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Die Erfindung betrifft einen Vorverdichter zum Glätten bzw. Kompaktieren eines Faserbandes in einer Wickelmaschine, eine Wickelmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Wickelmaschine.
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Die heute übliche Speisung von Flachkämmmaschinen erfolgt durch Wattewickel, die zuvor in Wickelmaschinen aus einzelnen Bändern erzeugt wurden. Dazu erhält die Wickelmaschine die Vorlage in Bandform von mindestens einer Strecke, wobei die Vorlage in runden oder rechteckigen Behältern zwischengespeichert wird. Die Wickelmaschine besteht üblicherweise aus einer Wickeleinheit mit mindestens zwei Wickelwalzen, auf oder in denen der Wattewickel gebildet wird. Der Wickeleinheit vorgelagert sind in der Regel mindestens ein Paar Druckwalzen, die die Bänder doublieren und/oder verstrecken. Vor den Druckwalzen ist ein Einlaufbereich angeordnet, indem eine weitere Verdichtungseinheit oder ein Glätter angeordnet sein kann. Diese Verdichtungseinheit besteht in der Regel aus zwei oder drei parallel und in einer gleichen Höhe angeordneter Stege, die quer zur Laufrichtung des Bandes durch ihr Eigengewicht die Fasern des Bandes vergleichmäßigen. Die Verdichtungseinheit wird üblicherweise nur hinsichtlich ihrer Ausrichtung im Einlaufbereich geführt. Sie kann mit einem Handgriff demontiert werden.
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Die Qualität des erzeugten Wickels ist mitentscheidend für die Produktivität der nachfolgenden Kämmmaschine. Eine hohe Gleichmäßigkeit, geringe Haarigkeit und ein gutes Abrollverhalten zeichnen einen guten Wickel aus, damit die Kämmmaschine mit einem geringeren Kämmlingsprozentsatz, einer verbesserten Kammzugqualität und mit möglichst geringem Stillstand läuft. Diese Merkmale können nicht erreicht werden, wenn beim Wickelvorgang durch mitgeführte Luft bei zu hohen Wickelgeschwindigkeiten große Blasen auftreten. Der Wickel wird ungleichmäßig und teilweise sogar unbrauchbar. Die Blasenbildung lässt sich durch einen höheren Druck der Wickelwalzen reduzieren, wodurch sich gleichzeitig das Abrollverhalten des Wickels reduziert. Alternativ lässt sich die Blasenbildung auch durch eine geringere Wickelgeschwindigkeit vermeiden, wodurch aber die Produktivität leidet. Überraschend wurde festgestellt, dass ein modifizierter Glätter bzw. Verdichtungseinheit einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Wattewickel hat, ohne dass die Wickelgeschwindigkeit reduziert werden muss.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Vorverdichter für eine Wickelmaschine zu schaffen, mit der ein qualitativ hochwertiger Wickel erzeugt wird. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Wickelmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Wickelmaschine zu schaffen, mit der bzw. dem ein qualitativ hochwertiger Wickel erzeugt werden kann.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Lehre nach Anspruch 1, 17 und 18; weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst der Vorverdichter zum Glätten bzw. Kompaktieren eines Faserbandes in einer Wickelmaschine eine einstellbare Umlenkung oder Kompaktierung.
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Mit den Merkmalen der Erfindung ist es möglich, mit einer auf die Faserqualität einstellbaren Umlenkung oder Kompaktierung des Faserbandes im Vorverdichter das Faserband so zu glätten, dass sich die Blasenbildung verringert. Der Druck auf die Wickelwalzen kann konstant bleiben oder sogar reduziert werden, so dass mit einer konstanten oder höheren Geschwindigkeit der Wickel erzeugt werden kann. Der Wickel wird dadurch gleichmäßiger mit einer geringeren Haarigkeit, wodurch das Abrollverhalten in der Kämmmaschine verbessert wird.
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Die einstellbare Umlenkung oder Kompaktierung umfasst nach einer ersten Ausführungsform mindestens einen oberen und mindestens einen unteren Steg, die versetzt zueinander angeordnet sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Umlenkung durch eine obere und eine untere Reihe von Stegen, die versetzt zueinander angeordnet sind. Jede Reihe von Stegen umfasst dabei mindestens zwei einzelne Stege. Dabei sind die Reihen von Stegen in horizontaler und vertikaler Richtung zueinander einstellbar. Es ist damit die gesamte obere Reihe an Stegen und die gesamte untere Reihe an Stegen zueinander einstellbar. Die Einstellbarkeit betrifft den horizontalen Abstand zu einander, so dass die Stegreihen näher aufeinander zu rücken und damit die Umlenkung des Faserbandes vergrößert wird. Die Einstellbarkeit betrifft aber auch den vertikalen Abstand zueinander, wodurch die Stege mehr ineinander verzahnen und auch dadurch eine höhere Umlenkung des Faserbandes erzielt wird.
