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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abzugswalze zum Abziehen eines
gesponnenen Fadens aus einer Spinnstelle einer Offenendspinnmaschine,
wobei die Abzugswalze ständig in Fadenabzugsrichtung antreibbar
ist und in einem Fadenlaufbereich mit einer an die Abzugswalze anpressbaren nicht
angetriebenen Andrückwalze zusammenwirkt, um den Faden
zu transportieren.
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Derartige
Abzugswalzen sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen
bekannt. Üblicherweise besteht eine Vorrichtung zum Abziehen
eines Fadens an einer Offenendspinnmaschine aus einer ständig
angetriebenen Abzugswalze sowie einer Andrückwalze, welche
beispielsweise mittels Federkraft gegen die Abzugswalze gedrückt
wird. Die Andrückwalze trägt auf ihrem Umfang
einen Reibbelag, insbesondere einen Gummireibbelag, und wird hierdurch
von der angetriebenen Abzugswalze mitgenommen, da sich die beiden
Walzen gegensinnig zueinander drehen. Im Klemmspalt der beiden Walzen
wird hierdurch der abzuziehende Faden transportiert. Eine bekannte
Ausführung derartiger Abzugswalzen ist an einer maschinenlangen, zentral
angetriebenen Abzugswelle ausgebildet und mit einer vergleichsweise
glatten Oberfläche versehen. Um einen sicheren Fadenabzug
zu gewährleisten, ist bei derartigen glatten Abzugswalzen
bzw. Abzugswellen eine vergleichsweise hohe Anpresskraft der Andrückwalze
erforderlich. Trotz hoher Anpresskräfte der Andrückwalze
kann es jedoch zu einem Schlupf und somit einem mangelhaften Fadenabzug kommen.
Zudem wirken sich die hohen Anpresskräfte nachteilig auf
den Energieverbrauch aus.
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Die
DE 44 31 537 C2 beschreibt
eine derartige Abzugsvorrichtung mit einer glatten Abzugswelle und
einer Andrückrolle. Die Schrift schlägt vor, die An presskraft
der Andrückrolle an die Abzugswelle veränderlich
und einstellbar auszuführen, um Energieeinsparungen bei
feineren Garnnummern und dennoch sicherem Garnabzug zu erzielen.
Das Verändern und Einstellen der Anpresskraft kann beispielsweise
mittels eines Elektromagneten oder einer verschieden einstellbaren
Feder stufenweise erfolgen.
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Daneben
ist es bekannt, Abzugswalzen zumindest im Fadenlaufbereich mit einer
geriffelten oder sonstig profilierten Oberfläche zu versehen
um bei geringeren Anpresskräften eine sichere Klemmung
zu erzielen. Neben einer Riffelung der Abzugswellen selbst ist es
auch bekannt, die Abzugswellen glatt auszuführen und im
Klemmbereich mit profilierten oder geriffelten Hülsen zu
versehen. Das Aufbringen der Profilierung bzw. Riffelung auf die
Abzugswelle oder entsprechende Hülsen ist jedoch vergleichsweise
aufwendig und kostenintensiv. Zudem besteht bei einer Profilierung
die Gefahr eines unruhigen Laufes der gegenläufigen, mitgenommenen Andrückwalze.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Abzugswalze vorzuschlagen,
welche auch bei niedrigen Anpresskräften der Andrückwalze einen
sicheren Fadentransport ermöglicht. Weiterhin wird eine
entsprechende Offenendspinnmaschine vorgeschlagen.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 1.
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Eine
Abzugswalze zum Abziehen eines gesponnenen Fadens aus einer Spinnstelle
einer Offenendspinnmaschine ist ständig in Fadenabzugsrichtung
antreibbar. In einem Fadenlauf wirkt die Abzugswalze mit einer an
die Abzugswalze anpressbaren, nicht angetriebenen Andrückwalze
zusammen, um den Faden zu transportieren. Erfindungsgemäß weist die
Oberfläche der Abzugswalze zumindest in dem Fadenlaufbereich
eine reibungserhöhende Plasmabeschichtung auf. Durch das
Aufbringen einer Plasmabeschichtung ist es möglich, eine
friktionsstarke Oberfläche vergleichsweise kostengünstig
auf die Abzugswalze aufzubringen, so dass die gewünschten
niedrigen An presskräfte der Andrückwalze realisiert
werden können. Als Plasmabeschichtung können verschiedene
reine metallische Werkstoffe oder auch Hartstoffschichten wie Nitride
oder Carbide aufgebracht werden. Auch Beschichtungen mit einer Oxidkeramik
sind möglich. Je nach verwendetem Beschichtungsmaterial
und Ausführung der Plasmabeschichtung ist es hierbei vorteilhafterweise
möglich, die Rauhigkeit der Oberfläche einzustellen.
