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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Fadenstrangwickels
mit einem Gatter, in dem eine Vielzahl von Fadenspulen angeordnet
ist, einer Strangbildungseinrichtung zum Zusammenfassen von aus
dem Gatter abgezogenen Fäden zu
einem Fadenstrang und einer Wickeleinrichtung.
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Zum
Erzeugen von bestimmten textilen Vorprodukten werden Fäden zu Fadensträngen, die auch
als ”Rope” bezeichnet
werden, zusammengefasst. Diese Fadenstränge werden dann einer weiteren
Behandlung unterworfen, beispielsweise einem Färbeverfahren. Wenn ein Fadenstrang
eingefärbt wird,
dann ergibt sich ein anderes Erscheinungsbild, als wenn nebeneinander
angeordnete Fäden
gefärbt werden.
Ein Beispiel für
die Verwendung von Fadensträngen
ist das Indigo-Kabelfärbeverfahren
(Rope-Dyeing), bei
dem etwa 300 bis 500 Fäden
von einem Gat ter abgezogen und zu einem Fadenstrang oder Kabel zusammengeführt werden.
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Das
Rope-dyeing-Verfahren ist in BASF Technical Information ”Continuous
dyeing with indigo”,
September 1995, Seite 4, beschrieben.
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Der
Fadenstrang wird vor der Weiterverarbeitung aufgewickelt. Hierzu
wird ein so genannter Steigdockenwickler verwendet, bei dem eine
Wickelwalze in einem Wickelbett liegt, das durch zwei Wicklerwalzen
gebildet ist. Mindestens eine der Wicklerwalzen ist angetrieben
und überträgt durch
Reibung die Antriebsleistung auf die Wickelwalze und den sich darauf
bildenden Fadenstrangwickel. Die Achse der Wickelwalze ist seitlich
in vertikalen Gleitschienen geführt.
Mit zunehmendem Durchmesser der Wickelwalze bzw. des Fadenstrangwickels
steigt die Wickelwalze in den Gleitschienen hoch.
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Der
Fadenstrang wird nach Art einer Kreuzspulenwicklung auf die Wickelwalze
aufgewickelt, d. h. man verwendet eine Verlegeeinrichtung, die den Fadenstrang
während
der Rotation der Wickelwalze parallel zur Achse der Wickelwalze
verlagert. Um einen stabilen Aufbau des Fadenstrangwickels zu erreichen,
sind dabei relativ hohe Verlagerungsgeschwindigkeiten notwendig.
Ein stabiler Wickelaufbau ist entscheidend vom Kreuzungswinkel und
dem Verhältnis
zwischen Umfangsgeschwindigkeit und Verlagerungsgeschwindigkeit
abhängig.
Um ein Herunterfallen von Windungen des Fadenstrangs an den axialen
Enden des Fadenstrangwickels zu vermeiden, sind an den axialen Enden
des Fadenstrangwickels extrem schnelle Umkehrbewegungen der Verlegeeinrichtung
erforderlich.
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Durch
das permanente Beschleunigen und Abbremsen der Verlegeeinrichtung
wirken auf die Verlegeeinrichtung enorme dynamische Kräfte, die die
Produktionsgeschwindigkeit limitieren. Ein derartiger Steigdockenwickler ist
für eine
Produktionsgeschwindigkeit von in der Regel maximal 500 m/min ausgelegt.
In einer normalen Produktion wird er aber in der Regel nur mit einer
Geschwindigkeit von 300–350
m/min betrieben.
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Ein
zusätzliches
Problem liegt darin, dass durch die changierende Verlegung des Fadenstranges
wechselnde Auflagepunkte des Fadenstrangwickels auf den Wicklerwalzen
entstehen. Dieser permanente Wechsel erzeugt Vibrationen und Schwingungen,
die die Produktionsgeschwindigkeit ebenfalls negativ beeinflussen.
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DE 832 651 B beschreibt
eine Vorrichtung zum fortlaufenden Aufwickeln von Fadenkabeln, die eine
mit Bordscheiben versehene Spule oder Trommel aufweist. Die Fadenkabel,
die auch als Fadenstrang bezeichnet werden, werden mittels eines Changierpendels
geführt.
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DE 40 00 494 A1 beschreibt
eine Fachspulmaschine, bei der zwei oder mehr Fäden von zwei oder mehr Spulen
abgezogen werden und an einer Sammelstelle zu einem Strang zusammengefasst werden.
