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Spindel für das ballonlose Spinnen bzw. Zwirnen auf Ringspinn-und
-zwirnmaschinen Die Erfindung betrifft eine Spindel für das ballonlose Spinnen bzw.
Zwirnen von Fäden auf Ringspinn-und -zwirnmaschinen mit einem auf dem Spindelschaft
sitzenden, den Lauf des Fadens führenden Spindelkopf, an welchem Mitnehmerelemente
für den Faden angebracht sind.
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Nachdem gefunden wurde, daß es möglich ist, ballonlos zu spinnen bzw.
zu zwirnen, hat es an den verschiedensten Vorschlägen nicht gefehlt, diese Methode
zu verbessern, weil sie beträchtliche Vorteile gegenüber der üblichen Methode hat,
bei welcher sich nur relativ geringfügige Verbesserungen durch die Anwendung von
Einengungsringen zur Begrenzung des Durchmessers des Fadenballons erreichen ließen.
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Das Hauptproblem beim Spinnen und Zwirnen hängt mit der Fadenspannung
bzw. dem Ort der auftretenden Fadenspannungen eng zusammen. Diese setzen der Steigerung
der Leistungsfähigkeit der gebräuchlichen Spinn- und Zwirnmaschinen Grenzen, deren
Verschiebung nach oben in jüngerer Zeit praktisch kaum gelungen ist, zumindest nicht
in einem bedeutenden Umfang.
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In der Praxis werden derzeit Spindeln mit besonders geformten Spindelköpfen
bzw. auf die Spindeln aufsetzbaren Fadenführern empfohlen, durch die die Verhältnisse
beim Spinnen und Zwirnen verbessert werden sollen, insbesondere hinsichtlich der
Fadenspannung zwischen dem Lieferzylinder und dem Ringläufer.
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So ist bereits eine Spindel für Ringspinn- und -zwimmaschinen bekanntgeworden,
bei welcher der Faden auf dem Spindelkopf durch an diesem angeordnete Sätze von
Mitnehmern schraubenförmig geführt wird. Die Mitnehmer bestehen aus prismatischen
bzw. kegelförmigen pyramidenähnlichen oder dergleichen Vorsprüngen, die in unterschiedlichster
Weise am Spindelkopf angeordnet sind. Dabei ist der Spindelkopf zumeist so ausgebildet,
daß der von der Fadenführeröse kommende Faden möglichst ungestört und tangential
auf den Spindelkopf aufläuft; wobei der Kopf so abgerundet wie nur möglich ausgebildet
ist, da der Fadenlauf möglichst wenig gestört werden soll. Da die bekannten Vorsprünge
am Spindelkopf die Aufgabe haben, den Faden mitzunehmen, sind sie entsprechend ausgebildet
und werden auch als Mitnehmer bezeichnet, denn sie sollen den Faden daran hindern,
vom Spindelkopf fortzufliegen und einen Ballon zu bilden. Diesen Vorrichtungen ist
das Merkmal gemeinsam, daß sie fest am Kopf der Spindeln angeordnet sind und somit
diesem eine ganz bestimmte Form geben. Andere, dem gleichen Zweck dienende Vorrichtungen
sind auf den Spindelkopf aufsetzbar und fühlen den von der Fadenführeröse kommenden
Faden in Windungen um einen Auslegerarm. Diese bekannten Spindelkopfaufsätze haben
den Nachteil, daß ein relativ weit nach außen ragender Hebelarm mit der Spindel
umläuft, der, insbesondere wenn er sehr massiv ausgebildet ist, Unfälle des Bedienungspersonals
hervorruft.
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Es ist auch ein Spindelkopf bekanntgeworden, der aus einem Kegelstumpf
besteht, welcher mit seiner untenliegenden, kleineren Stirnfläche auf den Spindel-.