So kann durch eine Plasmabehandlung auch die Oberfläche einer
glatten Abzugswalze nur entsprechend modifiziert werden, ohne eine
zusätzliches Beschichtungsmaterial aufzubringen. Hierdurch
ist es möglich, die Anpresskraft und somit den Energieverbrauch
jeweils optimal einzustellen, wobei dennoch ein sicherer Fadenabzug
ermöglicht wird. Im Gegensatz zu profilierten oder geriffelten
Oberflächen wird hierbei auch ein vergleichsweise ruhiger
Lauf der gegenlaufenden Andrückwalze erzielt. Zudem können
mittels der Plasmabeschichtung auch sehr verschleißfeste Beschichtungen
mit der gewünschten Rauhigkeit bzw. den gewünschten
Reibeigenschaften aufgebracht werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Abzugswalze
aus einem Grundkörper und einer auf diesen aufgebrachten
Hülse, wobei die Plasmabeschichtung auf die Hülse
aufgebracht ist. Hierdurch ist es möglich, eine glatte
Abzugswalze in herkömmlicher Weise herzustellen und lediglich
im Fadenlaufbereich mit einer entsprechenden Hülse zu versehen.
Die Abzugswalze kann hierbei ein Teil einer durchgehenden, zentral
angetriebenen Abzugswelle sein, oder auch ein spinnstelleneigener
Abzugszylinder. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind bei
beiden Bauarten von Abzugswalzen vorteilhaft einsetzbar.
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Dadurch
dass nur die Hülsen beschichtet und aufgebracht werden
müssen, können insbesondere durchgehende Abzugswellen
sehr kostengünstig hergestellt werden. Zudem ist das Handling
während des Beschichtens erleichtert, da anstelle der gesamten
Welle nur jeweils die Hülse beschichtet werden muss. Ebenso
ist es jedoch auch möglich, einzeln angetriebene Abzugszylinder
anstelle einer maschinenlangen Abzugswelle zu verwenden, wobei der
Abzugszylinder in einfacher Weise glatt ausgeführt werden
kann und ebenfalls im Bereich der Fadenlauffläche mit einer
plasmabeschichteten Hülse versehen werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Hülse aus einem
metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl oder Aluminium, besteht.
So kann die Hülse in einfacher Weise beschichtet werden
und weist andererseits eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Zudem
kann durch die Wahl entsprechender Beschichtungsmaterialien die
Verschleißfestigkeit des metallischen Werkstoffes noch
gesteigert werden.
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Nach
einer anderen Ausführung der Erfindung ist es jedoch ebenso
vorteilhaft, wenn die Plasmabeschichtung direkt auf den Grundkörper
der Walze aufgebracht ist. Auch dies ist sowohl bei einer maschinenlangen
Abzugswelle möglich, welche aus einzelnen Bestandteilen
zusammengestellt ist, als auch bei einzeln angetriebenen Abzugszylindern.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Walzengrundkörper aus einem
Kunststoffmaterial besteht. Insbesondere bei einzeln angetriebenen
Abzugszylindern kann hierdurch eine kostengünstige Fertigung erzielt
werden, indem der Grundkörper der Walze aus einem Kunststoffmaterial
besteht. Auch bei Verwendung eines Kunststoffmaterials ist es möglich, eine
Plasmabeschichtung direkt auf den Grundkörper der Walze
aufzubringen. Um auch eine hohe Verschleißfestigkeit zu
erreichen, ist es jedoch auch vorteilhaft, eine dünnwandige
Hülse, insbesondere aus einem Metallmaterial, auf die Kunststoffwalze
aufzubringen. Die Plasmabeschichtung wird in diesem Fall auf die
Hülse aufgebracht.
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Eine
derartige Ausführung mit einer Kunststoffwalze und einer
dünnwandigen metallischen Hülse bietet neben den
genannten Vorteilen weiterhin die Möglichkeit, eine Abzugswalze
mit einem sehr niedrigen Massenträgheitsmoment bereit zu
stellen. Diese ermöglichen es wiederum insbesondere bei einzeln angetriebenen
Abzugswalzen, kleinere Motoren vorzusehen, wodurch die Kosten für
die Abzugsvorrichtung erheblich vermindert werden können.
