DE2404837B2 - Scherspirale fuer einen umlaufenden scherzylinder - Google Patents
Scherspirale fuer einen umlaufenden scherzylinderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Scherspirale für einen umlaufenden Scherzylinder, der zum Scheren von
Faserflor mit einem feststehenden, geraden und zur Zylinderachse parallel angeordneten Gegenmesser
zusammenarbeitet, mit einem Klingenteil der Scherspirale, der im wesentlichen aus einem hochkant
gewendelten Band besteht, dessen außen liegende Schmalseite die Schneidkante aufweist und dessen an
die Schneidkante angrenzende, breite Vorderseite die Brustfläche darstellt.
Solche Scherspiralen sind meistens zu mehreren auf einer gemeinsamen Achse montiert und bilden zusammen
eine mehrgängige Wendel bzw. den sogenannten Scherzylinder. Die Schneidkanten der Scherspiralen
sind gegenüber der Schneidkante des Gegenmessers um den Schneidwinkel geneigt. Dieser Winkel wird auch
von der Brustfläche an der Schneidkante bzw. einer die Brustfläche an dieser Stelle tangierenden Ebene mit der
Wendelachse eingeschlossen. Der Schneidwinkel hängt ab von der Wendeisteigung der Scherspiralen.
Ein großer Schneidwinkel ergibt sich bei kleiner Wendelsteigung. Diese hat den Vorteil, daß bereits eine
einzelne Wendel bzw. eine einzelne Scherspirale wegen der größeren Zahl der Wendelwindungen verhältnismäßig
viele gleichzeitige Schnittstellen hat. Da die Zahl der auf einer Achse einbringenden Scherspiralen begrenzt
ist. ergibt sich somit bei großem Schneidwinkel insgesamt eine größere Zahl gleichzeitiger Schnittstellen
als bei kleinerem Schneidwinkel. Ein weiterer Vorteil eines großen Schneidwinkels besteht darin, daß
bei einer größeren Zahl von Wendelwindungen bei der
ίο einzelnen Scherspirale diese leichter zuverlässig auf der
Achse befestigt werden kann, als dies bei einer steilen Wendel möglich ist. Ein großer Schneidwinkel hat aber
den Nachteil, daß die Fasern beim Scherschnitt seitlich auszuweichen suchen. Dies führt zu einem ungleichmäßigen
Faserflor, der den Wert des Erzeugnisses mindert.
Ein kleiner Schneidwinkel ergibt sich bei großer
Wendelsteigung. Der kleine Schneidwinkel hat den
Vorteil, daß die Fasern beim Scherschnitt weniger ausweichen und man somit einen gleichmäßigeren
zo Faserflor erhält. Der kleine Schneidwinkel hat aber den
Nachtei), daß die einzelne Scherspirale weniger Wendelwindungen hat und somit bei der einzelnen
Scherspirale und auch beim gesamten Scherzylinder weniger gleichzeitige Schnittstellen gegeben sind. Auch
ist eine steile Wendel wegen der geringeren Umschlingung auf der Achse schlechter zu befestigen als eine
Wendel mit mehr Wendelwindungen.
Man hat deshalb einen Kompromiß gewählt, bei welchem die beschriebenen Vor- und Nachteile von Fall
zu Fall ausgewogen worden sind. Dies hat sich jedoch als nicht befriedigend gezeigt.
