DE1050964B - Aufwickelvorrichtung, insbesondere für aus einer Erzeugungsvorrichtung austretende, kontinuierliche Glasfaden - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufwickel· vorrichtung, insbesondere für aus einer Erzeugungsvorrichtung austretende, kontinuierliche Glasfaden. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Spannhülse zur Aufnahme eines ausdehnbaren elastisehen Rohres, auf das die Glasfaden zu einem Wickel aufgewickelt werden.

Wegen der beträchtlich größeren Zugfestigkeit von G4asfäden und der Geschwindigkeit, mit der diese gewöhnlich auf Spulen oder Röhren aufgewickelt werden, tritt beim Aufwickeln derselben eine größere Zuisammenpressuing als bei den meisten anderen natürlichen oder synthetischen Fäden auf.

Diese hohe Zusammenpressung hat den wesentlichen NachteiJ, daß die wegen ihres geringen Gewichtes und ihrer \^ersahleißfestigkeit gewöhnlich verwendeten Kunststoffröhren auf einen kleineren Durchmesser zusammengedrückt werden, der es unmögdidh oder schwierig macht, sie von der Spannhülse abzuziehen. Ferner werden die einzelnen Windungen der Glasfaden so eng um das Rohr gelegt, daß das anschließende Abwickeln für die Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Zwirnen oder Verweben, ruckweise und ungleichmäßig erfolgt.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer Wi ekel spannhülse zur vorteilhaften Aufnahme eines dehnbaren elastischen Rohres, auf das ein oder zwei Glasfadenstränge rasch zu einem Wickel aufgewickelt werden können, der sich für den anschließenden Verarbeitungsvorgang leicht handhaben läßt.

Insbesondere sollen durdh die Erfindung durch Zentrifugalkräfte angetriebene Elemente geschaffen werden, die den größeren Teil der Innenfläche einer auf d'ie Spannhülse montierten Wickelröhre erfassen.

An Stelle v.on im Abstand angeordneten schmalen Fingern zum Griff auf den Innenumfang der Wickelröhre, wie es bisher üblich war, weist die Spannhülse gemäß der Erfindung Segmente von solchem Querschnitt auf, daß d'ic Außenoberfläche der Segmente den größeren Teil der Innenwandung einer auf der Spannhülse montierten Röhre berühren.

Ein einstückiger fester Kern bildet den. Hauptkörper der Spannhülse gemäß der Erfindung. Der Kern weist eine Axialbohrung zur Aufnahme einer Antriebsspindel und äußere Rillen auf, welche als Halterungssockel für die Segmente dienen.

Kern und Segmente weisen über ihre gesamte Länge gleichmäßig bemessene Querschnitte auf.

Das Gewicht der Segmente ist bezüglich der entwickelten Wickel zusammendrückung so bemessen, daß eine allmähliche Zusammendrückung der ausgedehnten Röhre während des letzten Teiles der Bildung des Wickels möglich ist.

Die Zeichnungen zeigen in

O 5838 IVc/32 a

ANMELDETAG: 2. NOVEMBER 1957

BEKANNTMACUUNG OER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIPT:

19. FEBRUAR 1959

Aufwickelvorrichtung,

insbesondere für aus einer

Erzeugungsvorrichtung austretende,

kontinuierliche Glasfaden

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation, Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 13. November 1956

Roy E. Smithy Anderson, S. C. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine schematiche Darstellung eines üblichen Verfahrens zur Herstellung von Glasfäden und Aufwicklung derselben zu einem Wickel,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Spannhülse und eine Röhre gemäß der Erfindung, und zwar längs der Linie 2-2 der Fig. 3,

Fig. 3 eine Teilfront- und Schnittanisicht der Spannhülse nach Fig. 2, wobei der Schnitt im wesentlichen längs der Linie 3-3 der Fig. 2 geführt ist,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines der Segmente,

Fig. 5 einen vergrößerten Teilausschnitt aus der Darstellung nach Fig. 3, aus dem man erkennt, wie die Segmente während des letzten Teiles des Wickelvorganges niedergedrückt werden,

Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannhülse und

Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende perspektivische Ansicht einer der Segmente der Spannhülse nach Fig. 6.

In Fig. 1 ist schematisch ein Glasschmelzofen 6 mit einer Zuführungsvorrichtung 7 mit mehreren Düsen dargestellt, aus denen Glasströme 8 austreten und zu kontinuierlichen Fäden ausgezogen werden. Die einzelnen Fäden, die normalerweise in einer Anzahl von 100 bis 200 vorliegen, werden zu einem einzelnen Strang 9 durch eine Vorrichtung 10, beispielsweise einen Halten gesammelt.