Zudem kann auch hierdurch der Energieverbrauch stark gesenkt werden.
Durch die Wahl eines Kunststoffmaterials für die Abzugswalze
kann nun das Massenträgheitsmoment sehr gering gehalten
werden, wobei durch das Vorsehen einer dünnwandigen glatten plasmabeschichteten
Hülse dennoch die gewünschten niedrigen Anpresskräfte
der Andrückrolle erzielt werden können. Im Gegensatz
zu bekannten geriffelten Hülsen für derartige
Abzugszylinder ist diese kostengünstig und einfach herstellbar
und bewirkt zudem einen ruhigen Lauf der gegenläufigen
Andrückwalze.
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Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Plasmabeschichtung an Eigenschaften des abzuziehenden Fadens
angepasst ist. Da durch die Beschichtung aus dem Plasmazustand die
Beschichtungsmaterialien weitgehend frei gewählt werden
können und durch entsprechende Verfahrensparameter die
Oberflächeneigenschaften genau eingestellt werden können,
können für die verschiedenen Anwendungsfälle
optimierte Abzugswalzen bereit gestellt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist dies in Verbindung mit einer plasmabeschichteten
Hülse, welche nur im Fadenlaufbereich auf eine glatte Abzugswelle
oder einen glatten Abzugszylinder aufgebracht wird. Eine derartige
Hülse kann auch austauschbar auf die Abzugswalze aufgebracht
sein, so dass eine Anpassung an verschiedene Spinnmaterialien in
einfacher Weise möglich ist, ohne die gesamte Abzugswalze austauschen
zu müssen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Plasmabeschichtung
eine oxidkeramische Beschichtung ist. Bei diesen lässt
sich die gewünschte Rauhigkeit der Beschichtung besonders günstig
einstellen, wobei dennoch eine hohe Verschleißfestigkeit
erzielt wird. Hierbei sind insbesondere Titanoxid, Aluminiumoxid
oder Aluminiumtitanat denkbar. Neben Oxidkeramiken ist es jedoch
auch ebenso möglich, eine Plasmabeschichtung aus Nitriden
oder Carbiten vorzusehen. Ebenso kann die Plasmabeschichtung aus
einem reinen metallischen Beschichtungswerkstoff bestehen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten
Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Offenendspinnmaschine in einer
schematischen Schnittdarstellung mit einer Spinnvorrichtung, einer
Abzugsvorrichtung und einer Spulvorrichtung,
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2 eine
erfindungsgemäße Abzugswalze welche als Teil einer
Abzugswelle ausgebildet ist, sowie
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3 eine
weitere erfindungsgemäße Abzugswalze, welche als
Abzugszylinder mit einer aufgesetzten Hülse ausgebildet
ist.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Offenendspinnmaschine 1,
welche vorliegend als Rotorspinnmaschine ausgebildet ist in einer
schematischen Schnittdarstellung. Bei einer derartigen Offenendspinnmaschine 1 ist
eine Vielzahl von Spinnvorrichtungen 2 in Längsrichtung
der Maschine nebeneinander angeordnet. Jeder Spinnvorrichtung 2 wird
in bekannter Weise ein Faseband 3 aus einer Spinnkanne 4 zugeführt
und in der Spinnvorrichtung 2 in Einzelfasern aufgelöst
und einem Spinnelement, vorliegend einem Spinnrotor 5 zugeführt.
Das im Spinnrotor 5 erzeugte Garn wird schließlich
durch eine Garnabzugsvorrichtung 6 aus der Spinnvorrichtung 2 abgezogen
und mittels einer Spulvorrichtung 7 auf eine Spule aufgewickelt.
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Die
Abzugsvorrichtung 6 besteht in bekannter Weise aus einer
Abzugswalze 8 und einer Andrückwalze 9.
Zum Abzug des Faden wird die Abzugswalze 8 hierbei permanent
in Fadenabzugsrichtung (siehe Pfeil) angetrieben. Die Andrückwalze 9 wird
hingegen beispielsweise durch Federkraft an die Abzugs walze angepresst,
so dass der abzuziehende Faden F zwischen den beiden Walzen geklemmt
und durch die Rotation transportiert wird.
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Die
Andrückwalze 9 ist frei drehbar gelagert und wird
durch Reibschluss durch die angelagerte Abzugswalze in eine gegenläufige
Rotation versetzt. Der zwischen den beiden Walzen geklemmte Faden F
wird hierdurch aus der Spinnvorrichtung 2 abgezogen und
in Pfeilrichtung transportiert. Die Andrückwalze 9 ist
zur Verbesserung des Reibschlusses zwischen den beiden Walzen mit
einem Reibbelag, beispielsweise einem Gummibelag, versehen. Die
Abzugswalze 8 ist hingegen bei Offenendspinnmaschinen des
Standes der Technik überwiegend glatt ausgeführt.