Man hat daher die Brustfläche der Scherspirale mit das seitliche Ausweichen der Fasern beim Scherschnitt
hindernden, keilförmigen Hieben versehen. Man hat dabei den keilförmigen Hieb so ausgebildet, daß die zum
Schneiden vorgesehenen Hiebkeilflächen einen Schneidwinkel in bezug auf das Gegenmesser aufweisen,
der um den Hiebwinkel größer ist als der Schneidwinkel bei einer sonst gleichen glatten Brustfläehe
ohne Hieb. Hierdurch ist zwar ein vollständiges seitliches Ausweichen der Fasern beim Scherschnitl
verhindert; die Fasern können jeweils entlang der Schneidkante einer einzelnen Hiebkeilfläche nur bis
zum nächsten Keilzwickel ausweichen, wo sie dann jedes Mal aufgefangen werden. Das seitliche Abgleitet
der Fasern innerhalb des begrenzten Bereiches ist durch die Vergrößerung des Schneidwinkels um den Hiebwinkel
nur noch verstärkt. Die Fasern werden demnach nicht auf den Schneidkanten der Hiebkeilfläche
geschnitten, sondern in dem Kielzwickel zusammengedrängt und dort jeweils in Büscheln abgeschnitten. Ein
Teil der Fasern wird aber überhaupt nicht geschnitten Das sind die Fasern, die nicht lang genug sind, um beirr
seitlichen Ausweichen den Keilzwickel zu erreichen Durch diese Vorgänge erhält der Faserflor unerwünschte
Strukturmarkierungen. Auch werden die Schneidkanten ungleichmäßig abgenutzt. Entlang den eigentlich
zum Sohneiden vorgesehenen Hiebkeilflächen ist dk Abnutzung gering, weil dort die Fasern in dei
Hauptsache nur gleiten und nicht geschnitten werden, h
den Keüzwickeln ist die Abnutzung dagegen übermäßig groß, da das Schneiden der hier jeweils zu Büscheli
angesammelten Fasern verhältnismäßig große Schneid kräfte erfordert.
Man hat daher versucht, auch bei Scherspiralen mi einer Brustfläche mit Hieb wiederum einen Kompromil
zu finden. DieserKompromiß hat dazu geführt, daß aucl
in diesem Falle verhältnismäßig steife Wendeh
ingewendet worden sind, um das Gleiten der Fasern sntlang der Schneidkante auf den Hiebkeilflächen
möglichst gering zu halten. Grundsätzlich hätte man in diesem Falle noch steilere Wendeln als bei einer glatten
Brustfläche ohne Hieb vorsehen müssen, um die S Vergrößerung des Schneidwinkels um den :Hiebwinkel
wenigstens teilweise auszugleichen. Die& würde aber die Grenzen konstruktiver Möglichkeiten überschreiten,
und man hat daher die geschilderten Nachteile bisher in Kauf genommen.
Andererseits wäre es manchmal erwünscht, in bestimmten Fällen ein dosiertes seitliches Gleiten der
Fasern beim Schneiden zu erreichen. Dies ist der Fall, wenn man Wert darauf legt, daß die Schnittkanten der
geschnittenen Fasern eine gewisse Schrägneigung aufweisen, um bestimmte Lichtreflexionsverhältnisse zu
erhalten. Ein dosiertes Gleiten ist aber bei den beschriebenen, bekannten Scherspiralen mit Hieb
wegen des bei diesen gegebenen unkontrollierten Verhaltens der Fasern nicht möglich. ϊ0
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Scherspirale mit Hieb den Schneidwinkel so zu
bemessen, daß ein Gleiten der Fasern beim Schneiden vermieden wird bzw. daß ein dosiertes Gleiten in
bestimmten Fällen erreicht werden kann. Dies soll auch bei kleineren Wendelsteigungen, die eine größere
Anzahl von Schnittstellen und eine günstigere Befestigung der Wendel zulassen, möglich sein.
Zunächst werden noch die folgenden Definitionen gegeben. Allgemein haben die keilförmigen Hiebe der
Scherspirale je zwei Keilflächen, die an der Schneidkante mit der Wendelachse je einen Hiebspiralenwinkel
einschließen, wobei der Winkel der jeweils schneidenden Keilfläche im nachstehenden mit Hiebspiralenschneidwinkel
bezeichnet wird. Von einer entsprechenden glatten Brustfläche an der Schneidkante würde mit
der Wendelachse der Glattspiralenschneidwinkel eingeschlossen werden. Bei diesen Winkelbetrachtungen
handelt es sich genau genommen um die Winkel, die die Keilflächen oder eine die Brustfläche an der Schneidkante
tangierende Ebene mit der Wendelachse bilden.
Zur Lösung der vorbeschriebenen Aufgabe ist die erfindungsgemäße Scherspirale gekennzeichnet durch
Hiebe, bei denen auf die Absolutbeträge bezogen jeweils der eine der Hiebspiralenwinkel, nämlich der
Winkel der schneidenden Keilfläche, als Hiebspiralenschneidwinkel kleiner als der Glattspiralenschneidwinkel
gehalten ist.