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Die einstellbare Umlenkung oder Kompaktierung umfasst nicht nur die Einstellbarkeit einzelner Stege oder ganzer Stegreihen im Vorverdichter, sondern auch die Modifikation des Vorverdichters hinsichtlich der Anzahl der Stege. Weiterhin umfasst die einstellbare Umlenkung oder Kompaktierung auch den Austausch von Baugruppen des Vorverdichters, in dem beispielsweise das gesamte obere Element mit einer vorgegebenen Anzahl von fest eingestellten Stegen gegen ein oberes Element mit einer modifizierten Umlenkung oder Kompaktierung in Abhängigkeit der zu verarbeitenden Fasern ausgetauscht wird.
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Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, indem jeder Steg einzeln in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar ist. Damit kann eine in Materialflussrichtung zunehmende Umlenkung des Faserbandes in dem Vorverdichter eingestellt werden.
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Je nach Faserqualität kann es sinnvoll sein, dass die Stege in horizontaler und vertikaler Richtung zueinander variierende Abstände aufweisen. Die Umlenkung in Materialflussrichtung durch den Vorverdichter kann erst zunehmen, dann abnehmen und dann wieder zunehmen. Dies kann durch das Einfügen oder der Entnahme von zusätzlichen Stegen erfolgen, oder durch die unterschiedliche Einstellung der Stege in der Tiefe oder zueinander.
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Die Einstellung der Stege kann manuell am Vorverdichter vorgenommen werden, in dem die Stege einzeln oder in Reihe beispielsweise entlang einer Kulisse geführt und befestigbar sind. Hierzu dienen für die horizontale oder vertikale Einstellung die üblichen Maschinenelemente. Die Einstellbarkeit kann entsprechend einer groben Einteilung von Faserqualitäten mit einer Markierung am Vorverdichter versehen sein.
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Die Einstellung der Stege kann auch automatisch oder halbautomatisch erfolgen. Bei einer automatischen Einstellbarkeit der Stege durch motorische, hydraulische oder pneumatische Antriebselemente kann ein Abgleich mittels einer Steuerung oder Regelung mit den Wickelwalzen erfolgen, indem beispielsweise bei einer größeren Einstechtiefe oder Verzahnung der Stege zueinander der Druck auf die Wickelwalzen reduziert wird. Weiterhin ist eine Einstellbarkeit des Umschlingungswinkels oder Kompression innerhalb des Vorverdichters möglich, die mit der Einstellung des Wickeldruckes der Wickelwalzen korrespondiert, und über optische Sensoren die Blasenbildung überwacht und darauf reagiert.
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Eine halbautomatische Einstellbarkeit kann über das Display der Wickelmaschine erfolgen, indem beispielsweise der Vorverdichter auf eine vorgegebene Faserqualität eingestellt wird.
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In vorteilhafter Ausführungsform weisen die Stirnseiten der Stege, die das Faserband umlenken, eine gerundete Kontur auf. Diese Kontur hat sich für empfindliche Fasern, wie beispielsweise Baumwolle, als vorteilhaft herausgestellt.
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Für robuste Chemiefasern können die Stirnseiten der Stege, die das Faserband umlenken, mindestens eine scharfe Kante aufweisen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich heraus gestellt, wenn die Stege als runde Zylinder ausgebildet sind. Es ergibt sich eine sehr schonende Umlenkung der Fasern, bei der die Fasern im Wesentlichen nur geglättet werden. Für das Anfahren der Wickelmaschine können sich die Stege mit drehen, so dass der Widerstand auf das Faserband sehr gering wird. Erst wenn einige Lagen Faserband auf der Wickelhülse aufgewickelt wurden, kann über ein Feststellen der runden Zylinder der Widerstand erhöht werden, so dass die Wechselwirkung zwischen der Umlenkung bzw. Kompaktierung des Faserbandes im Vorverdichter und dem Druck auf die Wickelwalzen zum Tragen kommt, um bei hohen Wickelgeschwindigkeiten die Blasenbildung zu vermeiden.
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Eine besonders vorteilhafte Glättung und Ausrichtung der Fasern ist dadurch zu erreichen, indem die Stege mit oder gegen die Materialflussrichtung drehbar ausgebildet sind. Hierzu sind die Stege bzw. runden Zylinder antreibbar gestaltet.
