DE19540342A1

DE19540342A1 - Aufspulmaschine für synthetische Fäden

Info

Publication number: DE19540342A1
Application number: DE19540342A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Schippers
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1995-10-28
Publication date: 1996-05-23
Also published as: DE19540340A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.

Aus der DE 23 33 992 A1 ist eine Vorrichtung zur Förderung eines Faserkabels bekannt, bei welcher Förderwalzen einge setzt sind, die auf dem Umfang verteilte Riefen oder Ver zahnungen zur Wicklervermeidung bei diesen Förderwalzen auf weisen.

Der Fadenförderung dienende Galetten, insbesondere solche mit einer Umlenkrolle zum Auseinanderspreizen der Windungen des zu fördernden Fadens, sind allgemein bekannt und haben sich in der Praxis auch bewährt. Bei der Förderung schnellau fender Fäden, insbesondere bei der Verwendung in mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Streckverfahren, ergeben sich jedoch häufig Schwierigkeiten durch das unruhige Ablaufver halten der von den Förderoberflächen ablaufenden Fäden. Zur Überwachung des Ablaufverhaltens der Fäden wird die Fadengeschwindigkeit, welche möglichst konstant sein soll, mittels an die Spulen angedrückter Kontaktwalzen gemessen. Die Kontaktwalzen können auch als Spulantriebe eingesetzt werden. Aus Gründen der Reibung sind die Oberflächen der Kontaktwalzen bisher vollständig glatt, vorzugsweise poliert, ausgebildet worden. Glatte Kontaktwalzen neigen jedoch zu Wicklern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktwalze mit einer solchen Mantelfläche für eine Auf spulmaschine zur Verfügung zu stellen, die auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten ein ruhiges Ablaufen des Fadens von der Kontaktwalze trotz Andrückens der Kontaktwalze gewähr leistet und Wickler vermeidet.

Die Aufgabe wird mit einer Aufspulmaschine mit Kontaktwalze gelöst, welche die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Da die Kontaktwalzen einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen, ist ihre Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere im Vergleich zu einer vollen Spule, extrem hoch, was die Tendenz zu Wicklern erhöht.

Es zeigt sich nun in überraschender Weise, daß die durch die in die Kontaktwalzenoberfläche eingearbeiteten Vertiefun gen verursachte Störung der Grenzschichtströmung an der Mantelfläche der Kontaktwalze zu einer deutlichen Verbes serung des Laufverhaltens der Fäden über die Oberfläche von Kontaktwalzen mit relativ kleinem Durchmesser führt. Dabei zeigt sich, daß sich zwar der Effekt mit Anwachsen des Flächenanteils der Vertiefungen an der aktiven Kontaktwalzen fläche ebenfalls verbessert, gleichzeitig jedoch die Förder wirkung auf den Faden mit steigendem Flächenanteil der Vertiefungen ansteigend beeinträchtigt wird, weshalb zur Wahrung der Funktionsfähigkeit der Kontaktwalze eine Begren zung des Flächenanteils der Vertiefungen erforderlich ist. Unter aktiver Kontaktwalzenoberfläche wird die Fläche der Manteloberfläche der Kontaktwalze verstanden, welche in direkten Kontakt mit dem laufenden Faden kommen kann.

Dabei hat sich gezeigt, daß der Flächenanteil der Vertie fungen in relativ weiten Bereichen, beispielsweise abhängig von der Beschaffenheit, insbesondere vom Rauhigkeitsgrad der Kontaktwalzenfläche etwa, ob und mit welchem Qualitätsstan dard diese poliert oder mattiert ist, zwischen ca. 6% bis ca. 25% der aktiven Kontaktwalzenoberfläche variieren kann. Bevorzugt haben dabei die Vertiefungen nach der Erfindung identische Abmessungen und Formen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Vertiefungen die Form von Kugelabschnitten, so daß die Manteloberfläche golfballartig ist. Von der Kugelabschnitts form abweichende Vertiefungen, wie z. B. Ellipsoidabschnitte, sind jedoch ebenfalls möglich. Ihr mittlerer Durchmesser kann - im wesentlichen abhängig von dem beispielsweise im Bereich von ca. 20 mm bis ca. 50 mm liegenden Durchmesser der Kontaktwalze - zwischen ca. 2 mm und ca. 5 mm, vor zugsweise zwischen ca. 2 mm und ca. 3 mm, liegen, während ihre von der Kontaktwalzenmantelfläche aus gemessene Tiefe zwischen wenigstens 0,1 mm und höchstens 1,2 mm, bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,8 mm mißt und der Kugelradius der Vertiefungen vorteilhaft zwischen ca. 6 mm und 15 mm liegt.