Dadurch, daß der Hiebspiralenschneidwinkel kleiner als der Glattspiralenschneidwinkel gehalten ist, ist es
möglich, die Schwierigkeiten, die bei der Glattspirale gegeben sind, zu vermeiden, ohne daß man die
Nachteile, die bei der bekannten Hiebspirale vorhanden sind, in Kauf nehmen muß. Man kann ein dosiertes
Gleiten beim Schneiden der Fasern in bestimmten Fällen erreichen. Auch kann man ein Gleiten vollständig
vermeiden, und zwar unabhängig von der jeweils angestrebten, günstigsten Wendelsteigung.
Die Schneidkanten können auf ihrer vollen Länge gleichmäßig ausgenutzt werden. Die Wendel kann die
Achse in verhältnismäßig zahlreichen Wendelwindungen umgeben, und die Zahl der Schnittstellen ist groß,
und die Befestigung der Wendeln auf der Achse ist stabil und zuverlässig. Die erfindungsgemäße Scherspirale
ermöglicht also neben einer stabilen Befestigung auf der Achse einen einwandfreien Schnitt bei großer Schneidleistung
und großer Standzeit des Messers.
Zweckmäßige Ausführungsarten und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Scherspirale
sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.
Die Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 kommen dann in Frage, wenn ein dosiertes Gleiten nicht
vorgesehen ist, sondern wenn ein glattes Abschneiden erfolgen soll. Der Reibungswinkel ist bei unterschiedlichem
Fasermaterial verschieden groß. Auch hängt er ab von der Schnittgeschwindigkeit. Der Schneidwinkel
kann dennoch einen einheitlichen Wert haben, wenn er höchstens so groß ist wie der Reibungswinkel von
demjenigen Fasermaterial, welches den kleinsten Reibungswinkel hat. Wenn der Hiebspiralenschneidwinkel
etwa Null ist, ist selbst bei Fasern, die einen sehr kleinen Reibungswinkel haben, kein Entlanggleiten an
den Schneidkanten gegeben. Der Nullwert des Hiebspiralenschneidwinkels braucht nur mit geringer Genauigkeit
gegeben zu sein. Das bedeutet, daß für die Herstellung einer so ausgeführten Scherspirale kein
zusätzlicher Präzisionsaufwand nötig ist.
Die weiter oben gegebene Bezugnahme auf die Absolutbeträge der Hiebspiralenwinkel ist mit Rücksicht
darauf erfolgt, daß beispielsweise die Ausführungsarten gemäß den F i g. 9 und 10 verschieden sind, wobei
die Winkel mathematisch betrachtet das eine Mal positiv und das andere Mal negativ zu zählen wären, daß
aber diese Ausführungsarten in bezug auf die Schneidwinkel als übereinstimmend zu bezeichnen sind.
Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 haben die Bedeutung, daß die zu schneidenden Fasern
von den Keilzwickeln ferngehalten werden und lediglich in den Bereich der eigentlichen Schneidkanten kommen.
Hierdurch werden Ungleichmäßigkeiten im Faserflor vermieden. Dabei hat das einfache Steilhalten des
anderen Hiebspiralenwinkels auch den Vorteil der einfacheren Herstellung und der größeren verbleibenden
Materialstärke. Die hinterschnittenen Keilflächen sind vorteilhaft beim Scheren von diffizil zu verarbeitendem
Material.
Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß eine möglichst große Länge von der
Brustfläche der Scherspirale beim Scheren zum Schneiden ausgenutzt wird. Im übrigen ist bei der
gemeinsamen Anwendung der Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 4 und 6 das Längenverhältnis der unter
dem Hiebspiralenschneidwinkel stehenden Keilflächen zu den anderen, steilen Keilflächen unmittelbar
abhängig von der Wendelsteigung.
