforationen konisch durch das Riemchen 2, d. h. die Perforationen weisen an der Oberfläche des Riemchens 2 einen größeren Durchmesser auf als bei deren Austritt aus dem Riemchen 2. Diese Durchmesserveränderung kann durch das Verfahren gezielt variiert werden, so dass die Perforation als Düse ausgebildet werden kann. Dadurch erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Verdichtungszone und es erfolgt eine bessere Kompaktierung des Garnes.
Das beschriebene Verfahren kann in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. So kann bspw. anstelle eines punktförmigen Elektronenstrahls ein linienförmiger verwendet werden. Es ist weiterhin möglich, die Relativbewegung zwischen der Haltevorrichtung 1 mit der Maske 3 und dem Strahlerzeuger 5 verschieden zu gestalten. So kann entweder – wie beschrieben – die Haltevorrichtung 1 relativ zum Strahlerzeuger 5 bewegt werden oder umgekehrt. Eine weitere Alternative besteht darin, den Elektronenstrahl 6 kontinuierlich oder gepulst zu erzeugen.
Eine andere Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, in aufeinanderfolgenden Schritten unterschiedliche Perforationen in das Riemchen 2 einzubringen. Hierzu wird nach dem Erzeugen einer ersten Perforation die zugehörige Maske 3 entfernt, eine zweite Maske 3 über dem Riemchen 2 fixiert und mit dem Elektronenstrahl 6 überstrichen. Die zweite Perforation kann dabei auch so ausgeführt werden, dass nicht das gesamte Riemchenmaterial entfernt wird und auf diese Weise in der Riemchenoberfläche lediglich Vertiefungen erzeugt werden. Dies können beispielsweise einzelne Löcher der Perforation verbindende Kanäle sein.
Eine Ausführungsform der für die Bearbeitung mittels Elektronenstrahl notwendigen Haltevorrichtung 1 ist in 2 dargestellt. Sie weist eine zylindrische Aufnahme 7 auf, die einseitig durch zwei abgestufte Bünde 8 und 9 begrenzt ist. An den Bund 8 schließt sich ein Zapfen 10 an, der zur Aufnahme durch ein Futter einer Vorrichtung gedacht ist, die in der Lage ist, die Haltevorrichtung 1 in Drehung zu versetzen.
Zur Bearbeitung wird das mit einer Perforation zu versehende Riemchen 2 auf die Aufnahme 7 aufgespannt, wobei der Außendurchmesser der Aufnahme 7 dem Umfang der Innenfläche des Riemchens 2 angepasst ist. Das Riemchen 2 liegt dabei mit einem Rand am Bund 9 an. Der gegenüberliegende Rand wird belastungsfrei gehalten durch eine Spannhülse 11, deren zweite Stirnfläche durch eine Spannplatte 12 abgedeckt wird. Zwischen dem Bund 8 und der Spannhülse 11 ist die in den 3 und 4 detaillierter dargestellte Maske 3 eingespannt, die das Riemchen 2 vollständig abdeckt. Die Maske 3 kann dabei das Riemchen 2 sowohl berühren als auch so eingestellt sein, dass zwischen ihr und dem Riemchen 2 eine Distanz besteht. Die Aufnahme 7 weist stirnseitig eine Gewindebohrung 13 auf. Mittels einer in die Gewindebohrung 13 eingreifenden Schraube 14 wird die Spannplatte 12 gegen die Maske 3 gedrückt und verspannt diese mit dem Bund 8
Schließlich ist es auch möglich, dass sich in der Bearbeitungskammer, vorzugsweise Vakuumkammer, mehrere Haltevorrichtungen mit zugehörigen Masken 3 und Riemchen 2 oder eine Haltevorrichtung mit mehreren darauf zur Bearbeitung angeordneten Riemchen 2 befinden können und in einem Prozessschritt mit dem Elektronenstrahl bearbeitet werden.