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Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, in dem mindestens ein Steg des Vorverdichters eine in Richtung des Faserbandes gekrümmte Kontur aufweist. Der Steg kann konvex gekrümmt oder geformt sein, so dass in der Mitte der Warenbahn bzw. des Faserbandes der Abstand des Steges geringer ist, als an den Seiten. Damit kann das Material des Faserbandes zum Teil an die Seiten gedrückt werden, um eine optimale Vorlage des Fasermaterials für die Wickelhülse zu bekommen, wodurch eine über die Breite der Wickelhülse nahezu konstante Wickelhärte erreicht wird.
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Bei einem alternativen Vorverdichter erfolgt eine Kompaktierung durch zwei umlaufende Riemen, zwischen denen das Faserband verdichtet wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auch ein sehr dünnes Faserband bei der Kompaktierung sicher geführt wird.
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In vorteilhafter Ausführungsform sind die Riemen in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Damit kann das Faserband trichterförmig zwischen die zwei Riemen einlaufen und kontinuierlich verdichtet werden.
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Entsprechend den vorherigen Ausführungsformen sind die Riemen separat antreibbar und/oder in der Anpresskraft zueinander einstellbar, so dass mit der Kompaktierung ein geringer Verzug eingestellt werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Kompaktierung durch eine Walze und einen um die Walze umlaufenden Riemen, zwischen denen das Faserband verdichtet wird. Diese Ausführungsform lässt sich platzsparend auf kürzestem Bauraum in die Wickelmaschine integrieren, wobei gleichzeitig das Faserband geführt wird.
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Dadurch, dass der Antrieb für die Walze und den Riemen separat einstellbar sind, kann das Faserband in geringem Umfang verzogen werden. Über eine Einstellbarkeit der Spannung zwischen der Walze und dem Riemen ist der Anpressdruckes auf das Faserband einstellbar.
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Ebenso ist der Umschlingungswinkel des Faserbandes um die Walze einstellbar, indem die Umlenkrollen des Riemens aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.
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Eine weitere Ausführungsform für eine Kompaktierung des Faserbandes wird durch ein Kompaktierblech erreicht, das mit Vorspannung auf das Faserband drückt. Die Vorspannung kann durch geeignete Auswahl des Materials, beispielsweise ein Federblech, erreicht werden, und/oder durch eine Vorbiegung eines Bleches, das damit auf das Faserband drückt.
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Dadurch, dass das Kompaktierblech in der Vorspannung und/oder in der Höhe zum Faserband einstellbar ist, kann die Kompaktierkraft variiert werden. Bei geringer Kraft oder flacher Auflage des Kompaktierbleches auf das Faserband wird dieses nur an der Oberfläche geglättet. Wird die Vorspannung erhöht und/oder das Kompaktierblech so eingestellt, dass eine vordere Kante über das Faserband gleitet, wird eine deutliche Verdichtung und Vergleichmäßigung des Faserbandes erreicht.
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Die erfindungsgemäße Wickelmaschine zum Wickeln von Faserbändern, mit einer Wickeleinheit, auf oder in der der Wickel gebildet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Einlaufbereich angeordnet ist. Je nach Ausführungsform und Verwendung von beispielsweise zwei Vorverdichtern im Einlaufbereich der Wickelmaschine kann auf die Druckwalzen und/oder das vorgeschaltete Streckwerk verzichtet werden, wodurch sich die Baulänge der Wickelmaschine deutlich verringert, die steuerungstechnische Komplexität abnimmt und die Wickelmaschine deutlich preiswerter wird. Dabei kann ein erster Vorverdichter die Fasern glätten und ein zweiter Vorverdichter die Fasern kompaktieren.
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Das Verfahren zum Betreiben einer Wickelmaschine zum Wickeln von Faserbändern umfasst mindestens eine Wickeleinheit, auf oder in der der Wickel gebildet wird, wobei im Einlaufbereich der Wickelmaschine ein Vorverdichter zum Glätten bzw. Kompaktieren des Faserbandes angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Umlenkung und/oder der Kompaktierung des Faserbandes im Vorverdichter mit dem Wickeldruck und/oder mit der Wickelgeschwindigkeit und/oder mit der Anspannung der Wickelwalzen und/oder mit der Anspannung der Druckwalzen variierbar ist.