In der Zeichnung ist die Erfindung durch Gegenüberstellung mit dem Bekannten an Hand einiger Ausführungsbeispiele
weiter erläutert; es zeigt
F i g. 1 in verkleinertem Maßstabe einen Scherzylinder
mit einer Anzahl von Scherspiralen, die zusammen eine mehrgängige Wendel bilden,
Fig.2 in größerem Maßstabe einen Abschnitt vor
einer Scherspirale mit glatter Brustfläche,
Fig.3 im gleichen Maßstabe wie Fig.2 einer
Abschnitt von einer Scherspirale mit Hiebbrustfläche,
Fig.4 in etwas kleinerem Maßstabe als die Fig.:
und 3 eine Darstellung von zwei Scherspiralen mit Hieb von denen die links gezeichnete eine kleine Wendelstei
gung und die rechts gezeichnete eine große Wendelstei gung hat,
Fig.5 in etwas größerem Maßstabe als die Fig.
und 3 schematisch einen Schnitt durch einen vollständ gen Scherzylinder mit Darstellung des Gegenmesser
des Schertisches und des über den Schertisch geführte Schergutes,
Fig.6 stark vergrößert einen Teilausschnitt vo
F i g. 7 im Maßstabe der F i g. 6 einen Teilausschnitt
entsprechend der F i g. 6 mit einem anders ausgebildeten Schertisch zum Scheren von schwerem Gut, z. B.
von Teppichen,
Fig.8 bis 11 in noch stärkerer Vergrößerung
Teilschnitte gemäß der Schnittlinie A-A in Fig.6, um
90° gedreht; dabei zeigt im einzelnen
F i g. 8 eine Scherspirale mit einem Hieb gemäß dem Stand der Technik,
Fig.9 eine Scherspirale gemäß der Erfindung mit
einem Hieb gemäß der Erfindung mit positivem Schneidwinkel zwischen den schneidenden Keilflächen
und dem Gegenmesser,
F i g. 10 eine erfindungsgemäße Scherspirale entsprechend F i g. 9, jedoch mit negativem Schneidwinkel, und
F i g. 11 eine erfindungsgemäße Scherspirale entsprechend
den F i g. 9 und 10, jedoch mit dem Schneidwinkel Null.
Die F i g. 1 bis 7 beziehen sich grundsätzlich auch auf die bekannten Ausführungen. Sie dienen in der
Hauptsache der Problemdarlegung. Die Fig.8 zeigt den bekannten Stand der Technik. Die F i g. 9 bis 11
betreffen verschiedene Ausführungsarten der Erfindung.
Gemäß F i g. 1 sind auf der Achse 1 des Scherzylinders die Scherspiralen 2 befestigt. Diese haben im
allgemeinen einen Hieb 3. Siehe dazu auch die Fig.2 und 3. Gemäß F i g. 4 können die Spiralen eine kleine
Wendelsteigung (links dargestellt) oder eine große Wendelsteigung (rechts dargestellt) haben. Bei kleiner
Wendelsteigung ist der Schneidwinkel mit dem Gegenmesser größer, und bei großer Wendelsteigung
ist der Schneidwinkel mit dem Gegenmesser kleiner.
Gemäß F i g. 5 dreht sich der Scherzylinder mit der Achse 1 und den Scherspiralen 2 im Sinne des Pfeiles 9.
Das feststehende Gegenmesser ist mit 4 bezeichnet. Über den Schertisch 5 läuft das Schergut 6 in Richtung
des Pfeiles 10, Das Schergut hat vor dem Scheren die Fasern 7 und nach dem Scheren die kürzeren Fasern 8.
Siehe hierzu auch die Fig.6 und 7. In Fig.7 ist der
speziell geformte Schertisch mit 5' bezeichnet.
Das Folgende bezieht sich auf Fig.8, die eine Scherspirale gemäß dem bekannten Stand der Technik
zeigt. Mit 2 ist die Scherspirale und mit 4 das feste Gegenmesser bezeichnet. 11 ist die Wendelsteigung,
und 12 ist der Glattspiralenschneidwinkel. Die Scherspirale
2 bewegt sich in bezug auf das feste Gegenmesser 4 gemäß dem Pfeil 9. 13 ist der Hiebwinkel, der sich zum
Glattspiralenschneidwinkel 12 addiert und den Hiebspiralenschneidwinkel 14 ergibt. Wegen der Größe des
Winkels 14 gleiten die zu scherenden Fasern 7 an den Keilflächen 15 ab, ohne geschnitten zu werden, und
werden in den Zwickeln 16 zusammengedrängt und dort jeweils in Büscheln abgeschnitten. Auch ein dosiertes
Gleiten ist wegen der Größe des Winkels 14 nicht möglich. Durch diese Erscheinungen erhält der Faserflor
unerwünschte Strukturmarkierungen.
