DE2404837C3 - Scherspirale für einen umlaufenden Scherzylinder - Google Patents

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 Wendelsteigung 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 verhftltnismäßig viele gleichzeitige Schnittstellen hat Da die Zahl der auf einer Achse anzubringenden 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

Eiu 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 Faserflor erhält Der kleine Schneidwinkel hat aber den Nachteil, 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 geseigt

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 Brustflä-

ehe ohne Hieb. Hierdurch ist zwar ein vollständiges seitliches Ausweichen der Fasern beim Scherschnitt 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 Abgleiten 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 beim seitlichen Ausweichen den Keilzwickel zu erreichen.

Durch diese Vorgänge erhält der Faserflor unerwünschte Strukturmarkierungen. Auch werden die Schneidkanten ungleichmäßig abgenutzt. Entlang den eigentlich zum Schneiden vorgesehenen Hiebkeilflächen ist die Abnutzung gering, weil dort die Fasern in der Hauptsache nur gleiten und nicht geschnitten werden. In den Keilzwickeln ist die Abnutzung dagegen übermäßig groß, da das Schneiden der hier jeweils zu Büscheln angesammelten Fasern verhältnismäßig große Schneidkräfte erfordert.

Man hat daher versucht, auch bei Scherspiralen mit einer Brustfläche mit Hieb wiederum einen Kompromiß zu finden. DieserKompromiß hat dazu geführt, daß auch in diesem Falle verhältnismäßig steife Wendeln

angewendet worden sind, um das Gleiten der Fasern entlang der Schneidkante auf den Hiebkeilflachen 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. Dies 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Scherspiraie mit Hieb den Schneidwinkei 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 so 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, sonstigsten Wendelsteigung.

Die Schneidkanten können auf ihrer vollen Länge gleichmäßig ausgenutzt werden. Die Wendel kann die Achse in verhiiltnismtßig zahlreichen Wendelwindungen umgeben, und die Zahl der Schnittstellen ist groß, und die Befestigung deir Wendeln auf der Achse ist stabil und zuverlässig. Die erfindungsgemäße Scherspirale ermöglicht also neben einer stabilen Befestigung auf der Achse einen einwandfreisn Schnitt bei großer Schneidleistung und großer Standzeit des Messers.

Zweckmäßige Ausführungsarten und vorteilhafte

Weiterbildungen der erfindungsgemftßen 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 Hiebspiralenwinke: '.st mit Rücksicht darauf erfolgt daß beispielsweise die At^führungsarten 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 ^usführungsarten 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 hinlerschnittenen Keilflächen sind vorteilhaft beim Scheren von diffizil zu verarbeitendem Material.

Durch die Maßnahme gemäß Ansprüche 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,

F i 3.2 in größerem Maßstabe einen Abschnitt von einer Scherspirale mit glatter Brustfläche,

Fig.3 im gleichen Maßstabe wie Fig.2 einen Abschnitt von einer Scherspirale mit Hiebbrustfläche,

Fig.4 in etwas kleinerem Maßstabe als die Fig.2 und 3 eine Darstellung von zwei Scherspiralen mit Hieb, von denen die links gezeichnete eine kleine Wendelsteigung und die rechts gezeichnete eine große Wendelsteigung hat,

F i g. 5 in etwas größerem Maßstabe als die F i g. 2 und 3 schematisch einen Schnitt durch einen vollständigen Scherzylinder mit Darstellung des Gegenmessers, des Schertischeis und des über den Schertisch geführten Schergutes,

F i g. 6 stark vergrößert einen Teilausschnitt von

Fig. 7 im Maßstäbe der Fig.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,

F i g. 9 eine Scherspirale gemäß der Erfindung mit einem Hieb gemäß der Erfindung mit positivem Schneidwinkel zwischen den schneidenden Keilflächen und dem Gegenmesser,

Fig. 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 Fig.l 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 I 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 F i g. 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 < gemäß dem Pfeil 9. 12 ist wiederum der Glattspiralen schneidwinkel. Der Hiebwinkel 13' ist jedoch derar vorgesehen, daß der Hiebspiralenschneidwinkel 14' siel· als Differenz des Winkels 12 weniger dem Winkel 13 ergibt. Der Winkel 14' kann so klein sein, daß er kleine: ist als der Reibungswinkel der zu scherenden Fasern 7 ir 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 kanr der Wink':! 14' für ein dosiertes Gleiten der Fasern beirr Schneiden bemessen sein.

Bei der Ausführungsart 2" der Erfindung gemät F i g. 10 ist der Hiebwinkel mathematisch größer als dei Glattspiralenschneidwinkel 12, und es ergibt sich somi mathematisch ein negativer Hiebspiralenschneidwinkel Die Absolutwerte der Winkel können dagegen überein stimmen mit den Absolutwerten gemäß F i g. 9. Im bein Schneiden entstehenden Raum 18 können die Fasern Ί ebenfalls nicht seitlich abgleiten, sondern werden glat abgeschnitten. Auch hier ist ein dosiertes Gleitet möglich.

Bei der Ausführungsart 2'" der Erfindung gemäl F i g. 11 ist der Hiebwinkel ebenso groß wie de Glattspiralenschneidwinkel 12 Es ergibt sich eil Hiebspiralenschneidwinkel von der Größe Null. In Raum 19 werden die Fasern 7 ohne seitliches Abgleitei glatt abgeschnitten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

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-dtr Hiebspiralenwinkel, nämlich der Winkel der schneidenden Keilfläche, als Hiebspira-Ienschneidwinkel (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, di>Q> 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.