Die Abzugswalze 8 ist hierbei häufig, wie in 2 dargestellt
Teil einer maschinenlangen Abzugswelle 10, welche zentral
angetrieben ist.
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2 zeigt
einen Teil einer derartigen maschinenlangen Abzugswelle 10,
bei welcher die Abzugswalzen 8 von zwei Spinnstellen dargestellt
sind. Die Abzugswelle 10 besteht hierbei wiederum aus einzelnen
Wellenstücken, welche sich jeweils über eine Sektion
einer Offenendspinnmaschine 1 erstrecken und zwischen den
Sektionen jeweils gekoppelt sind, um schließlich mit einem
Zentralantrieb der Offenendspinnmaschine 1 verbunden zu
werden. Derartige Abzugswellen 10 bzw. Abzugswalzen 8 sind überwiegend
glatt ausgeführt, und sind somit vergleichsweise einfach
und kostengünstig herstellbar. Durch die glatte Oberfläche
der Abzugswalzen 8 bzw. der Abzugswelle 10 kann
es jedoch zu einem Schlupf zwischen der Abzugswalze 8 und
der Andrückwalze 9 kommen, so dass sehr hohe Anpresskräfte
der Andrückwalze 9 erforderlich sind, was sich
auf den Energieverbrauch und den konstruktiven Aufwand der Abzugsvorrichtung 6 auswirkt.
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Wird
hingegen, wie im Stand der Technik ebenfalls üblich, die
Abzugswalze 8 in einem Fadenlaufbereich 11 mit
einer Profilierung, beispielsweise einer Riffelung, versehen, können
zwar die Anpresskräfte reduziert werden. Allerdings ist
das Aufbringen einer Profilierung bzw. Riffelung auf die Abzugswal ze 8 vergleichsweise
aufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus besteht bei
bestimmten Profilierungen die Gefahr eines unruhigen Laufes und
unerwünschten Schwingungsverhaltens der Andrückwalze 9.
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Die
Erfindung sieht daher vor, den Reibschluss zwischen der Andrückwalze 9 und
der Abzugswalze 8 zu verbessern, indem eine reibungserhöhende
Plasmabeschichtung 12 zumindest im Fadenlaufbereich 11 auf
die Oberfläche der Abzugswalze aufgebracht ist. Dadurch,
dass die Abzugswalze 8 nunmehr mit einer sehr friktionsstarken
Oberfläche versehen ist, können die Anpresskräfte
der Andrückwalze 9 erheblich reduziert werden.
Dies führt zu einem sehr ruhigen Lauf der Andrückwalze 9 sowie
einem vermindertem Energieverbrauch. Besonders vorteilhaft ist es
hierbei, dass zusätzlich auch Verschleißbeständigkeit
der Abzugswalze 8 stark verbessert werden kann, wenn die
Plasmabeschichtung aus einem entsprechenden verschleißmindernden Material
besteht. Es können beispielsweise als Plasmabeschichtung
verschiedene oxidkeramische Materialien. Dadurch, dass erfindungsgemäß die
Beschichtungswerkstoffe als Plasmabeschichtung aufgebracht sind,
weist die Abzugswalze 8 eine sehr griffige Oberfläche
auf, deren Eigenschaften und Rauhigkeit zudem je nach verwendetem
Beschichtungsmaterial und verwendeter Plasmabeschichtungstechnologie
in weiten Bereichen einstellbar sind. Zugleich kann durch die erfindungsgemäße Plasmabeschichtung
die Oberfläche sehr kostengünstig hergestellt
werden.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Abzugswalze 8,
bei welcher auf einen Grundkörper 14 eine plasmabeschichtete
Hülse 13 aufgebracht ist. Die Abzugswalze 8 kann
hierbei wie zu 2 beschrieben, Teil einer maschinenlangen
Abzugswelle 10 sein, oder wie dargestellt ein spinnstelleneigener, einzeln
antreibbarer Abzugszylinder sein.
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Ein
derartiger Abzugszylinder ist somit an jeder Spinnstelle der Offenendspinnmaschine 1 vorgesehen
und beispielsweise mittels eines Elektromotors jeweils einzeln antreibbar.