Normalerweise wird iiuf clic Fäden in der Nähe der Sammelvorrichtung durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise eine Sprühdüse oder ein entsprechend getränktes Polster, eine Schlichte aufgebracht. Der Strang 9 wird dann nach unten gezogen und zu einem Wickel 13 auf der Röhre 12 aufgewickelt. Eine Oucrführung 14 führt den Strang dabei über die Röhre 12 hin und zurück.
·. Ein die Spindel 16 mit der Spannhülse 18 tragender Ausleger 15 sitzt a,n einem nicht gezeichneten Gehäuse, in dem der Motor und die Antriebsvorrichtung untergebracht sind. Der Antrieb der Spindel selbst erfolgt über einen über die Scheibe 20 laufenden 'Kiemen 19. Weitere Einzelheiten der Spindel 16 und der Spannhülse 18 ergeben sich aus den weiteren "Figuren, insbesondere aus Fig. 2. Gemäß dieser Figur trägt ein Lager 21 im Ausleger 15 die Spindel in der Nähe der auf die Spindel aufgesetzten Spannhülse. Der den '.Hauptteil der Spannhülse 18 bildende Dorn 24 wird auf der Spindel gegen die konische Verlängerung 26 der Spindel durch eine Sperrmutter 27 angeschoben.

Bei der dargestellten Ausfübrungsform weist der Dorn 24 in Längsrichtung sich über die ganze Außenfläche des Dorncs erstreckende Schlitze 30 auf. Die Schlitze sind symmetrisch dimensioniert und angeordnet. Sie sind schwalbcnschwanzförmig, wobei sich das weite Ende au ihrem Boden befindet.

Oberhalb des flachen Bodens jedes Schlitzes befindet sich ein schmaler Schlitzteil mit geraden Sei ten Wandungen, an die sich nach oben konvertierende Scitcnwanduugcn anschließen. Der konvergierende Teil 31 des Schlitzes endet in einem schmalen, gerade Seitenflächen aufweisenden Teil 32.

innerhalb jedes Schlitzes sitzt, sich über seine gesamte Länge erstreckend, ein mit der Röhre in Berührung kommendes Segment 34. Dieses Segment weist im wesentlichen T-form igen Querschnitt mit einem auseinanderlaufenden Fuß 35 auf, der sich dem konvergierenden Teil 31 des Schlitzes anpaßt. Der Kopf 36 des T-förmigcn Segmentes sitzt außerhalb des Porncs und ist an seiner Außenfläche so gekrümmt, daß er sich der Innenfläche der auf der Spannhülse sitzenden Wickelröhrc anpaßt. Das Segment besitzt ferner einen kurzen geradlinigen Hals 37, welcher den Sogmentkopf mit dem Fuß 35 verbindet.

Die zwischen den Schlitzen liegenden Rippen 38 verlaufen leicht spitzig. Jede flache Hälfte der Spitze greift unter die flache Unterseite des T-förmigen Kopfes des anschließenden Segmentes.

Die Segmente 34 werden in die Schlitze vom äußeren Ende des Domes 24 her eingesetzt, bevor das 'Kopfstück 40 durch Schrauben 41 auf dem äußeren Ende des Domes befestigt wird. Die Segmente sitzen dann fest innerhalb der Schlitze zwischen dem Kopfstück 40 und dem gegen das andere Ende des Domes geschraubten Riuncl 43.

Tn jedem Schlitz befindet sich unterhalb des Fußes 35 des Segmentes eine im allgemeinen flache Feder 46, die sich in leichtem Bogen zwischen den Enden des Schlitzes erstreckt. Diese Federn drucken die Segmente in ihre äußerste Stellung, solange keine Röhre über die Spannhülse gesahoben ist, wie man aus Fig. 3 erkennt.

Zu«· inbetriebnahme der errmdungsgemäßen Spannhülse wird zuerst die Wickelröhrc 12 über die Spannhülse dadurch aufgesetzt, daß man die Segmente 34 gegen den leichten Druck der Federn 46 nach innen «lrückt. Die äußeren Enden der Segmente sind abgeschrägt, um das Aufschieben der Röhre und das Niederdrücken der Segmente zu erleichtern. Die Federn sind so stark gewählt, daß sie zwar die Röhre an ihrem Platz halten, ihre leichte Entfcrnbarkeit jedoch nicht beeinträchtigen. Die Röhren besitzen im allgemeinen übliche Gestalt und sind aus einem üblichen Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise sind jedoch ihre Elastizitätseigenschaf ten und ihre Abmessungen gleichmäßig.