Schaft aufgesetzt ist. In dem oberen Teil dieses Kegelstumpfes befinden sich, über
den Umfang verteilt, Kerben. Bei diesem Spindelkopf umschlingt der Faden unterhalb
des Kopfes den Spindelschaft in zahlreichen Windungen, welche eng beieinanderliegen,
wodurch der Widerstand stark steigt und somit die Spannung im Faden zwischen dem
Spindelkopf und dem Läufer, was zwangläufig zu Fadenbrüchen führen muß. Außerdem
treten im Faden Spannungsschwankungen mit hohen Spitzenwerten auf. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß der Faden von dem Kopf bzw. von einer Kerbe des Kopfes so lange
mitgenommen wird, bis die Spannung so groß ist, daß durch
sie der
Faden aus der einen Kerbe über den Außenmantel des Kopfes in die nächstfolgende
Kerbe gezogen wird. Dabei entsteht eine zusätzliche Spannungserhöhung, weil der
Faden bei diesem Vorgang gleichsam über eine Hürde hinwegsteigen muß, wobei er eine
entsprechende Längung erfährt. Diese durch Messung nachweisbaren Spannungsschwankungen
sind aber neben einer zu hohen Durchschnittsspannung unerwünscht, da durch sie das
Garn ungleichmäßig wird.
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Bekanntgeworden ist fernerhin, am oberen Ende des Spindelschaftes
eine Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt anzuordnen, deren Kanten auf der Mantelfläche
des Spindelschaftes stark abgerundet sind und gegen den Spindelfuß hin auseinanderlaufen,
wobei die Nut nach unten zu flacher wird und auf der Mantelfläche des Spindelschaftes
endet. Drei Nuten mit nur im oberen Bereich halbkreisförmigem Querschnitt sind über
den Umfang der Spindel verteilt angeordnet. Bei einem derartig ausgebildeten Spindelkopf
bzw. Spindelschaft erweist sich die Mitnahme des Fadens durch die Oberfläche des
Spindelkopfes als zu schwach.
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Wie aber die Praxis zeigt, vermochten die bisher bekanntgewordenen
Vorrichtungen bzw. Anordnungen am Kopf der Spindeln nicht zu befriedigen, denn durch
sie läßt sich die Fadenspannung zumindest in dem entscheidenden Bereich, nämlich
dort, wo der Faden noch am wenigstens gedreht ist, nicht so weit vermindern, daß
Fadenbrüche einwandfrei vermieden werden. Auch zwischen der Spindel, dem Läufer
und dem Kops muß die Fadenspannung so gering wie möglich gehalten werden, denn diese
Spannung wirkt über den Faden auf den Ringläufer ein und begrenzt dessen Umlaufgeschwindigkeit
dadurch, daß der Läufer bei höherer Spannung des Fadens durch diesen stärker gegen
den ihn führenden Ring gezogen wird, wodurch die Reibung vergrößert wird, was der
Läufergeschwindigkeit Grenzen setzt.
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Eine weitere wesentliche Forderung, die bisher nicht erreichbar war,
ist die nach einer während der gesamten Dauer des Aufbaus eines Kopses gleichmäßigen
Fadenspannung, die notwendig ist, um einen von Anfang bis Ende absolut gleichmäßigen
und mit gleichmäßiger Spannung auf den Kops aufgewickelten Faden zu erhalten.
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Diese vorerwähnten Forderungen, die bisher nicht erfüllbar waren,
liegen der Erfindung als Aufgabenstellung zugunde.
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Es wurde nun bei ausgedehnten Versuchen festgestellt, daß man dann
einen überraschenden Erfolg hatte, als man abweichend von den in der Praxis angewandten
Methoden auf den Schaft einer Spinnspindel einen Körper in Form eines Zahnrades
aufsetzte.
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Der erzielte Erfolg ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der
Faden beim Lauf über den Spindelkopf über ausgeprägte Kanten geführt wird, welche
eine stark mitnehmende und bremsende Wirkung auf ihn ausüben. Hierdurch wird einerseits
eine ausreichende Drehung des Fadens und außerdem eine niedrige Spannung oberhalb
des. Spindelkopfes im für den Faden kritischsten Bereich erreicht. Die Spannung
des Fadens bleibt dabei offenbar aus dem Grunde stets gleichmäßig, weil der Faden
beim Gleiten über die Zähne, insbesondere über deren obere Enden im unteren Bereich
des Zahnrades stets über den äußeren Umfangsgeführt ist, so daß sich nur geringe
Längenunterschiede im Fadenweg beim Gleiten über das obere Ende des Zahnes in den
nächsten Einschnitt ergeben. Diese gleichmäßige Spannung, bei welcher- allenfalls
nur sehr geringe Schwankungen feststellbar sind, wirkt sich auch auf die Verhältnisse
am Ringläufer vorteilhaft aus.