Bei derartigen einzeln antreibbaren Abzugszylin dern ist es günstig,
ein Massenträgheitsmoment des Abzugszylinders möglichst
gering zu halten, um die Kosten für die zu verwendenden
Antriebsmotoren und den Energieverbrauch möglichst gering
zu halten. Diese fallen aufgrund der Vielzahl der bei einzeln angetriebenen
Abzugszylindern verwendeten Motoren besonders ins Gewicht. Zugleich
sind ebenso wie bei der durchgehenden maschinenlangen Abzugswelle 10 ein
ruhiger Lauf der Andrückwalze 9 und geringe Anpresskräfte
der Andrückwalze 9 erwünscht. Wird nun
erfindungsgemäß eine plasmabeschichtete Hülse 13 im Fadenlaufbereich 11 auf
die Abzugswalze 8 bzw. den Abzugszylinder aufgebracht,
so können bedingt durch die verbesserte Oberfläche
die Anpresskräfte sehr niedrig gehalten werden, wobei dennoch
der Grundkörper 14 des Abzugszylinders aus einem leichten
Kunststoffmaterial hergestellt werden kann, so dass ein niedriges
Massenträgheitsmoment erreichbar ist.
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Die
Hülse 13 besteht hierbei vorzugsweise aus einem
metallischen Material, wie Stahl oder auch Aluminium. Somit ist
trotz des für den Abzugszylinder verwendeten Kunststoffmaterials
im Fadenlaufbereich 11 eine sehr griffige und dennoch verschleißfeste
Oberfläche möglich. Prinzipiell ist es jedoch
auch möglich, dass die Plasmabeschichtung 12 direkt
auf den Grundkörper 14 der Abzugswalze 8 aufgebracht ist.
Dies ist prinzipiell auch möglich, wenn der Grundkörper 14 der
Abzugswalze 8 aus einem Kunststoffmaterial besteht, da
auf dieses eine Plasmabeschichtung aus verschiedenen Beschichtungswerkstoffen
aufbringbar ist. Im Gegensatz zu bekannten geriffelten oder anderweitig
profilierten Hülsen 13 des Standes der Technik
kann durch die erfindungsgemäße Abzugswalze 8 mit
einer Plasmabeschichtung dennoch ein sehr ruhiger Lauf der Andrückwalze 9 erzielt
werden.
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Eine
plasmabeschichtete Hülse 13 kann jedoch auch jeweils
im Fadenlaufbereich 11 einer maschinenlangen Abzugswelle 10 angeordnet
werden, um die einzelnen Abzugswalzen 8 zu bilden. Hierbei ist
besonders vorteilhaft, dass die einzelnen Abschnitte der Abzugswelle 10 jeweils
in bewährter Weise als glatte Abzugswellen ausgebildet
werden können, so dass diese einfach und kostengünstig herstellbar
sind. Da die Plasmabeschichtung 12 lediglich auf Hülsen 13 aufgebracht
ist, welche wiederum auf die glatte Abzugswelle 10 aufgesteckt
werden, kann auch hier kostengünstig eine friktionsstarke
und laufruhige Oberfläche der Abzugswalzen 8 bereit
gestellt werden.
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Besonders
vorteilhaft bei einer erfindungsgemäßen Abzugswalze 8 mit
einer Plasmabeschichtung 12 ist es, dass die Oberflächenrauhigkeit
der Plasmabeschichtung bedingt durch verschiedene Verfahrensparameter
stark variiert werden und somit im jeweiligen Anwendungsfall bzw.
verwendeten Gammaterial angepasst werden kann. So ist es beispielsweise
insbesondere bei einzeln angetriebenen Abzugszylindern auch möglich,
die Hülse 13 abnehmbar von dem Grundkörper 14 auszuführen,
so dass diese bei Verschleiß oder einem anderen Fasermaterial
schnell ausgetauscht werden kann. Ebenso ist eine Einstellung der
Eigenschaften der Plasmabeschichtung durch die Wahl des Beschichtungsmaterials
möglich. Ebenso kann die Plasmabeschichtung 12 auch
aus dem Grundmaterial der Abzugswalze 8 gebildet sein,
ohne dass ein zusätzliches Beschichtungsmaterial aufgebracht
ist. Die Abzugswalze 8 bzw. die Abzugswelle 10 kann
somit ebenfalls in einfacher Weise als glatte Abzugswelle 10 ausgeführt werden,
und lediglich in Teilbereichen durch eine Plasmabehandlung mit einer
reibungserhöhenden Oberfläche versehen sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der
Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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