DE2557378C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftrennen der Polschlingen einer Textilbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftrennen der Polschlingen einer Textilbahn mittels Laserstrahls sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bereits ein Verfahren zum Auftrennen von Polfadenschiingen aus synthetischem Material bekannt (CH-PS 5 28 238), bei dem ein Laserstrahl als Trennwerkzeug verwendet wird. Ein Laserstrahlbündel verläuft dabei entweder quer zur Textilbahn, wobei es lediglich in deren mittlerer Zone fokussiert wird, oder parallel zur Textilbahn, wobei durch Verwendung einer Lochmaske nur einzelne Laserstrahlen wirksam werden. Dadurch wird kein exakt sauberer Schnitt eier Textilbahn erzielt, da die einzelnen Fäden eher durch Schmelzen als durch Verbrennen durchtrennt werden. Außerdem sind diese Verfahren nur für Textilbahnen sehr geringer Breite geeignet und infolgedessen unbrauchbar für Stoffe größerer Breite, wie es Produkte für die Konfektion, z. B. Velourswaren, sind.

Die ebenfalls bekannte Benutzung eines Laserstrahls zum Sengen von Garnen, Geweben und Gewirken (DE-OS 21 31 872) dient zur Beseitigung von aus der Oberfläche solcher textlien Erzeugnisse herausstehenden feinen Faserteilen. Ein Durchtrennen des Gewebes oder Gewirkes ist dabei höchst unerwünscht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei textlien Erzeugnissen von sehr großer Breite mittels eines Laserstrahls jede einzelne Polschlinge sauber zu durchtrennen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Herstellen von Veloursware, insbesondere eines Kordsamts, die Polschlingen einzeln nacheinander durch den Brennfleck des fokussierten Laserstrahls aufgetrennt werden.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einem Laser, einer im Strahlengang des Laserstrahls angeordneten Fokussieroptik und einer Transportvorrichtung für die Textilbahn, bei der

erfindungsgemäß die Achse der Fokussieroptik in einer zur Textilbahn senkrecht verlaufenden Ebene angeord net ist und eine in die Polschlingen eingeführte

Führungsnadel auf die Polschlingen ausrichtbar ist

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß unter weitestgehender Ausnutzung der Energie des Laserstrahls die durchzutrennenden Polschlingen jeweils einzeln sauber und mit großer Geschwindigkeit durchtrennt werden, unabhängig von der Breite des textlien Erzeugnisses. Die Erfindung ' eignet sich sowohl für Schußsamt als auch für Kordsamt Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigt

F i g. 1 einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen vergrößerten vertikalen Teilschnitt nach der LinieH-II in Fig. 1 oder3, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in F i g. 2, Fig.4 ein Blockdiagramm des Steuerkreises der Vorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 5 ein Steuerdiagramm des Blockdiagramms der F i g. 4 und

Fig.6 sehr schematisch die Abwandlung eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Auftrennvorrichtung für flott gelegte Polschlingen einer Textilbahn T, um Veloursware zu erhalten. Diese Vorrichtung ist auf dem Rahmen einer bekannten Maschine zum laufenden Zuführen einer endlosen Textilbahn T angeordnet Diese Maschine ist nur durch ihren Rahmen 1 ohne Beförderungsmechanismus für die Textilbahn angedeutet, da dieser Mechanismus über den Rahmen der vorliegenden Erfindung hinausgeht. Zum besseren Verständnis genügt es, darauf hinzuweisen, daß die Förderrichtung der Textilbahn Γsenkrecht zur Ebene der F i g. 1 und 3 ist und zwar in Richtung des Pfeiles Fder F i g. 2.

Ein Paar paralleler rohrförmiger Schienen 2 (F i g. 2

so und 3) ist mit dem Rahmen 1 der Maschine durch zwei seitliche Stützen 3, 4 (Fig. 1) verbunden. Dieses

Schienenpaar trägt einen Schlittenträger 5, der auf Führungen 6 (F i g. 1 und 2) beweglich ist, die mit einem Antriebsmotor 7 verbunden sind (Fig. 1). Der Schlitten-

träger 5 besteht aus zwei Seitenplatten 8 und 9, die in einem bestimmten Abstand mittels Abstandshalter 10 und Schrauben 11 gehalten sind. Wie F i g. 2 zeigt, ist die

Textilbahn Γ zwischen zwei Rollenpaaren R1, R2 bzw.