Anschließend
werden sie über
eine Traversiereinrichtung auf eine Kreuzspule aufgewickelt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Produktionsgeschwindigkeit
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass die Wickeleinrichtung einen Zettelbaum mit Seitenscheiben aufweist,
wobei dem Zettelbaum benachbart eine Traversiereinrich tung mit einer
Strangführung
angeordnet ist, durch die der Fadenstrang geführt ist.
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Mit
einer derartigen Ausgestaltung der Vorrichtung kann man Produktionsgeschwindigkeiten
erzielen, die mindestens doppelt so groß sind wie die Produktionsgeschwindigkeit
eines Steigdockenwicklers. Ein Zettelbaum kann in der Regel mit
einer Geschwindigkeit von 1000–1500
m/min betrieben werden, wenn man Fäden aus einem Gatter nebeneinander
liegend direkt aufwickelt. Mit dieser Geschwindigkeit kann auch
der Fadenstrang aufgewickelt werden. Da der Zettelbaum Seitenscheiben
aufweist, kann man eine Traversiereinrichtung mit einer Strangführung verwenden,
die relativ langsam bewegt werden kann und damit auch relativ kleine
seitliche Kräfte
auf den Fadenstrang ausübt.
Insbesondere entfällt
die Notwendigkeit einer schnellen Bewegungsumkehr der Strangführung an
den axialen Enden des Zettelbaums. Dadurch werden die dynamischen
Kräfte
klein gehalten, was sich günstig
auf die Produktionsgeschwindigkeit und auch auf die Lebensdauer
der Wickeleinrichtung auswirkt.
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Vorzugsweise
steht der Zettelbaum in formschlüssigem
Eingriff mit einem Drehantrieb. Die Antriebsleistung des Drehantriebs
kann also unmittelbar auf den Zettelbaum übertragen werden, also auf
eine Welle, auf der sich dann der Fadenstrangwickel bildet. Bei
einem formschlüssigen
Eingriff lassen sich kontrolliert große Drehmomente übertragen.
Damit lassen sich auch hohe Wickelgeschwindigkeiten erzielen, was
bei einer reibschlüssigen Übertragung von
Antriebskräften
mit gewissen Unsicherheiten verbunden ist.
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Der
Zettelbaum ist vorzugsweise im Bereich seiner Rotationsachse festgehalten.
Die Wickeleinrichtung ist also als Zentrumswickler ausgebildet.
Dadurch entfällt
die Auflage des Fadenstrangwickels auf wechselnden Auflagepunkten.
Dies führt
zu einer starken Beruhigung des Zettelbaums beim Wickeln. Dies wiederum
wirkt sich positiv auf die Wickelgeschwindigkeit aus, so dass höhere Wickelgeschwindigkeiten
erzielt werden können.
Darüber
hinaus steigt die Lebenserwartung der Vorrichtung.
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Auch
ist bevorzugt, dass der Zettelbaum schlupffrei mit einer Bremseinrichtung
verbunden ist. Die Bremseinrichtung kann dann unmittelbar auf den Zettelbaum
wirken und somit hohe Bremskräfte übertragen.
Auch ein Zettelbaum mit einem nahezu fertig gestellten Fadenstrangwickel
und einer entsprechend großen
Masse kann dann in einer relativ kurzen Zeit abgebremst werden.
Dies hat Vorteile, wenn ein Fadenbruch auftritt. Man kann den Zettelbaum dann
so schnell abbremsen, dass der unterbrochene Faden noch nicht in
dem Fadenstrangwickel aufgenommen worden ist. Der Faden kann dann
wieder angeknotet werden und die Produktion kann fortgesetzt werden.
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Vorzugsweise
weist die Traversiereinrichtung eine Antriebssteuerung auf, die
die Strangführung
pro Umdrehung des Zettelbaums um maximal das Fünffache der Dicke des Fadenstrangs
parallel zur Achse des Zettelbaums verlagert. Im Grunde reicht es
aus, wenn die Fadenführung
pro Umdrehung des Zettelbaums um eine Dicke des Fadenstrangs verlagert
wird. In diesem Fall werden die einzelnen Windungen des Fadenstrangs
auf dem Zettelbaum nebeneinander abgelegt. Eine etwas größere Traversiergeschwindigkeit
schadet allerdings nicht. Es ist jedoch zweckmäßig, die Traversiergeschwindigkeit
relativ niedrig zu halten.