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Damit kann in Abhängigkeit von der Umlenkung der Wickeldruck geändert werden, um bei konstant hoher Wickelgeschwindigkeit die Blasenbildung zu verringern. So hat sich herausgestellt, dass mit einer beispielsweise tieferen Einstechtiefe der Stege, also einer tieferen Verzahnung bzw. größeren Umlenkung des Faserbandes im Vorverdichter, die Blasenbildung bei gleichzeitig geringerem Wickeldruck reduziert werden konnte. Als Wickeldruck wird dabei der Druck bezeichnet, der von außen – beispielsweise durch die Wickelwalzen oder einen umlaufenden Riemen – auf den zu bildenden Wickel während des Aufwickelns wirkt. Der Wickeldruck kann durch seitlich angeordnete, nicht dargestellte Zylinder erzeugt werden, die die Wickelhülse gegen die Wickelwalzen ziehen bzw. drücken. Da unter anderem mitgeschleppte Luft für die Blasenbildung verantwortlich ist, wurde nach dem Stand der Technik mit erhöhtem Wickeldruck gefahren. Ein erhöhter Wickeldruck macht den Wickel insgesamt härter, wodurch sich das Aufspringverhalten reduziert, erschwert aber das Abrollverhalten des Wickels, was sich in der nachfolgenden Kämmmaschine negativ bemerkbar macht. Eine größere Umlenkung des Faserbandes im Vorverdichter wirkt sich dabei positiv auf die Haarigkeit des Wickels aus, was sich darin zeigt, dass bei einem optimalen Wickel fast kein Widerstand gegen Abwickeln feststellbar ist.
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Weiterhin ist es möglich, über eine vergrößerte Umlenkung innerhalb des Vorverdichters mit einer höheren Wickelgeschwindigkeit zu fahren, da im Vorverdichter das Faserband geglättet und/oder komprimiert wird, was sich ebenfalls positiv auf die störende Blasenbildung auswirkt.
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Als Anspannung der Wickelwalzen wird die Geschwindigkeitsdifferenz oder Drehzahldifferenz bezeichnet, mit der die Wickelwalzen betrieben werden. Damit kann ein Verzug auf das Faserband eingestellt werden, der Einfluss auf die Haarigkeit des Wickels über den Wickeldurchmesser nimmt. Die Haarigkeit zwischen dem inneren und äußeren Wickel kann damit beeinflusst werden. Weiterhin kann die Faltenbildung über die Änderung der Anspannung beeinflusst werden, so dass der abgerollte Wickel keine Querrillen mehr aufweist. Eine stärkere Glättung des Faserbandes durch den Vorverdichter hat in Kombination mit einer Erhöhung der Anspannung der Wickelwalzen beispielsweise mit steigendem Wickeldurchmesser den Effekt, dass die Haarigkeit des Wickels über den Wickeldurchmesser konstant gehalten werden kann und keine Querrillen vorhanden sind. Je nach Faserqualität kann die Anspannung bzw. der Verzug negativ oder auch positiv sein.
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Den gleichen Effekt hat die Änderung der Anspannung der Druckwalzen, bei denen ebenfalls die über die Geschwindigkeits- oder Drehzahldifferenz zwischen den Druckwalzen der Verzug auf das Faserband eingestellt werden kann. Auch hiermit kann die Haarigkeit über den Durchmesser des Wickels beeinflusst und die Faltenbildung verringert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Vorverdichter zumindest teilweise austauschbar innerhalb des Einlaufbereiches angeordnet sein. Je nach Faserqualität können unterschiedliche voreingestellte obere Elemente des Vorverdichters durch das Bedienpersonal ausgetauscht werden. Damit ist natürlich nur eine geringe Flexibilität hinsichtlich der einstellbaren Parameter an der Wickelmaschine gegeben, was andererseits den Vorteil hat, den Vorverdichter in dieser Ausführungsform als sehr preiswerte Nachrüstlösung anbieten zu können.
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Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, indem der Vorverdichter einstellbare oder austauschbare Elemente zum Umlenken oder Verdichten des Faserbandes aufweist. Diese können damit gezielt in Abhängigkeit von der Faserqualität mit dem Wickeldruck und/oder der Wickelgeschwindigkeit eingestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer möglicher schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Schnittdarstellung einer Wickelmaschine;
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2: in schematischer Darstellung einen Vorverdichter nach dem Stand der Technik;
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3: in schematischer Darstellung einen ersten erfindungsgemäßen Vorverdichter;
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4: in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines Vorverdichters;
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5: in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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6: in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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7: in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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8: in schematischer Darstellung unterschiedliche Profilformen des Vorverdichters;
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9: in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform eines Vorverdichters;
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10a–c: in schematischer Darstellung eine siebte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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11: in schematischer Darstellung eine achte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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12: in schematischer Darstellung eine neunte Ausführungsform eines Vorverdichters;
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13: in schematischer Darstellung eine zehnte Ausführungsform eines Vorverdichters.