1: Haltevorrichtung
2: Riemchen
3: Maske
4: Loch
5: Strahlerzeuger
6: Elektronenstrahl
7: Aufnahme
8: Bund
9: Bund
10: Zapfen
11: Spannhülse
12: Spannplatte
13: Gewindebohrung
14: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19758759 B4 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines perforierten Riemchens für Streckwerke von Spinnereimaschinen mit einer Verdichtungseinrichtung, in welcher ein verstrecktes Faserbändchen mittels des Riemchens über eine unter Saugzug stehende Verdichtungszone geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation mittels mindestens eines Elektronenstrahls (6) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation unter Vakuumbedingungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation unter Atmosphärendruck an Luft oder Schutzgas erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein punktförmiger Elektronenstrahl (6) verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein linienförmiger Elektronenstrahl (6) verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des durch das Riemchen (2) geformten Ringes eine Maske (3) für die Perforation angeordnet wird, welche zumindest in dem Bereich der Öffnungen (4) für das Herstellen der Perforation mit dem Elektronenstrahl (6) in mindestens einem Umlauf überstrichen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zum Erzeugen des Elektronenstrahls (6) während des Überstreichens der Maske (3) mittels des Elektronenstrahls (6) relativ zur Maske (3) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemchen (2) und die Maske (3) während des Überstreichens mittels des Elektronenstrahls (6) relativ zu der den Elektronenstrahl (6) erzeugenden Einrichtung (5) bewegt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (3) derart angeordnet wird, dass diese das Riemchen (2) berührt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (3) derart angeordnet wird, dass diese vom Riemchen (2) beabstandet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl (6) beim Überstreichen der Maske (3) mit einer Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz zumindest eindimensional abgelenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Elektronenstrahl (6) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl (6) gepulst betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus des Elektronenstrahls (6) auf Maskenebene eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus des Elektronenstrahls (6) oberhalb oder unterhalb der Maskenebene eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überstreichen der Maske (3) mit dem Elektronenstrahl (6) die Maske (3) entfernt, eine zweite Maske (3) außerhalb des durch das Riemchen (2) geformten Ringes fixiert und mit dem Elektronenstrahl (6) überstrichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation durch das Riemchen (2) mit einem 90°-Winkel zur Oberfläche des Riemchens (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation durch das Riemchen (2) mit einem von 90° verschiedenen Winkel zur Oberfläche des Riemchens (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (3) in einem Umlauf oder in mehreren Umläufen mit dem Elektronenstrahl (6) überstrichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation des Riemchens (2) nur in einem Teil der Materialstärke erfolgt, so dass Vertiefungen in der Riemchenoberfläche erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation des Riemchens (2) derart erzeugt wird, dass sie auf der der Einrichtung zum Erzeugen des Elektronenstrahls (6) zugewandten Seite eine größere Öffnungsweite aufweist als auf der abgewandten Seite, so dass die Perforation düsenförmige Gestalt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der Perforation gezielt variiert werden kann.
Vorrichtung zum Herstellen eines perforierten Riemchens für Streckwerke von Spinnereimaschinen mit einer Verdichtungseinrichtung, in welcher ein verstrecktes Faserbändchen mittels des Riemchens über eine unter Saugzug stehende Verdichtungszone geführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, – einen Elektronenstrahlerzeuger (5), – eine im Wirkungsbereich eines Elektronenstrahlerzeugers (5) angeordnete Haltevorrichtung (1) für das zu bearbeitende Riemchen (2), – eine auf der Haltevorrichtung (1) zwischen Elektronenstrahlerzeuger (5) und Riemchen (2) angeordnete Maske (3) sowie – Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Elektronenstrahlerzeuger (5) und Haltevorrichtung (1).
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1) gegenüber dem Elektronenstrahlerzeuger (5) drehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (3) auf der Haltevorichtung (1) koaxial zum Riemchen (2) eingespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (3) eine Perforation aufweist, die der Perforation des zu bearbeitenden Riemchens (2) entspricht.