Λ 3, Λ 4 eingeklemmt Die Rollen stellen die Förderrol-

bo len für die Textilbahn T dar, und ihre jeweilige

Geschwindigkeit ist so gewählt, daß sich die Zugrollen R1, R 2 etwas schneller drehen als die Spannrollen R 3, R 4, um einen Zug auf die Textilbahn T auszuüben und

sie gegen Gleitschuhe 8a, 9a anzudrücken.

Der Schlittenträger 5 (ragt ein Paar rohrförmiger,

paralleler Führungen 12, die zur Führung eines

Schlittens 13 dienen, der in seiner Mittelstellung durch

zwei sehr schwache, einander gegenüberliegende

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Zentrierfedern 14, 15 gehalten wird, die durch Kompression zwischen den seitlichen Platten 8 bzw. 9 und dem benachbarten parallelen Rand des Schlittens 13 wirken. Die Stellung des Schlittens 13 wird durch einen Mediendetektor bestimmt, der die Form eines Blocke's 16 hat, in welchem eine Ausfräsung 16a \orgesehen ist, in die eine mit dem Schlitten 13 eins:ückig verbundene Scheibe 17 eingreift Im Schenkel 166 des Detektors 16 ist eine Geberöffnung und im Schenkel 16c gegenüber der Geberöffnung eine Empfängeröffnung vorgesehen. Die in die Empfängeröffnung eintretende Luftmenge ist eine Funkion des Eindringens der Scheibe 17 in die Ausfräsung 16a und infolgedessen der Stellung des Schlittens 13 zum Schlittenträger 5.

Der Schlitten 13 trägt eine Fokussieroptik 18, die in der Achse eines Armes 19 einer T-förmigen Führung 20 (F i g. 2) liegt Der horizontale Arm 21 der Führung 20 ist zwischen den seitlichen Platten 8 und 9 des Schlittenträgers 5 gehalten. Dieser horizontale Arm 21 ist mit einem Fenster 22 verbunden, das in der Platte 9 angebracht ist Im Schnittpunkt der Arme 19 und 21 ist ein Spiegel 23 unter einem Winkel von 45° zu den jeweiligen Achsen angeordnet und mittels eines Trägers 24 und Schrauben 25 an der Platte 8 befestigt Der horizontale Arm 21 und das Fenster 22 sind zur Achse des Laserstrahlenbündels ausgerichtet, das von einem Laser 26 erzeugt und durch zwei Spiegel 27 und 28 umgelenkt sowie durch zwei Sammellinsen 39a, 396 hindurchgeleitet wird.

Eine Düse 48, die mit einer Quelle für ein Druckmedium (nicht dargestellt) verbunden ist, richtet einen Medienstrahl in die Brennpunktzone der Fokussieroptik 18. Der Schlittenträger 5 trägt einen Führungs- und Sicherungsmechanismus, welcher einen im Querschnitt U-förmigen Arm 29 aufweist, der um einen Zapfen 30 schwenkbar und von einer Zugfeder 31 beaufschlagt ist Das freie Ende dieses Armes trägt eine Führung 32, sowie einen Nocken 33 und einen Anschlag 34, der mit einer Feder 35 zusammenwirkt, die am Schlitten 13 befestigt ist

Der Nocken 33 greift zwischen den Schenkeln des U-förmigen Querschnittes des Armes 29 ein und wird von einem Zapfen 29a gehalten, der in eine ovale, quer durch den Nocken gehende öffnung 33a eingreift. Die Dicke dieses Nockens ist geringer als der Abstand zwischen den beiden parallelen Schenkeln des U-förmigen Armes 29. Daher haben der Nocken 33 und die Führung 32 zwei Freiheitsgrade mit Bezug zum Arm 29, und zwar in seitlicher Richtung und in Längsrichtung. Der Nocken 33 besitzt noch zwei seitliche Führungen 33i>, die dazu bestimmt sind, in eine zwischen zwei Führungen 13a, 13Z> vorgesehene Öffnung einzugreifen (Fig.3). Am Schlittenträger 5 ist eine Klinke 36 angelenkt, die einerseits eine Rast 37 und andererseits einen Fühler 38 trägt, der von einer Rolle gebildet wird.