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In 1 ist eine Wickelmaschine 1 dargestellt, wie sie beispielsweise in der Kämmereivorbereitung in der Textilindustrie verwendet wird. Mehrere Faserbänder 3, die aus natürlichen oder synthetischen Fasern bestehen können, werden über Kannen der Wickelmaschine 1 zugeführt und in einem nicht dargestellten Streckwerk vergleichmäßigt. Die Faserbänder 3 werden weiter über einen Einlaufbereich 2 zu mehreren Druckwalzen 4a–4c geleitet, die die Faserbänder 3 in den Einzugsbereich zwischen zwei Wickelwalzen 5a, 5b und einer Wickelhülse 6 zur Herstellung eines Wattewickels leiten. Im oder am Einlaufbereich 2 ist der Vorverdichter 8 angeordnet, der das Faserband 3 vergleichmäßigt. Der Wickeldruck kann durch zwei seitlich angeordnete, nicht dargestellte Zylinder erzeugt werden, die die Wickelhülse 6 gegen die Wickelwalzen 5a, 5b ziehen bzw. drücken.
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Alternativ zu dieser Ausführungsform mit den zwei Wickelwalzen 5a, 5b sind Wickelmaschinen bekannt, bei denen der Wickel innerhalb eines umlaufenden Bandes oder durch ein Band mit einer Wickelwalze gebildet wird. Das Verfahren zur Herstellung des Wattewickels ist für die Erfindung aber nicht relevant, sondern die Anordnung und Gestaltung des Vorverdichters 8 bzw. Glätters, mit dem erfindungsgemäß die Watte- bzw. Faserbänder vergleichmäßigt werden.
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Ein bekannter Vorverdichter 8 oder Glätter ist symbolisch in 2 dargestellt, und weist beispielsweise einen Träger 9 mit einem Griff auf.
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Der Träger 9 ist rechteckig gestaltet und weist an den zwei gegenüberliegenden kurzen Stirnseiten jeweils eine Führung 9a auf, um an den Seitenwänden innerhalb des Einlaufbereiches 2 positioniert zu werden. Parallel zur Längsachse des Vorverdichters 8 sind drei Stege 11a–11c fest angeordnet, von denen nur der Steg 11a erkennbar ist. Diese Stege 11a–11c sind quer oder orthogonal zur Materialflussrichtung 7 angeordnet. Nach diesem Stand der Technik wird der Vorverdichter 8 aus einem oberen und einem unteren Element 8a, 8b gebildet. Das untere Element 8b weist zwei Seitenwangen 10 auf, zwischen denen mindestens ein Steg 12a angeordnet ist. Das untere Element 8b ist mit den Seitenwangen 10 fest montiert im Einlaufbereich 2 der Wickelmaschine 1 angeordnet und kann im normalen Betrieb nicht entfernt werden. Das obere Element 8a, umfassend den Träger 9 mit den daran fest angeordneten Stegen 11a–11c, wird auf das untere Element 8b aufgesetzt. Dabei greifen die Stege 11a–11c in die Lücken der Stege 12–12d ein, so dass das Faserband 3 umgelenkt wird. Das obere Element 8a ist lose auf dem unteren Element 8b aufgesetzt und glättet bzw. verdichtet ausschließlich aufgrund seines Gewichtes auf das Faserband 3 die Fasern. Wird das obere Element 8a abgenommen, gleitet das Faserband 3 ohne Umlenkung über die Stege 12a–12d. Die Stege 11a–11c sowie 12a–12d des Vorverdichters 8 weisen einen identischen Querschnitt und einen fest eingestellten horizontalen und vertikalen Abstand zueinander auf. Die Unterseite der Stege 11a–11c, die mit dem Faserband in Berührung kommt, liegt in einer Ebene. Die Unterseiten der Stege sind damit weder zueinander höhenversetzt, noch sind die Stege in irgendeiner Weise einstellbar.
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Die folgenden Darstellungen zeigen im Wesentlichen die Querschnittsform der Stege. Zur Vereinfachung wurden die umgebenden Bauteile nicht dargestellt.