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Vorzugsweise
weist der Zettelbaum eine Durchmessererfassungseinrichtung auf,
die mit einem Rotationsantrieb verbunden ist. Die Durchmessererfassungseinrichtung
erfasst den Durchmesser des sich auf dem Zettelbaum bildenden Fadenstrangwickels.
Dieser Durchmesser ist entscheidend für die Geschwindigkeit, mit
der der Fadenstrang auf den Zettelbaum bzw. den sich darauf bildenden
Fadenstrangwickel gezogen wird. Da diese Geschwindigkeit konstant
gehalten werden soll, kann man die Durchmessererfassungseinrichtung
mit dem Rotationsantrieb koppeln, um auf einfache Weise dafür zu sorgen,
dass die Umfangsgeschwindigkeit des Fadenstrangwickels konstant
bleibt.
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Bevorzugterweise
ist mindestens eine Anpresswalze vorgesehen, die mit einem vorbestimmten
Druck am Umfang des sich auf dem Zettelbaum bildenden Fadenstrangwickels
zur Anlage bringbar ist. Die Anpresswalze, es können auch mehrere Anpresswalzen
oder -rollen vorgesehen sein, sorgt dafür, dass der Fadenstrang mit
einer gewissen Spannung auf den Fadenstrangwickel aufgewickelt wird, ohne
dass die einzelnen Fäden
im Fadenstrang übermäßig stark
belastet werden, wie das bei der Verwendung einer Trompete oder ”trumpet
unit” der
Fall wäre.
Darüber
hinaus wird der Fadenstrangwickel vergleichmäßigt. Der Fadenstrangwickel
weist eine gewisse Nachgiebigkeit an seinem äußeren Umfang auf, so dass die
Anpresswalze den aktuell aufgewickelten Fadenstrang in die Oberfläche etwas
eindrücken
kann und damit einen gleichmäßigen Wickeldruck
aufbauen kann.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass der Wickeleinrichtung eine Fadenstrang-Bremseinrichtung
vorgeschaltet ist. Mit der Fadenstrang-Bremseinrichtung kann man
eine gewisse Spannung in dem Fadenstrang erzeugen, die dann in den
Fadenstrangwickel eingewickelt wird.
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Vorzugsweise
ist ein Wickelbereich der Wickeleinrichtung eingekapselt. Dies hat
zwei Vorteile. Zum Einen wird vermieden, dass die Umgebung der Wickeleinrichtung
in größerem Umfang
verschmutzt wird durch Partikel, die beim Wickeln von dem Fadenstrang
abgeschleudert werden. Zum Anderen kann man auch verhindern, dass
Verschmutzungen von außen
in den Fadenstrangwickel eingetragen werden.
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Vorzugsweise
ist neben einem ersten Fadenpfad, der durch die Strangbildungseinrichtung
geführt
ist, ein zweiter Fadenpfad vorgesehen, der die Strangbildungseinrichtung
und die Strangführung umgeht,
wobei die Fäden
vom Gatter zum Zettelbaum wahlweise durch den ersten Fadenpfad oder den
zweiten Fadenpfad führbar
sind. Damit ergibt sich eine Kombinationseinrichtung, d. h. die
Fäden aus
dem Gatter können
entweder in Form eines Fadenstrangs oder mit paralleler Fadenführung aufgewickelt
werden. Für
das Aufwickeln einer Fadenschar mit paralleler Fadenführung ist
der Zettelbaum ebenfalls geeignet.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Fadenstrangwickels,
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2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung,
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3 eine
Seitenansicht einer Wickeleinrichtung und
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4 eine
Draufsicht auf die Wickeleinrichtung.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Fadenstrangwickels
aus einem Fadenstrang.
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Die
Vorrichtung 1 weist ein Gatter 3 auf, in dem eine
Vielzahl von Spulen 4 angeordnet ist. Aus jeder Spule kann
ein Faden abgezogen werden. Die Spulen sind beidseitig einer Mittelebene
angeordnet, so dass zwei Fadenscharen 6, 7 aus
dem Gatter 3 abgezogen werden. Beispielsweise kann man
größenordnungsmäßig 300–500 Fäden aus
dem Gatter 3 abziehen, wenn eine entsprechende Anzahl von Spulen 4 vorhanden
ist.