Wie erwähnt wird die Stellung des Schlittens 13 von einem Detektor 16 festgestellt Die Drucksignale, die unterhalb der Empfängeröffnung des Schenkels 16c aufgenommen werden, sind für die Eindringtiefe der Scheibe 17 in die Ausfräsung 16a charaktei istisch. Diese Empfängeröffnung im Schenkel 16c(Fig.4 und 5) ist mit dem Eingang eines Verstärkers 40 verbunden, wobei das verstärkte Signal ein Analog-Servoventil 41 betätigt, das den Antriebsmotor 7 steuert, der den Schlittenträger 5 mit Hilfe der Führung 6 in der einen oder anderen Richtung bewegt, um so den Schlittenträger 5 mit Bezug zum Schütten 13 nachzustellen.

F i g. 5 zeigt ein Steuerdiagramm für die Verarbeitung des Mediensignals, das man mit Hilfe des Detektors 16

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65 erhalten hat Im Schaltkreis befinden sich der Detektor 16, der von einer Quelle 42 mit komprimierter Luft gespeist wird, ein Filter 43 und ein Druckminderventil 44. Der Druck in der Ausgangsleitung des Detektors 16 wird vom Verstärker 40 verstärkt dessen Ausgänge mit dem Servoventil 41 verbunden sind. Dieses ist mit der Druckluftquelle 42 über ein bistabiles Ventil 45 und einen öler 46 verbunden, der in die Luft einen ölnebel einbringt Das bistabile Ventil ist mit einem Steuerschalter 47 verbunden. Die Ausgänge des analogen Servoventils 41 sind mit dem Antriebsmotor 7 verbunden, der variable Geschwindigkeiten aufweist und die Führung 6 steuert

Wie man aus Fig.2 erkennen kann, wird das Laserstrahlenbündel durch die Fokussieroptik 18 konzentriert um auf der Führung 32 einen Punkt zu bilden, während diese durch die Klinke 36 in Arbeitsstellung gehalten wird. Die Führung 32 dient dazu, in eine flott gelegte Polschlinge der Textilbahn T einzugreifen, und zwar derart daß die Flottungen mit Präzision an jenen Ort gebracht werden, an dem das Laserstrahlenbündel quasi punktförmig konzentriert ist Die Führung 32 bleibt in ihrer Arbeitsstellung, solange der in Richtung des Pfeiles Fwirkende Druck, der durch den Widerstand der flott gelegten Polschlinge des Stoffes auf die Führung 32 hervorgerufen wird, im wesentlichen gleich dem Widerstand der Feder 35 ist Steigt dieser Druck, z. B. aufgrund des Bruches der Führung oder aus irgendeinem anderen Grund, erhöht sich die in Richtung des Pfeiles F wirkende Kraft sprunghaft und drückt den Nocken 33 in die gleiche Richtung. Der Fühler 38 ist daher durch den Nocken 33 gehoben, und der Arm 29, der so von der Rast 37 gelöst wird, wird von der Zugfeder 31 plötzlich in die strichpunktierte Linie gezogen. Nimmt hingegen der Druck ab, so verschiebt die Feder 35 den Nocken 33 in einer der Richtung des Pfeiles F entgegengesetzten Richtung und hebt in gleicher Weise den Fühler 38. Der Arm 29 wird wiederum von der Rast 37 gelöst und entfernt die Führung 32 aus der flott liegenden Polschlinge.

Während die Textilbahn Tunter den Gleitschuhen 8a und 9a vorbeigeführt wird, ist die Führung 32 seitlichen Verschiebungen veränderbarer Größe und Frequenz unterworfen. Da die Textilbahn mit einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Sekunde vorbeigeführt wird, ist die flott liegende Polschlinge, mit der die Führung in Eingriff steht, seitlichen Verschiebungen ausgesetzt, die zwischen einigen Zehntelmillimetern und mehreren Zentimetern liegen können. Es ist Aufgabe der Führung, diesen Verschiebungen genau zu folgen. Nimmt man eine starre Verbindung zwischen dem Schlitten 13 und der Führung 32 an, so übertragen sich die seitlichen Verschiebungen der Führung 32 durch ähnliche Verschiebungen des Schlittens 13. Selbstverständlich wird dessen Trägheit so klein wie möglich gewählt, um den kleinsten Widerstand gegen die seitlichen Verschiebungen zu haben. Der Schlitten 13 ist mit der Fokussieroptik 18 einstückig verbunden, und die Strahlen des Laserstrahlenbündels treffen parallel auf diese Linse auf. Der Laserpunkt folgt ständig der Führung 32 und schneidet infolgedessen mit Präzision die Flottungen der Textilbahn, und zwar trotz der seit'ichen Schwingungen, denen er während seiner Vorbeibewegung ausgesetzt ist. Gleichzeitig gibt die Düse 48 einen Mediumstrahl ab, der Luft, Wasser bzw. ein neutrales Gas sein kann. Dieses Medium hat insbesondere die Wirkung, daß die Verbrennungsgase