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Im einzelnen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, einen Spindelkopf
zu verwenden, welcher aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, in
dessen Mantelfläche sich Längsnuten nach Art der Lücken zwischen den Zähnen eines
Zahnrades befinden, welche sich nach oben bis zur Stirnfläche des Kopfes erstrecken
und nach unten in seiner zylindrischen Mantelfläche endigen. Weiterhin ist vorzugsweise
unterhalb der zylindrischen Mantelfläche des Kopfes eine sich nach unten verjüngende
Kegelmantelfläche vorgesehen, wodurch die Verhältnisse hinsichtlich der Fadenführung
verbessert werden.
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Die Längsnuten in dem zylindrischen Körper sind Einschnitte, wodurch
zwischen je zwei Einschnitten Zähne entstehen, welche mit ihren Flanken die Anlageflächen
für den zu drehenden Faden bilden. Wenn die Einschnitte im zylindrischen Teil des
Spindelkopfes nach unten in bzw. auf der zylindrischen Mantelfläche endigen sollen,
so bedeutet dies, daß die untere Stirnfläche des zylindrischen Teils eine Kreisfläche
ist, die die Einschnitte nach unten begrenzt, so daß ein in einem Einschnitt liegender
Faden am unteren Ende des Einschnitts auf der unteren kreisförmigen Kante des zylindrischen
Teils des Spindelkopfes aufliegt.
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Vorteilhafterweise besteht der Kopf aus einem Stirnzahnrad mit einer
der üblichen Verzahnungen, bei welchem die Zahnflanken der achsparallelen Zähne
entweder eben oder konkav bzw. konvex gewölbt sind. Das Zahnrad ist dann mit einer
kreisförmigen Scheibe mit kegelförmiger, äußerer Mantelfläche, deren größter Durchmesser
dem zylindrischen Kopfoberteil, also dem Zahnrad-Außendurchmesser entspricht, unterlegt.
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Die Höhe des mit einer Außenverzahnung versehenen Zylinderkörpers,
die Höhe der Zähne selbst, die Form der Zahnflanken und die Anzahl der über den
Umfang des Zylinderkörpers verteilten Zähne ist jeweils abhängig von der Art, der
Stärke und der Dicke der Fäden.
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Die erfindungsgemäßen Spindelköpfe lassen sich aus jedem geeigneten
Werkstoff, sei es aus Metall oder Kunststoff, und zwar sowohl ein- als auch mehrteilig
herstellen.
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Weiterhin soll gemäß der Erfindung in bestimmten Fällen eine zusätzliche
Verbesserung der Fadenlaufverhältnisse dadurch erzielt werden, daß der unterhalb
des neuartig ausgebildeten Spindelkopfes und oberhalb der Spule gelegene Teil der
Spindel drehbar gelagert ist. Hierzu wird auf dem verjüngten oberen Teil des Spindelschaftes
eine Hülse, vorzugsweise mittels Wälzlager, z. B. Nadellager, leicht drehbar gelagert.
Diese drehbare Hülse, die infolge der Lagerreibung von der Spindel mitgenommen wird,
vermag nun, wenn sich während des Fadenlaufs Differenzen ergeben, hinter der Drehung
der Spindel zurück zu bleiben, um für einen Ausgleich zu sorgen. Dies hat sich insbesondere
beim Spinnen bzw. Zwirnen sehr feiner, empfindlicher Fäden als vorteilhaft gezeigt.
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Unter Beachtung der erwähnten Grundsätze ausgebildete Köpfe von Spinnspindeln
zeigten Erfolge,
an welche zuvor nicht zu denken war. So ließ sich
die Spannung des Fadens zwischen den Lieferzylindern und dem Spindelkopf bzw. dem
Ringläufer bzw. dem Kops auf einen Bruchteil der bisher üblichen Spannung reduzieren.
Es konnte fernerhin beobachtet werden, daß der Faden in dem ersterwähnten Bereich
bereits 100 % seiner Drehung erreicht, so daß es durch die beiden zuvor genannten
Vorteile möglich ist, die Leistung der Spindeln auf mehr als das Doppelte zu steigern.
Es zeigte sich aber außerdem noch, daß während der gesamten Dauer des Spinnens bzw.