Bevor der Wickelantrieb zum Anlaufen der die

ίο Röhre tragenden Spannhülse betätigt wird, wird der Anfang des Glasfadens von Hand um die Röhre gelegt. Nunmehr wird der Wickelantrieb in Betrieb genommen. Dies erfolgt dadurch, daß man eine Kupplung losläßt, die während des Aufschiebens der Röhre auf die Spannhülse und der Befestigung des Anfangs des Glasfadens auf der Röhre durch Fußdruck niedergehalten worden war. Beschleunigt sich die Röhre auf die gewünschte Geschwindigkeit, die in der Größenordnung von 10 000 und mehr Umdr./Min. liegt, dann werden die Segmente durch die Zentrifugalkraft aus ihrer zurückgezogenen Stellung nach außen, gegen die Innenwand der Röhre gedruckt.

Die Auswärtsbewegung der Segmente wird durch die Gleitbcrühruing zwischen den geraden Seiten des verengten Teiles 32 des Schlitzes und dem Hals 37 der Segmente in radialer Richtung geführt. Da die Segmente über ihre ganze Länge gleichförmigen Querschnitt aufweisen, bringen sie gleichmäßigen Druck auf die Innenwandung der Röhre auf.

Die Abwärtsbewegung der Segmente dauert so lange an, als duirch ihre lockere Halterung innerhalb der Schlitze ermöglicht ist. Dadurch wird der konische Fuß 35 jedes Segmentes schließlich gegen die konvergierenden Teile 31 des Schlitzes gedrückt, wie man aus Fig. 3 erkennt. Die Röhre ist nunmehr bis auf ihircn größten Durchmesser ausgedehnt, und der Glasfaden wird nach vorn und zurück längs der Röhre durch die Querführung 14 gleichmäßig aufgewickelt.

Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform weist der Dorn sechs Schlitze 130 auf, die im wesentlichen den Schlitzen 30 der vorher beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgcgen-Standes entsprechen. Zwischen den Schlitzen verbleiben Rippen 132, die ähnlich wie beim verengten TeM 32 bei 133 in ihren äußeren Teilen verbreitert sind, so daß sie schwalbenschwanzförmigen Querschnitt, und zwar in umgekehrter Richtung zum Querschnitt der Schlitze aufweisen.

Über jeder Rippe sitzt locker ein mit der Röhre in Jberührung kommendes Segment 134. Das Segment weist C-förmigen Querschnitt auf, wobei sich die Schenkel 135 des Segments um die seitlich vcrbrcitcrten Teile 133 der entsprechenden Rippe legen. Die Außenfläche jedes Segmentes ist entsprechend der Krümmung der Innenfläche der auf das Spannfutter aufzusitzenden Röhre gekrümmt. DicScitenwandungen jedes Segmentes sind flach und liegen in einer im wesentlichen zur Längsachse der Spannhülse radialen Ebene. Der Boden der Schenkel 135 jedes Segmentes ist ebenfalls flach umd verläuft parallel zum Boden des ihn aufnehmenden Schlitzes.

Die Segmente 134 werden über die Rippen 132 vom offenen Ende des Dorncs 124 her eingesetzt, worauf ein dem Kopfstück 40 der Fig. 2 entsprechendes Kopfstück mittels der Schrauben 137 befestigt wird. Die Segmente werden dann auf den Dorn zwischen dem Kopfstück und einem gegen das andere Ende des Horns geschraubten Bund gehalten, der dem Bund 43

der Fig. 2 entspricht. In jedem Schlitz befindet sich unter den Schenkeln der benachbarten Segmente eine im allgemeinen flache Feder 141, die sich zwischen den Enden des Schlitzes etwas gebogen erstreckt. Die Feder drückt die Segmente in ihre äußerste Stellung, wenn keine Röhre auf die Spannhülse aufgesetzt ist, so daß die konischen Flächen 144 der Segmente 134 den konischen Flächen 145 der Rippen 132 anliegen (vgl. Fig. 6). Diese Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes findet in gleicher Weise Verwendung wie die zuerst beschriebene Ausführungsform.

Bei der Zugfestigkeit der üblichen Glaszusammensetzungen und den hohen Umlaufgeschwindigkeiten werden beträchtliche Druckkräfte beim Aufwickel-Vorgang auf die Röhre ausgeübt. Die Masse der Segmente ist jedoch so gewählt, daß ein ausreichcndcr Gegendruck auf die Röhre ausgeübt wird, bis ein wesentlicher Teil des Glasfadenwicklers auf der Röhre aufgewickelt ist.

Bei wachsendein Durchmesser des Wickels wächst auch der Zentripetalwickeldruck Dies ist nicht nur auf das schnellere Abziehen des Stranges infolge größerer, auf den wachsenden Wickel aufzuwickelnder Längen während jedes Umlaufes zurückzuführen, sondern auch auf die leichte Streckung des Glasfadenstranges beim Aufwickeln. Obwohl die Elastizitätseigenschaften auf eine maximale Länge von 3% begrenzt sind, reichen sie aus, um den einwärts gerichteten Druck beim Anwachsen der Fadenschiohtcn auf der Röhre auszubilden.