entfernt werden, die die Wirkung des fokussierten Laserstrahlenbündeis verringern.

Bei den Verschiebungen des Schlittens 13 ändert sich der vom Detektor 16 auf den Verstärker 40 übertragene Druck proportional, so daß das verstärkte Signal, das am einen oder anderen Ausgang des Verstärkers 40 auftritt, die Verschiebung des Servoventil 41 in der einen oder anderen Richtung proportional zum Wert des Signals steuert. Infolgedessen wird der Antriebsmotor 7 (Fig. 1) in der einen oder anderen Richtung mit einer dem Signal proportionalen Geschwindigkeit bewegt, wobei die Bewegung des Antriebsmotors auf die Führungen 6 und den Schlittenträger 5 übertragen wird.

Selbstverständlich bewirkt die Trägheit des Schaltkreises, daß der Antriebsmotor 7 nur mit einer gewissen Verzögerung reagiert. Unter der Voraussetzung, daß der Schlitten 13 eine oszillierende Bewegung kleiner Amplitude und einer Frequenz in der Größenordnung von z. B. 20 bis 50 Hz ausführt, bleibt der Schlittenträger 5 praktisch in Ruhe, wenn seine Verschiebung einem Mittel der Verschiebungen des Schlittens 13 entspricht. Wenn die Frequenz der Schwingung abnimmt und die Amplitude zunimmt, so verschiebt sich der Schlittenträger 5, jedoch ist die Amplitude der Bewegung aufgrund der Verzögerung kleiner. Im Gegensatz dazu bewirkt jede Bewegung des Schlittens 13, sei sie noch so klein, und soweit sie nicht oszillierend ist, eine identische Bewegung des Schlittenträgers 5. So folgt der Schlittenträger 5 exakt dem Übergang von einer flott gelegten Polschlinge zur benachbarten Polschlinge. Dies erklärt den Zweck der Zentrierfedern 14 und 15, wobei der Schlitten 13 auf alle Fälle durch das Mediensystem zentriert ist.

Man hat berechnet, daß die Stärke des Laserpunktes praktisch nicht geändert wird, wenn die relative Verschiebung zwischen dem Spiegel 23 und der Fokussieroptik 18 zwei Millimeter in der einen oder anderen Richtung nicht überschreitet Die Fokussieroptik 18 und die Führung 32 sind einstückig mit dem gleichen beweglichen Organ, nämlich dem Schlitten 13, verbunden, und der Punkt verhaut sich genauso, als ob die Textilbahn T ohne jegliche seitliche Bewegung vorbeigeführt wird. Der Steuerkreis des Schlittenträgers 5 gewährleistet daß der Spielraum zwischen der Achse des Bündels der parallelen Strahlen, die vom Spiegel 23 reflektiert werden, und der optischen Achse der Fokussieroptik 18 die erwähnten 2 mm nicht überschreitet, so daß die Stärke in der Höhe des Laserpunktes im wesentlichen konstant ist

Der Vorteil der beschriebenen Vorrichtung mit Schlittenträger 5 und Schlitten 13 ist daß die schnellen seitlichen Schwingungen mit geringer Amplitude genau vom Schlitten 13 wiedergegeben werden, wohingegen zwischen dem Schlitten 13 und dem Schlittenträger 5 eine Dämpfungsbewegung auftritt Das Laserstrahlenbündel wird aus parallelen Strahlen gebildet als ob die Quelle sich im Unendlichen befände. Die relativen Verschiebungen zwischen dem Spiegel 23 und der Fokussieroptik 18 haben keinen Einfluß auf die Lage des Punktes, sondern nur auf seine Stärke. Auf jeden Fall ist die Verminderung der Stärke nicht bedeutsam, wenn die Entfernung zwischen Schlittenträger 5 und Schlitten 13 ± 2 mm nicht überschreitet, was gewährleistet werden kann. Der hier verwendete Laser ist ein CC^Laser mit

j einer Stärke von einigen hundert Watt, wobei die ausgesandte Wellenlänge bei 10,6 μηι liegt. Bei diesem Beispiel ist der Durchmesser des Bündels der von der Strahlenquelle 26 ausgesandten parallelen Strahlen bei 8 mm. Dieses Bündel durchsetzt die erste Sammellinse