Hier ist nun darauf zu verweisen, daß den folgenden, Anord nung und Verteilung der Vertiefungen auf der Kontaktwalzen oberfläche betreffenden Ausführungen die Abwicklung der Kontaktwalzenmantelfläche zugrunde gelegt ist.

Die Anordnung der Vertiefungen auf der Kontaktwalzenober fläche soll erfindungsgemäß sicherstellen, daß die Schwan kungsbreite der auf die Länge des vom einzelnen Faden umschlungenen Kontaktwalzenumfangs bezogenen tatsächlichen Länge des Fadenkontaktes mit der Kontaktwalzenmantelfläche, der sogenannten Fadenüberdeckung, möglichst gering ist.

Hierzu können erfindungsgemäß die Vertiefungen beispielsweise in den Schnittpunkten einer regelmäßigen Gitterstruktur, die aus zwei oder drei Scharen jeweils zueinander paralleler Geraden, bevorzugt mit jeweils gleichen Abständen zwischen den Geraden einer Schar, gebildet wird, angeordnet sein; bei drei Geradenscharen haben die Geraden der drei Scharen vorzugsweise gemeinsame Schnittpunkte.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel sind die drei Geradenscharen so angeordnet, daß sie jeweils gleichseitige Dreiecke zwischen sich derart einschließen, daß aneinander grenzende Sechseckstrukturen entstehen. Zur Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Fadenüberdeckung ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung die gleichseitige Dreiecke ein schließende Gitterstruktur gegenüber achsparallelen Mantelli nien bzw. der Kontaktwalzenlängsachse gedreht, so daß eine der Geradenscharen mit den achsparallelen Mantellinien der Kontaktwalze bzw. mit der Kontaktwalzenlängsachse einen Winkel zwischen ca. 6° und ca. 15°, insbesondere einen Winkel zwischen ca. 9° und ca. 12° bildet.

Bei einer weiteren Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Kontaktwalze sind die Vertiefungen achsparallel verlaufende nutartige Profilierungen in Form von flachen Rillen mit zueinander parallelen Rändern, deren über die Kontaktwalzen breite gleichbleibende Querschnitte mit einem einheitlichen, zwischen ca. 5 mm und ca. 15 mm, insbesondere einem zwi schen ca. 7 mm und ca. 10 mm liegenden Radius, ausgerundet sind, wobei ihre von der durch die Ränder einer Rille gelegten Ebene aus gemessene Rillentiefe vorteilhaft zwischen ca. 0,1 mm und 1,2 mm, insbesondere zwischen ca. 0,2 mm und 0,8 mm liegt. Die Breite der Rillen beträgt vorzugs weise 1,0 bis 3,0 mm, gefolgt von einem rillenfreien Zwi schenraum von vorzugsweise 5 bis 10 mm.

Bei dieser Ausführung kann das Verhältnis der von den Rillen eingenommenen Kontaktwalzenmantelfläche zu der ver bleibenden Kontaktfläche insbesondere unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Kontaktwalzenmantelfläche sowie des geförderten Fadenmaterials vorteilhaft zwischen ca. 1 : 15 und ca. 1 : 4, insbesondere zwischen ca. 1 : 12 und ca. 1 : 6 liegen, wobei auch hier der Flächenanteil der Rillen bedingt durch den Zwang zur Sicherstellung eines zum Fadenantrieb (bei mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit angetriebener Kontaktwal ze) oder zum Umlauf zur Geschwindigkeitsbestimmung (bei variabel angetriebener Spule und mitlaufender Kontaktwalze) ausreichenden Fadenkontaktes der verbleibenden Kontaktwalzen mantelfläche begrenzt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilabwicklung einer Kontaktwalzenmantelfläche mit Vertiefungen in Form von Kugelabschnitten;

Fig. 2 ein Detail eines Schnittes durch eine Vertiefung gemäß Fig. 1 entlang II-II;

Fig. 3 eine Teilabwicklung einer Kontaktwalzenmantelfläche mit Vertiefungen in Form von Längsrillen; und

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Kontaktwalze entlang IV-IV gemäß Fig. 3.