Zwirnens eines auf einen Großformatkötzer aufgespulten Fadens dessen Spannung wie
auch dessen Drehung von Anfang bis zum Ende völlig gleichmäßig waren.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen näher beschrieben
ist.
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Fig. 1 zeigt den oberen Teil einer Spindel mit erfindungsgemäß ausgebildetem
Kopf, teilweise im Schnitt, und Fig. 2 eine Ausführung mit einer um den Spindelschaft
drehbar gelagerten Hülse.
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Auf das obere Ende 11 des Spindelschaftes 12 ist der
Spindelkopf 13 aufgesetzt. Der Kopf 13 besteht aus einem normalen Stirnzahnrad 14,
z. B. mit einer üblichen Evolventen- oder Evoluten- oder sonstigen -verzahnung,
unter welchem eine Scheibe 15 mit kegelförmiger äußerer, sich nach unten
verjüngender Mantelfläche 16 angeordnet ist. Diese beiden Teile, 14 und
15, sind mit der Schraube 17, durch deren Zylinderschaft 18 genau
zentriert, auf dem oberen, verjüngten Ende 11. des Spindelschaftes 12 befestigt.
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Das Zahnrad 14 bildet den erfindungsgemäßen zylindrischen Körper
des Spindelkopfes 13, in dessen zylindrischer Mantelfläche 19 Längsnuten
20 angeordnet sind, die den Lücken zwischen den Zähnen 21 des Zahnrades
14 entsprechen. Die Längsnuten 20
erstrecken sich nach oben bis zur
Stirnfläche 22 des Kopfes 13 bzw. des Zahnrades 14 und endigen unten auf der oberen
Stirnfläche 23 der Scheibe 15 und damit, weil die Nuten 20 unten geschlossen
sind und die obere Stirnfläche 23 der Scheibe einen Durchmesser hat, der
dem des Zahnrades 14 entspricht, in der zylindrischen Mantelfläche
19 des Spindelkopfes 13 bzw. des Zahnrades 14.
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Das von den Lieferzylindern 24 kommende Garn 25 wird durch die öse
26 des Fadenführers 27 auf den Spindelkopf 13 geleitet und liegt dann zunächst in
einer Zahnlücke 20 des Zahnrades 14, wobei es an der Flanke eines
Zahnes 21 anliegt und mit der auf der Mantellinie liegenden äußeren Kante
des Zahnes 21 einen spitzen Winkel « einschließt. Dieser wird dann zunehmend
stumpfer, da der Berührungspunkt des Garnes auf der äußeren Zahnkante langsam nach
oben wandert, wobei das Garn über seine Anlagefläche, d. h. die Zahnflanke, gleitet,
bis der äußerste Punkt dieser Fläche erreicht ist. Dann gleitet das Garn von der
Anlagefläche ab und fällt stets in die folgende Zahnlücke 20 ein, was dadurch bedingt
ist, daß die Fadenspannung nur einen ganz geringen, durch die Lage der Fadenführeröse
26 einstellbaren Wert hat.
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Den oberen, verjüngten Teil 11 des Schaftes 12 umgibt vorzugsweise
eine außen leicht konische Hülse 28, welche mittels der Wälzlager
29 leicht drehbar gelagert ist. Diese Anordnung findet insbesondere bei der
Verarbeitung feiner, empfindlicher Garne Verwendung.
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Im Vergleich zu den bisher bekannten Spindelköpfen hat der erfindungsgemäße
folgende im praktischen Einsatz erwiesene Vorzüge erkennen lassen: 1. Die Fadenspannungen
können erheblich geringer und wesentlich gleichmäßiger gehalten werden, so daß sich
die Fadenlieferung beträchtlich steigern läßt.
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2. Die Bedienung der Maschine wird nicht erschwert, da der Faden nirgends
eingefädelt oder eingelegt werden muß.
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3. Die Hülse mit dem Kops kann über den Spindelkopf abgezogen werden,
ohne daß irgendwelche Teile abgenommen zu werden brauchen.
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4. Die Spindelköpfe unterliegen keinem Verschleiß. Da keine losen
oder seitlich ausladenden Teile vorhanden sind, ist eine Unfallgefahr praktisch
vermieden.
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5. Die Spindelköpfe können in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden,
wozu die Verwendung eines genügend festen Werkstoffes ausreicht.
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6. Man kann mit dem gleichen Spindelkopf S- und Z-förmig spinnen.