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Der Vorverdichter 8 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der 3 besteht aus einem oberen und einem unteren Steg 11a, 12a, die jeweils in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar sind. Zwischen den Stegen 11a, 12a wird das Faserband 3 umgelenkt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Materialflussrichtung von rechts nach links verläuft. Es ist erkennbar, dass mit zunehmender vertikaler Verstellung der Stege 11a, 12a das Faserband 3 stärker umgelenkt wird. Auch eine horizontale Verstellung der Stege 11a, 12a ermöglicht eine verstärkte Umlenkung des Faserbandes 3, sobald die Stege 11a, 12a in vertikaler Richtung eine Mindestüberdeckung aufweisen, also miteinander verzahnen.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 weist der Vorverdichter 8 eine obere Reihe an Stegen 11a–11c und eine untere Reihe an Stegen 12a–12b auf. Jede Reihe an Stegen 11a–11c und 12a–12b ist zusammen in der Höhe verstellbar. Weiterhin können auch einzelne Stege 11a–11c und 12a–12b in der Höhe verstellbar sein. Die obere Reihe an Stegen 11a–11c ist versetzt zur unteren Reihe an Stegen 12a–12b angeordnet, so dass in diesem Ausführungsbeispiel die Stege 12a und 12b in die Lücken zwischen den Stegen 11a und 11b, sowie 11b und 11c eingreifen können. Das Faserband 3 wird damit in Materialflussrichtung 7 wellenförmig durch die Stege geleitet, wobei jeder Steg das Faserband 3 in der Richtung zumindest teilweise umlenkt. Je mehr die Reihen an Stege 11a–11c und 12a–12b wie eine Verzahnung ineinander greifen, desto größer ist die Umlenkung des Faserbandes 3 und damit der Einfluss auf den Wickel.
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Das dritte und vierte Ausführungsbeispiel nach 5 und 6 zeigt, dass die Stege 11a–11c und 12a–12b einzeln und alternativ mit der gesamten Reihe in oder gegen die Materialflussrichtung 7 verschiebbar angeordnet werden können. In dem Ausführungsbeispiel nach 5 sind die Stege in Materialflussrichtung 7 zunehmend dichter angeordnet, so dass das Faserband 3 am Anfang des Vorverdichters 8 erst sanft umgelenkt wird, und dann zum Ende hin stärker umgelenkt wird, da die Abstände zwischen den Stegen 11a, 11b und 12a immer kürzer werden. Weiterhin sind die Stege 11a–11c und 12a–12b mit der gesamten Reihe in der Höhe einstellbar und verzahnen damit intensiver. Es ist offensichtlich, dass für eine große Umlenkung des Faserbandes 3 die Stege sowohl dichter aufeinander zu rücken können, wie auch in der Tiefe stärker miteinander verzahnen können.
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Nach dem Ausführungsbeispiel der 6 kann jeder Steg 11a–11c und 12a–12b einzeln in der Höhe und in Materialflussrichtung 7 eingestellt werden, so dass eine variierende Umschlingung des Faserbandes 3 möglich wird. In Materialflussrichtung überlappen die Stege 11a, 11b und 12a deutlich mehr, als die Stege 11c und 12b, da sie mittels der Höheneinstellung deutlich tiefer in die Lücken zwischen den Stegen 11a–11d eingreifen.
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In 7 variiert die Anzahl der Stege in der oberen Reihe 11a–11d und in der unteren Reihe 12a–12d, so dass über die Anzahl der Stege und damit über die Zahl der Auslenkungen des Faserbandes 3 ebenfalls der Wickel beeinflusst werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel der 8 sind Stege mit verschiedenen Querschnittsflächen dargestellt, wobei insbesondere die Stirnflächen, die das Faserband 3 umlenken, unterschiedlich gestaltet sind. Der Steg 11b stellt dabei den Stand der Technik dar, indem das Querschnittsprofil im Bereich der Stirnfläche als Pyramidenstumpf ausgebildet ist.
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Die Stege mit den scharfkantigen Stirnflächen, also Steg 11a mit der abgeflachten Stirnfläche und Steg 11d mit der spitzen Stirnfläche sind besonders geeignet für lange Fasern, robuste Chemiefasern oder für Fasergemische.
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Der Stege mit der gerundeten Stirnfläche 11c eignet sich besonders für natürliche oder kurze Fasern, beispielsweise für Baumwolle, da hier – auch bei großen Umlenkwinkeln – eine besonders schonende Umlenkung erfolgt. Das gleiche gilt für das runde Profil des Steges 11e, über den das Faserband 3 sehr schonend gleitet, die Fasern dabei ausgerichtet und leicht kompaktiert werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach 9 sind die Stege 11a–11c und 12a–12b als runde feststehende Zylinder ausgeführt, zwischen denen das Faserband 3 umgelenkt wird. Selbstverständlich können auch hier die Stege 11a–11c und die Stege 12a–12b im vertikalen Abstand zueinander eingestellt werden, so dass eine ineinandergreifende Verzahnung von Stegen mit zylindrischem Querschnittsprofil entsteht. Entsprechend den vorherigen Ausführungsbeispielen ist auch der Abstand der Stege 11a–11c und 12a–12b in Materialflussrichtung 7 in Summe oder einzeln einstellbar, so dass eine Variation der Umschlingung einstellbar ist. In Abhängigkeit der zu verarbeitenden Fasern ist sowohl die Anzahl der Stege 11a–11c, 12a–12b, wie auch deren Durchmesser variabel.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, in dem die Stege 11a–11c und 12a–12b im Vorverdichter 8 von feststehend auf mitlaufend bzw. mitdrehend einstellbar sind. So können während des Anfahrens, während das Faserband 3 zur Wickelhülse 6 transportiert wird, die Stege 11a–11c und 12a–12b sich in Materialflussrichtung 7 mit drehen, um den Widerstand auf das Faserband 3 klein zu halten. Erst mit der entsprechenden Gegenkraft, nachdem das Faserband 3 zwei- bis dreimal die Wickelhülse 6 umschlungen hat, können die Stege 11a–11c und 12a–12b auf feststehend eingestellt werden, um die Fasern auszurichten. Hierzu weist der Vorverdichter 8 eine entsprechende Lagerung für die Stege 11a–11c und 12a–12b auf, sowie eine Blockiervorrichtung, die manuell, halbautomatisch oder automatisch von feststehend auf mitdrehend und umgekehrt, umschalten kann.