Von den zur Entwicklung der entgegenwirkenden Kräfte beitragenden Elementen werden die der Regelung dienenden Elemente ausgewählt, so daß der wachsende Zontripetalwickeldruck langsam den Zentriiugaldruck der Segmente während des EndteiJcs des Wickel Vorgangs überwindet. Die Masse der Segmente ist das am stärksten beeinflußbare Element, und ihre Änderung ist das Hauptmittel, um das gewünschte Verhältnis zwischen den einander entgegenwirkenden Kräften zu erzielen.

Die robuste feste Konstruktion des Domes widersteht jeglicher Deformation durch Zentrifugalkräfte und beeinflußt andererseits nicht nachteilig die Form der Röhre. Die Segmente besitzen ferner ausreichenden Querschnitt, um völlig staarr zu bleiben, und wirken im wesentlichen gleichmäßig auf die Innenoberfläche der Wickelröhre. Der Dorn und die Segmente können sich nicht abbiegen, so d'aß sie 'in ziemilioh langer Gestalt zur Aufnahme und zum Aufwickeln von zwei getrennten Fäden in getrennte Wickel auf einer Röhre dienen können, die in ihrer Länge einem Doppelwickel angepaßt ist. Dorn und Segmente bilden die Hauptteile der Spannhülse, und es sind keine Zwischenelementc vorgesehen, so daß die Spannhülse leicht hergestellt und zusammengehaut werden kann. Es ist nicht notwendig, irgendwelche Teile besonders auszurichten. Die konische Berührungsfläche zwischen den Segmenten und den konvergierenden Scitenwandungen der Schlitze hält die Segmente in der äußersten Stellung fest an ihrem Platz im Dorn. Durch diese Merkmale werden sowohl der Dorn als auch die Segmente stärker, als sie es durch Unter- und Hinterschneidungen zur Herstellung einer flachen Berührungsfläche zwischen diesen Elementen sein würden.

Die konische Oberfläche der Schlitze wirkt sich nicht nuir dem nach auswärts gerichteten Zug auf die Segmente entgegen, sondern eignet sich auch zur Aufnahme seitlicher Drücke von den Segmenten, wenn sie während der Beschleunigung oder Verzögerung beim Wickelvorgang tangential bewegt werden. Dadurch wird der Verschleiß an diesen Seitenwandungen herabgesetzt, der sonst bei geradlinigen radialen Führungsfläohen von Schlitz und Hals der Segmente auftreten würde.

Man erkennt ferner, daß der Dorn und die Segmentezusammen eine im wesentlichen feste, zylindrische und symmetrische Form aufweisen, wobei die Außenteile der Segmente den Zylinder vervollständigen, in den der viclkantige Dorn eingeschoben ist. Es gibt deshalb bei der erfindungsgemäßen Anordnung keinen Bereich überhöhter Gewichtskonzentration, wodurch sich Unwuchtcn beim Umlauf ergeben könnten.

Selbstverständlich stellen die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsformen lediglich bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar, der in beliebiger, für den Fachmann naheliegender Weise abgeändert werden kann. So kann man beispielsweise viereckige statt winkelige Schultern für die Halterung der Segmente verwenden, ohne da.ß dadurch die durch die Erfindung geschaffenen Vorteile wesentlich verlorengehen. Außerdem kann man eine Spannhülse verwenden, welche einen weiteren Abstand zwischen den mit der Röhre in Eingriff kommenden Außenflächen benachbarter Segmente aufweist. Die C-Form und die Anzahl der Segmente kann selbstverständlich ebenfalls geändert werden, ohne daß wesentliche Nachteile auftreten.

Claims (6)

Patentansprüche.

1. Auf wickel vorrichtung, insbesondere für aus einer Erzeugungsvorrichtung austretende, kontinuierliche Glasfaden mit einer in Umlauf versetzten, auf ^inem~ürn1aufenden Dorn gelagerten, biegsamen, den Wickel aufnehmenden Röhre, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Dorn (24, 124) aus einer Vielzahl von bezüglich des Dornkerncs beweglichen und eine im wesentlichen kontinuierliche zylindrische Fläche bildenden Segmenten (34, 134) zusammengesetzt ist, welche gleichmäßig auf die Innenfläche der biegsamen Röhre (12) greifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (34, 134) Füße (35, 135) aufweisen, die in ihrem Querschnitt in Richtung der Dornachse konisch auseinandergehen und in entsprechend ausgebildeten Schlitzen (30, 130) sitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch Federn (46.141), die die Segmente (34, 134) nach außen drücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (34) im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (134) im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Segmente (34. 134) im wesentlichen der Lange der biegsamen Röhre (12) und wenigstens der Länge des auf die Röhre (12) aufgewickelten Wickels (13) aus Glasfaserstrang entsprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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