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Die
beiden Teil-Fadenscharen 6, 7 werden zu einer
Fadenschar 8 zusammengefasst und durchlaufen eine Vorbereitungseinrichtung 9,
in der die Fadenschar 8 beispielsweise abgesaugt werden
kann. Eine derartige Vorbereitungseinrichtung 9 ist optional.
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Die
Fadenschar 8 durchläuft
danach ein Geleseriet 10. Auch dieses Geleseriet 10 ist
optional, d. h. es kann weggelassen werden.
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Die
Fadenschar 8 wird dann zu einer Umlenkeinrichtung 11 geführt, die
im Bereich einer Zettelmaschine 12 angeordnet ist, die
im Zusammenhang mit den 3 und 4 näher erläutert ist.
Die Umlenkeinrichtung 11 weist beispielsweise eine Umlenkrolle 13 zum
Umlenken der Fadenschar 8 auf. Die Fadenschar 8 wird
dann zu einer Strangbildungseinrichtung 14 zurückgeführt, die
aus der Fadenschar 8 den Fadenstrang 2 bildet,
indem sie die Fadenschar 8 seitlich zusammenfasst. Der
Fadenstrang 2 wird wiederum der Zetteleinrichtung 12 zugeführt.
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In
der Zetteleinrichtung 12 ist ein Zettelbaum 15 angeordnet,
d. h. eine mechanisch stabile Welle, die an ihren beiden axialen
Enden mit Seitenscheiben 16, 17 versehen ist.
Der Zettelbaum 15 ist im Bereich seiner Achse 18 gelagert
und steht mit einem nur schematisch dargestellten Antriebsmotor 19 in formschlüssiger Verbindung,
d. h. die Leistung des Antriebsmotors 19 wird schlupffrei
auf den Zettelbaum 15 übertragen.
Die Zetteleinrichtung 12 ist als Zentrumswickler ausgebildet.
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Auf
dem Zettelbaum 15 bildet sich ein nur in 3 dargestellter
Fadenstrangwickel 20. Hierzu wird der Fadenstrang 2 durch
eine Strangführung 21 einer
Traversiereinrichtung 22 geführt, die in 4 durch
einen Doppelpfeil symbolisiert ist. Nach dem Durchlaufen der Strangführung 21 wird
der Fadenstrang 2 noch über
eine Umlenkrolle 23 geleitet, bevor er auf dem Zettelbaum 15 oder
dem sich darauf bildenden Fadenstrangwickel 20 aufgewickelt
wird.
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Die
Traversiereinrichtung weist eine Führung 24 auf, auf
der die Strangführung 21 parallel
zur Achse des Zettelbaums 15 bewegbar ist. Eine nicht näher dargestellte
Antriebssteuerung sorgt dafür,
dass die Strangführung 21 pro
Umdrehung des Zettelbaums 15 um maximal das Fünffache
der Dicke des Fadenstrangs 2 parallel zur Achse 18 des
Zettelbaums 5 verlagert wird. In den meisten Fällen wird die
Antriebssteuerung sogar dafür
sorgen, dass die Strangführung 21 pro
Umdrehung des Wickelbaums 15 nur um die Dicke des Fadenstrangs 2 verlagert wird.
Möglich
ist auch ein seitlicher Versatz um das 2-, 3- oder 4-fache der Dicke
des Fadenstrangs 2.
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Die
Dicke lässt
sich beispielsweise durch den Strangführer 21 einstellen,
der hierzu als Öse ausgebildet
ist, durch die der Fadenstrang 2 geführt wird. Der Innendurchmesser
der Strangführung 21 kann
dann als Maß für die Dicke
des Fadenstrangs 2 verwendet werden. Alternativ dazu kann
man die Dicke des Fadenstrangs 2, also seine Erstreckung
parallel zur Achse 18, auch mit einer nicht näher dargestellten
Messeinrichtung ermitteln. Man kann den Fadenstrang 2 auch
unter die beim Aufwickeln herrschende Spannung setzen und dann die
Dicke des Fadenstranges von Hand messen, wobei hierzu in der Regel
eine Messung pro Fadenstrangwickel ausreichen kann, wenn sich die
Wickelbedingungen nicht wesentlich ändern.
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Der
Strangführer 21 kann
also beim Aufwickeln des Fadenstrangs 2 relativ langsam
parallel zur Achse 18 des Zettelbaums 15 bewegt
werden. Sobald der Fadenstrang 2 eine der Seitenscheiben 16, 17 erreicht,
wird die Bewegungsrichtung des Strangführers 21 umgedreht.