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Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, indem zumindest ein Teil der Stege 11a–11c und 12a–12b mit zylindrischem Querschnitt angetrieben wird. Dadurch lässt sich das Faserband 3 noch besser glätten und die Fasern noch besser ausrichten, indem beispielsweise zumindest ein Teil der Stege 11a–11c mit einer Differenzgeschwindigkeit in oder gegen die Materialflussrichtung 7 angetrieben wird.
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In Kombination mit einem zweiten Vorverdichter 8 mit beispielsweise rechteckigem Profil der Stege kann auf die Druckwalzen 4a–4c verzichtet werden, so dass vor den Wickelwalzen 5a, 5b nur noch ein oder zwei Vorverdichter 8 angeordnet sind. Die Wickelmaschine 1 kann damit sehr kompakt und preiswert gebaut werden.
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Eine weitere Verbesserung des Wickels kann erreicht werden, indem bei allen bisherigen Ausführungsbeispielen die Oberfläche der Stege variiert wird, die mit dem Faserband 3 in Kontakt kommt. Eine glatte Oberfläche, beispielsweise verchromt und/oder poliert, kann insbesondere für kurze Fasern vorteilhaft sein. Eine gezielt aufgeraute oder geriffelte Oberfläche erweist sich bei Chemiefasern als vorteilhaft.
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In den bisherigen Ausführungsbeispielen ist stillschweigend davon ausgegangen, dass die Stege des Vorverdichters immer in einer parallelen Ausrichtung zueinander angeordnet sind, also über die Warenbreite einen konstanten Abstand aufweisen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der 10a–10c ist zumindest ein Steg 11a konvex ausgeführt bzw. leicht zum Faserband 3 hin gebogen, so dass in der Mitte der Stege ein kleinerer Abstand zum Faserband 3 und nach außen ein größer werdender Abstand zum Faserband 3 vorliegt. Damit kann das Material des Faserbandes 3 zum Teil an die Seiten gedrückt werden, um eine optimierte Vorlage des Fasermaterials für die Wickelhülse 6 zu bekommen. Da die Wickelhülse 6 seitlich über zwei (nicht dargestellte) Wickelteller geführt wird, kann damit ein gutes Anliegen der Ränder des Faserbandes 3 an die Wickelteller erfolgen, wodurch die Seitenflächen des fertigen Wickels gleichmäßig werden und die Wickelhärte über die Breite des fertigen Wickels nahezu konstant wird.
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10a zeigt die Anordnung mit einem unteren geraden Steg 12a und einem oberen konvexen Steg 11a, die in Materialflussrichtung versetzt angeordnet sind.
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10b zeigt eine Überlappung der Stege 11a, 12a, wobei der konvex gekrümmte obere Steg 11a zwischen zwei unteren Stegen eintaucht, von denen nur der vordere Steg 12a sichtbar ist.
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In 10c sind zumindest zwei Stege 11a, 12a konvex gekrümmt, und bewirken eine Verschiebung des Faserbandes 3 nach außen an die Seiten des Einlaufbereiches 2.
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Der Abstand der Stege 11a, 12a, bzw. deren Überdeckung sowie die Anzahl der gekrümmten Stege 11a, 12a können ebenfalls an die zu verarbeitenden Fasern angepasst werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der 11 umfasst der Vorverdichter 8 zwei umlaufende Riemen 13a, 13b, zwischen denen das Faserband 3 verdichtet wird. Zumindest ein Riemen 13a, 13b kann als Sieblochband ausgeführt sein, um mitgeschleppte Luft entweichen zu lassen. Weiterhin können die Riemen 13a, 13b trichterförmig in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sein, um das Faserband 3 ohne Druck einlaufen zu lassen, und mit einer Verdichtung am Ende der Riemen 13a, 13b auslaufen zu lassen. Der Vorteil dieses Vorverdichters 8 liegt darin, dass auch bei hohem Druck oder großem eingestellten Verzug das Faserband 3 sicher geführt wird. Hierzu sind vorteilhafterweise die Riemen 13a, 13b separat antreibbar und in der Anpresskraft zueinander einstellbar.