Die Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine Längenabschnitt der Abwicklung einer erfindungsgemäß mit Vertiefungen oder Dellen 2 versehenen Kontaktwalzenmantelfläche 1. Die Ver tiefungen 2, welche auch "dimples" genannt werden, haben gleiche Abmessungen und sind in den Schnittpunkten einer Gitterstruktur angeordnet. Diese Gitterstruktur wird bei der dargestellten Ausführung durch drei Scharen jeweils paralleler und jeweils einen gleichen Abstand zwischen sich aufweisender Geraden 4, 5, 6 gebildet, die in der Abwickel ebene durch gemeinsame Schnittpunkte gehen. Die Winkel zwischen den Geraden 4, 5, 6 der unterschiedlichen Gera denscharen sind gleich, so daß sie gleichseitige Dreiecke zwischen sich einschließen und die Vertiefungen 2 in den Ecken sich teilweise überdeckender, regelmäßiger Sechsecke 18 liegen.

Zur Gewährleistung der - vorhergehend bereits erwähnten - möglichst gleichmäßigen Fadenüberdeckung ist bei der darge stellten Weiterbildung die durch die Geradenscharen 4, 5, 6 gebildete Gitterstruktur gegenüber den Mantellinien 3 bzw. der (nicht dargestellten) Kontaktwalzenlängsachse gedreht, so daß eine der Geradenscharen, in der Darstellung die Gera denschar 6, mit den Mantellinien 3 der Kontaktwalze einen Winkel 7 zwischen ca. 6° und ca. 15°, insbesondere einen Winkel 7 zwischen ca. 9° und ca. 12° bildet. Eine zweite der dargestellten Geradenscharen, hier die Schar 4, bildet mit den Mantellinien 3 einen Winkel 8, der in der darge stellten Ausführung so bemessen ist, daß die Geraden 4 und 6 sich in einem Winkel von 60° schneiden.

Die Fig. 2 zeigt den stark vergrößerten Schnitt durch eine Vertiefung oder Delle 2 entsprechend II-II in Fig. 1. Die Abmessungen für den Kugelradius 10, den Durchmesser 11 und die Tiefe 12 sind vergrößert dargestellt. Dabei wird deutlich, daß die in der Fig. 2 gezeigte Dellentiefe auf zwei Arten gemessen werden kann, was zu zwei unterschied lichen Werten, 12 und 12A, führt. Der mit 12 bezeichnete Wert ergibt sich, wenn von einer durch den Dellenmittel punkt gehenden Mantellinie 3 aus gemessen wird, während der Wert 12A von den in Umfangsrichtung zeigenden Randabschnit ten aus gemessen wird. Die in den Ansprüchen definierten Werte sind mittlere Werte aus den Werten für 12 und 12A, wobei darauf zu verweisen ist, daß es sich bei dem Unter schied zwischen dem nach 12 und dem nach 12A gemessenen Wert um eine vernachlässigbare Größenordnung handelt.

Die Fig. 3 und 4, wobei Fig. 3 eine Abwicklung des Kon taktwalzenmantels 17 und Fig. 4 den Ausschnitt eines Nor malschnittes darstellen, betreffen eine sich von der vorher gehend beschriebenen, wesentlich unterscheidende Ausführung der Erfindung. Bei dieser Ausführung sind die Vertiefungen sich über die Kontaktwalzenlänge erstreckende flache Rillen 13, deren Form das Teilstück eines Kreiszylindermantels mit dem Querschnittsradius 16 darstellt. Die Rillenränder 21 verlaufen auf der Kontaktwalzenmantelfläche zueinander par allel, während die über die Kontaktwalzenlänge 22 gleich bleibenden Rillenquerschnitte mit einem einheitlichen, zwi schen ca. 5 mm und ca. 15 mm, insbesondere einem zwischen ca. 7 mm und ca. 10 mm liegenden Radius 16 ausgerundet sind. Ihre von der durch die Ränder 21 einer Rille 13 gelegten Ebene aus gemessene Rillentiefe 15 liegt vorteil haft zwischen ca. 0,1 mm und 1,0 mm, insbesondere zwischen ca. 0,1 mm und 0,5 mm, wobei auch hier ebenso wie bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 die jeweiligen konkreten Maße auch vom jeweiligen konkreten Kontaktwalzendurchmesser abhängen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 kann das Verhältnis der von den Rillen eingenommenen Kontaktwalzenman telfläche zu der verbleibenden Kontaktfläche insbesondere unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Kontaktwalzen mantelfläche sowie des geförderten Fadenmaterials zwischen ca. 1 : 15 und ca. 1 : 4, bevorzugt zwischen ca. 1 : 12 und ca. 1 : 6, liegen, wobei auch hier der Flächenanteil der Rillen 13, bedingt durch den Zwang zur Sicherstellung eines zum Fadenantrieb (bei mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit ange triebener Kontaktwalze) oder zum Umlauf zur Geschwindigkeits bestimmung (bei variabel angetriebener Spule und mitlaufender Kontaktwalze) ausreichenden Fadenkontaktes der verbleibenden Kontaktwalzenmantelfläche, begrenzt ist. Anders als bei der Ausführung nach Fig. 1 gilt für alle über die Kontaktwalze laufenden Fäden eine einheitliche Fadenüberdeckung.