Diese Richtungsänderung kann
aber ebenfalls mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit
erfolgen, so dass die dynamischen Kräfte, die auf die Strangführung 21 und
damit auf den Fadenstrang 2 wirken, relativ klein bleiben können.
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In 3 ist
schematisch eine Anpresswalze 25 eingezeichnet, die mit
einer vorbestimmten Kraft, die durch einen Pfeil 26 dargestellt
sein soll, am Umfang des Fadenstrangwickels 20 anliegt.
Die Anpresswalze 25 sorgt dafür, dass der Fadenstrang 2 mit
einer gewissen Spannung auf den Fadenstrangwickel 20 aufgewickelt
wird, ohne dass die den Fadenstrang 2 bildenden Fäden übermäßig stark
belastet werden. Die Fäden
des Fadenstrangs 2 erhalten damit eine gewisse Spannungsreserve,
d. h. man kann ein Überdehnen
der Fäden
vermeiden.
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Man
kann die Anpresswalze auch verwenden, um den aktuellen Durchmesser
des Fadenstrangwickels 20 zu ermitteln. Dieser Durchmesser wird
dann an den Antriebsmotor 19 zurückgemeldet, der daraufhin so
gesteuert wird, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Fadenstrangwickels 20 konstant bleibt.
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Anstelle
der Anpresswalze 25 könnte
man natürlich
auch einen anderen Sensor für
die Durchmessererfassung verwenden, beispielsweise einen Laser-Sensor,
der die Position des Umfangs des Fadenstrangwickels 20 kontinuierlich
oder zeitdiskret abtastet.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu der Verwendung einer Anpresswalze kann man auch eine Fadenstrangbremse 27 verwenden,
die der als Zetteleinrichtung 12 ausgebildeten Wickeleinrichtung
vorgeschaltet ist. Mit der Fadenstrangbremse 27 kann man
eine gewisse Spannung im Fadenstrang 2 erzeugen, die dann
in den Fadenstrangwickel 20 eingewickelt wird.
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Der
Zettelbaum 15 ist schlupffrei mit einer Bremseinrichtung 28 verbunden.
Die Bremseinrichtung 28 ist hier ebenfalls nur schematisch
dargestellt. Dadurch, dass die Bremseinrichtung 28 schlupffrei auf
den Zettelbaum 15 wirken kann, lassen sich hohe Bremskräfte erzeugen,
die zu einem sehr schnellen Abbremsen des Zettelbaums 15 im
Fall eines Fehlers führen.
Beispielsweise kann man den Zettelbaum 15 so schnell abbremsen,
dass bei Auftreten eines Fadenbruchs im Gatter 3 das gerissene
Fadenende noch nicht die Strangbildungseinrichtung 14 durchlaufen
hat, wenn der Zettelbaum 15 zum Stillstand gekommen ist.
Dementsprechend ist es möglich,
den Faden wieder anzuknoten.
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Die
Zetteleinrichtung 12 kann, wie dies insbesondere aus 3 zu
erkennen ist, ein Gehäuse aufweisen,
das den Wickelbereich, also den Zettelbaum 15, umschließt. Aus
Gründen
der Übersicht sind
in 4 die entsprechenden Gehäuseteile entfernt worden. Notwendig
ist lediglich eine Öffnung
in dem Gehäuse,
durch die die Fadenschar 2 auf den Zettelbaum 15 bzw.
den sich darauf bildenden Fadenscharwickel 20 geführt werden
kann. Eine derartige Kapsel oder ein derartiges Gehäuse verhindert einerseits,
dass Schmutz von außen
in den Fadenscharwickel 20 eingewickelt wird. Sie verhindert auch,
dass Staub, der beim Wickeln der Fadenschar 2 entsteht,
in die Umgebung entweicht und sich dort verteilt.
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In 1 ist
ein erster Fadenpfad eingezeichnet, der durch die Strangbildungseinrichtung 14 und den
Strangführer 21 läuft. In
nicht näher
dargestellter Weise kann die Vorrichtung 1 auch mit einem
zweiten Fadenpfad betrieben werden, bei dem die Fadenschar 8 unmittelbar
zum Zettelbaum 15 geführt
wird. In diesem Fall arbeitet die Zettelvorrichtung 12 in
herkömmlicher
Weise zum Aufwickeln einer Fadenschar 8 aus parallel zu
einer Ebene zugeführten
Fäden.