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In dem Ausführungsbeispiel der 12 wird das Faserband 3 über eine Einlaufrolle 17 in den Verdichterbereich eines Vorverdichters 8 geleitet, der aus einer Walze 15 mit einem zumindest teilweise um die Walze 15 umlaufenden Riemen 14 gebildet wird. Zwei Umlenkrollen 16a, 16b bilden eine Öffnung zum Einlaufen des Faserbandes 3, in dem der Riemen 14 wie bei einem auf dem Kopf stehenden Omega geführt wird. Das Faserband 3 läuft damit zwischen dem Riemen 14 und der Walze 15 um die Walze 15 herum, und wird über eine Auslaufrolle 18 in Materialflussrichtung zu den Wickelwalzen 5a, 5b geführt. Durch die Zugkraft auf den Riemen 14 wird der Anpressdruck zwischen Riemen 14 und Walze 15 auf das Faserband 3 eingestellt. Durch eine mögliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Riemen 14 und Walze 15 kann ein Verzug auf das Faserband 3 eingestellt werden. Über eine horizontale Einstellbarkeit der Umlenkrollen 16a, 16b kann der maximale Umschlingungswinkel des Faserbandes 3 um die Walze 15 eingestellt werden, der in diesem Ausführungsbeispiel annähernd 270° beträgt. Um Schleppluft zu entfernen, kann entweder der Riemen 14 als Siebband ausgeführt werden, oder die Oberfläche der Walze 15 aus einem Lochblech mit innenliegender Luftabfuhr gestaltet werden. Je nach Faserqualität kann auch hier mit unterschiedlichen Oberflächen von Riemen 14 und Walze 15 gearbeitet werden.
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In 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vorverdichters 8 dargestellt, das sehr einfach in den Einlaufbereich 2 der Wickelmaschine 1 integrierbar ist, indem ein Kompaktierblech 19 auf das Faserband 3 mit einem definierten Druck einwirkt. Das Kompaktierblech 19 kann beispielsweise aus Federstahl bestehen und mit einer Vorspannung auf das Faserband 3 drücken, das damit zwischen einem Führungstisch und dem Kompaktierblech 19 verdichtet wird. Mit dem Kompaktierblech 19 werden die Fasern auf einfachste Weise vergleichmäßigt und leicht komprimiert, so dass sich der Wickel durch eine besonders geringe Haarigkeit auszeichnet und leicht abrollen lässt. Das Kompaktierblech 19 ist im Einlaufbereich 2 der Wickelmaschine 1 einstellbar angeordnet, wobei das Faserband 3 hier nicht umgelenkt wird, sondern durch Druck vergleichmäßigt und verdichtet wird. Die Einstellbarkeit des Kompaktierbleches 19 umfasst die Anordnung innerhalb des Einlaufbereiches 2, wodurch das Kompaktierblech 19 in der Höhe zum Faserband 3 einstellbar ist. Über die dadurch erzeugte elastische Spannung des Kompaktierbleches 19 kann die Vergleichmäßigung und Verdichtung auf das Faserband 3 eingestellt werden. Gleitet das Faserband 3 vermehrt über die vordere Kante des Kompaktierbleches 19, ergibt sich eine erhöhte Verdichtung. Gleitet das Faserband 3 vermehrt über die Oberfläche des Kompaktierbleches 19, wird dadurch die Ausrichtung der Fasern an der Oberfläche verstärkt, ohne das MD/CD-Verhältnis wesentlich zu beeinflussen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wickelmaschine
- 2
- Einlaufbereich
- 3
- Faserband
- 4a–4c
- Druckwalzen
- 5a, 5b
- Wickelwalze
- 6
- Wickelhülse
- 7
- Materialflussrichtung
- 8
- Vorverdichter
- 8a
- oberes Element
- 8b
- unteres Element
- 9
- Träger
- 10
- Seitenwange
- 11a–11d
- Steg
- 12a–12d
- Steg
- 13a, b
- Riemen
- 14
- Riemen
- 15
- Walze
- 16a, b
- Umlenkrolle
- 17
- Einlaufrolle
- 18
- Auslaufrolle
- 19
- Kompaktierblech