Zum Folgenden siehe die Fig.9, die sich auf eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Scherspirale
bezieht. Die erfindungsgemäße Scherspirale ist mit 2' und das feste Gegenmesser wiederum mit 4 bezeichnet.
Die Spirale 2' bewegt sich in bezug auf das Messer 4 gemäß dem Pfeil 9. 12 ist wiederum der Glattspiralenschneidwinkel.
Der Hiebwinkel 13' ist jedoch derart vorgesehen, daß der Hiebspiralenschneidwinkel 14' sich
als Differenz des Winkels 12 weniger dem Winkel 13' ergibt. Der Winkel 14' kann so klein sein, daß er kleiner
ist als der Reibungswinkel der zu scherenden Fasern 7 in bezug auf die Schneidkanten 15' der Scherspirale 2' und
die diesbezüglichen Schneidkanten des Gegenmessers 4. Im Raum 17 gleiten daher die Fasern 7 nicht seitlich ab,
sondern werden einwandfrei geschnitten. Auch kann der Winkel 14' für ein dosiertes Gleiten der Fasern beim
Schneiden bemessen sein.
Bei der Ausführungsart 2" der Erfindung gemäß F i g. 10 ist der Hiebwinkel mathematisch größer als der
Glattspiralenschneidwinkel 12, und es ergibt sich somit mathematisch ein negativer Hiebspiralenschneidwinkel.
Die Absolutwerte der Winkel können dagegen übereinstimmen mit den Absolutwerten gemäß F i g. 9. Im beim
Schneiden entstehenden Raum 18 können die Fasern 7 ebenfalls nicht seitlich abgleiten, sondern werden glatt
abgeschnitten. Auch hier ist ein dosiertes Gleiten möglich.
Bei der Ausführungsart 2'" der Erfindung gemäß F i g. 11 ist der Hiebwinkel ebenso groß wie der
Glattspiralenschneidwinkel 12. Es ergibt sich ein Hiebspiralenschneidwinkel von der Größe Null. Im
Raum 19 werden die Fasern 7 ohne seitliches Abgleiten glatt abgeschnitten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Scherspirale für einen umlaufenden Scherzylinder, der zum Scheren von Faserflor mit einem
feststehenden, geraden und zur Zylinderachse parallel angeordneten Gegenmesser zusammenarbeitet,
mit einem Klingenteil der Scherspirale, der im wesentlichen aus einem hochkant gewendelten Band
besteht, dessen außen liegende Schmalseite die Schneidkante aufweist und dessen an die Schneidkante
angrenzende, breite Vorderseite die Brustfläche darstellt, welche keilförmige Hiebe aufweist,
deren je zwei Keilflächen an der Schneidkante mit der Wendelachse je einen Hiebspiralenwinkel
einschließen, während von einer entsprechenden glatten Brustfläche an der Schneidkante mit der
Wendelachse der Glattspiralenschneidwinkel eingeschlossen würde, gekennzeichnet durch
Hiebe, bei denen auf die Absolutbeträge bezogen jeweils der eine der Hiebspiralenwinkel, nämlich der
Winkel der schneidenden Keilfläche, als Hiebspiralenschneidwinkel (14') kleiner als der Glattspiralenschneidwinkel
(12) gehalten ist.
2. Scherspirale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutbetrag des Hiebspiralenschneidwinkels
(14') höchstens so groß ist wie der Reibungswinkel beim Schneiden der zu scherenden
Fasern in bezug auf die Schneidkanten von Scherspirale und Gegenmesser.
3. Scherspirale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hiebspiralenschneidwinkel
(14') etwa Null ist.
4. Scherspirale nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
der andere Hiebspiralenwinkel steil gehalten ist.
5. Scherspirale nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils unter dem steilen Winkel
stehenden Keilflächen hinterschnitten sind.
6. Scherspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die unter dem
Hiebspiralenschneidwinkel (14') stehenden Keilflächen länger sind als die anderen Keilflächen.
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