Bei achsparallel ausgebildeten Rillen sind diese von Spule zu Spule umfangsmäßig vorzugsweise versetzt, z. B. in einer halben Teilung.

Die Kontaktwalze wird insbesondere auch, wie oben ausge führt, zum Antrieb der Spule und/oder zum Abtasten der Umfangsgeschwindigkeit der Spule in einer Aufspulmaschine für Chemiefäden verwendet. Dies gilt insbesondere für die Ausführung mit flachen Längsrillen mit einer Tiefe zwischen vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm. Hierdurch können Schlupf und Schwingungen vermieden werden. Eine solche Walze kann als Hochglanzwalze mit hoher Mitnahme (Reibung) ausgeführt wer den, ohne daß die Gefahr der Wicklerbildung entsteht, was bei Kontaktwalzen besonders kritisch ist. Dieser positive Effekt ist für Kontaktwalzen umso überraschender, als ins besondere wegen ihres relativ geringen Durchmessers die Fadenkrümmung beim Umlauf viel stärker als bei konventionel len Förderwalzen ist und die Rotationsgeschwindigkeit der Kontaktwalzen deshalb auch deutlich höher ist.

Andererseits wird durch die erfindungsgemäße Oberflächenaus bildung der Kontaktwalze deren Widerstandsbeiwert c_w im Vergleich zu einer herkömmlichen glatten kreiszylindrischen Oberfläche derart herabgesetzt, daß sich dies bezüglich ihrer Leistungsaufnahme bei hohen Antriebszahlen erheblich positiv auswirkt.

Bezugszeichenliste

1 Kontaktwalze
2 Vertiefung, Delle
3 Mantellinie
4 Netzlinie, Geradenschar
5 Netzlinie, Geradenschar
6 Netzlinie, Geradenschar
7 Winkel
8 Winkel
9 Kontaktwalzenrand
10 Kugelradius
11 Dellendurchmesser
12 Dellentiefe
13 Vertiefung, Rille
14 Rillenbreite
15 Rillentiefe
16 Rundungsradius
17 Tragoberfläche
18 Sechseckstruktur
19 Fadenschar
20 Kontaktwalzenrand
21 Rillenrand
22 Kontaktwalzenlänge

Claims

1. Aufspulmaschine für synthetische Fäden mit auf einer horizontalen Spulspindel eingespannten Spulen und einer an den Spulen anliegenden Kontaktwalze zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit der Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze auf ihrer zylindrischen Mantelfläche verteilte Vertiefungen aufweist.

2. Aufspulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen Kugelabschnitte sind, welche auf der Mantelfläche in gleichmäßiger Anordnung verteilt sind.

3. Aufspulmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelabschnitte die gleichen Abmessungen aufweisen.

4. Aufspulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen der Kontaktwalze sich in Längsrichtung erstreckende nutartige Profilierungen sind.

5. Aufspulmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Profilierungen sich zumindest über die Länge einer Spule erstrecken.

6. Aufspulmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Spulen zugeordneten nutartigen Profi lierungen bezüglich des Umfangs in Längsrichtung der Kontaktwalze relativ zueinander versetzt sind.

7. Aufspulmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Profilierungen bezüglich von in Längs richtung der Kontaktwalze angeordneten Spulbereichen symmetrisch angeordnet sind.

8. Aufspulmaschine nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Profilierungen gleichmäßig über den Umfang der Kontaktwalze verteilt sind.

9. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Profilierungen wendelförmig auf der Mantelfläche der Kontaktwalze angeordnet sind und zu einer achsparallelen Mantellinie der Kontaktwalze einen spitzen Winkel bilden.

10. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefungen zwischen 0,1 und 1,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 mm liegt.

11. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der von den Vertiefungen eingenommenen Mantelfläche der Kontaktwalze zu deren Gesamtmantelflä che zwischen 1 : 15 und 1 : 4 liegt, vorzugsweise zwischen 1 : 12 und 1 : 6.

12. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Faden in Berührung kommende Tragoberfläche der Kontaktwalze glatt, vorzugsweise poliert ist.