ι» 39a mit der Brennweite f\. Die zweite Sammellinse 39£> mit der Brennweite 2 · /Ί, die einen Abstand von 3 · /, von der Linse 39a hat, richtet das divergente Bündel aus, um ein paralleles Bündel mit einem Durchmesser von 16 mm zu bilden. Man weiß, daß der Durchmesser des Punktes d umgekehrt proportional dem Durchmesser D des durch die Fokussieroptik 18 zentrierten Bündels ist; d entspricht der Formel

_ 2,44 Xf D~

wobei λ die vom Laser 26 ausgesandte Wellenlänge ist und /die Brennweite der Fokussieroptik 18. Es ist daher wünschenswert den Durchmesser des von der Fokus sieroptik 18 konzentrierten Strahlenbündels soweit wie möglich, aber selbstverständlich innerhalb der durch die Praxis gegebenen Grenzen zu vergrößern. Die in der Höhe des Punktes erreichte Stärke reicht aus, um die Schnittgeschwindigkeit gegenüber den jetzigen Ge schwindigkeiten um ein Vielfaches zu steigern. Für die Praxis ist es selbstverständlich, daß andere Kräfte diese Leistung des Lasers vermindern könnten.

Auf der Führung 32 hinter dem Auftreffpunkt des Laserpunktes auf der Führung 32, und in bezug auf die Richtung F der Bewegung der Textilbahn T, ist eine Klinge 32a (F i g. 2) vorgesehen. Diese Klinge 32a dient zum Schneiden eventueller Fäden, die von den Laserstrahlen nicht geschnitten worden sind. Diese Klinge ist jedoch nicht unbedingt notwendig.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung kann man auch erreichen, daß der Laserpunkt seitlich zur Führung 32 um eine Strecke verschoben wird, die gleich ist dem Abstand zwischen zwei benachbarten flott liegenden Polschlingen.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anordnung ist die Achse des Bündels im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Textilbahn T. Infolgedessen geht ungefähr 50% der Energie des Laserstrahlenbündels aufgrund der Abstände zwischen den Fäden verloren.

Dieser Anteil an verlorener Energie kann beträchtlich vermindert werden, wenn man die Achse des Bündels, wie in F i g. 6 dargestellt neigt Hier ist die Führung 32 mit den Polschlingen gezeigt sowie die Fokussieroptik 18 und der Spiegel 23, die um einen Winkel α um den Brennpunkt der Fokussieroptik verschwenkt sind, der in einer die Führung 32 enthaltenden Ebene liegt Diese Anordnung vergrößert die Durchtrittszeit jedes Polfadens durch das fokussierte Laserstrahlenbündel und verringert um den gleichen Betrag die Zeh, während der das Strahlenbündel in die die Polfäden trennenden Gassen fällt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auftrennen der Polschlingen einer Textilbahn mittels Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Veloursware, insbesondere eines Kordsamts, die Polschlingen einzeln nacheinander durch den Brenn fleck des fokussierten Laserstrahls aufgetrennt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Laser und einer im Strahlengang des Laserstrahls angeordneten Fokussieroptik sowie mit einer Transportvorrichtung für die Textilbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Fokussieroptik (18) in einer zur Textilbahn senkrechten Ebene angeordnet ist und durch eine in die Polschlingen eingreifende Führungsnadel (32) auf die Polschlingen ausrichtbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Fokussieroptik (18) zur Ebene der Textilbahn (T)geneigt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (48) zum Einbringen eines Mediumstrahls in den Bereich des Brennflecks vorgesehen ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsoptik (18) in einem mit der Führungsnadel (32) verbundenen Schlitten (13) angeordnet ist und Nachführeinrichtungen zum Verschieben eines Schlittenträgers (5) quer zu den Polschlingen vorgesehen sind.