DE2752068A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerschneiden von faserkabeln zu stapelfasern - Google Patents

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g Bayer Aktiengesellschaft 2752068

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509 Leverkusen. Bayerwerk

Hö/bc

Verfahren und Vorrichtung zum Zerschneiden von Faserkabeln zu Stapelfasern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerschneiden von Faserkabeln zu Stapelfasern, bei dem das Faserkabel von einem Schneidkranz mit im wesentlichen radial angeordneten Schneiden gewickelt und durch radial außen auf die Wicklung gepreßte Druckwalzen zerteilt wird, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Vorrichtungen zum Zerschneiden von band- oder strangförmigem Fadengut, insbesondere zur Herstellung von Stapelfasern, sind beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften 1 660 286, 1 760 643, 2 400 471, 2 408 258 und 2 456 941 beschrieben. Im wesentlichen handelt es sich dabei um Schneidmaschinen, die aus einem rotierenden Schneidkranz, der mit mehreren auswechselbaren Messern versehen ist, und einer sich mitdrehenden Druckwalze besteht, die das sich aufwickelnde Fadenbündel durch den Schneidkranz drückt. Eine zweite Gruppe von Schneidmaschinen, beispielsweise beschrieben in den deutschen Offenlegungsschriften 2 328 274, 2 405 474 unö 2 442 967, besteht aus einer Ein-

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klemmvorrichtung für das zu zerscnneidende Faserkabe in ihrem gegenseitigen Abstand der Stapellänge entsprechenden Schlitzen, durch die sich rotierende Messer bewegen und dabei das Faserkabel zerschneiden. Diese Schneidmaschinen können bei Fadengeschwindigkeiten von 100 bis 250 m/min eingesetzt werden. Gemeinsames negatives Merkmal all dieser Vorrichtungen ist, daß sie für Geschwindigkeiten von 3000 m/min und mehr nicht geeignet sind.

In der deutschen Offenelgungsschrift 25 54 578 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern beschrieben, das für hohe Fadengeschwindigkeiten geeignet sein soll; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu schneidende Faserkabel von einer Ablegevorrichtung auf einen liegenden, sich um seine sekrechte Rotationsachse drehenden Schneidkranz abgelegt wird, durch den das Kabel durch eine sich drehende, der Ablegevorrichtung nachgeordneten Druckwalze hindurchgedrückt wird. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß das Faserkabel nicht mittels Kraft oder Formschluß von den beiden Ablegehaspelrädern abgezogen wird. Üblicherweise wird für ein sicheres Abziehen des Kabels von den Haspelrädern ein unmittelbar nachgeschalteter Injektor eingesetzt, der aber hier versagt, da dessen Fluidstrom ein sauberes Ablegen des Faserkabels auf dem rotierenden Schneidkranz sehr erschwert. Problematisch ist bei dieser Vorrichtung auch das Anlegen. Es ist eine unfallträchtige Manipulation, da das Faserkabel mit der Pistole zwischen Ablegehaspel und rotierendem Schneidkranz über diesen hinweg geführt werden muß, damit die Haspelräder das Kabel erfassen können. Das Unfallrisiko wird um so größer,

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je höher die Anleggeschwindigkeit ist. Aus diesem Grund wird in der Anmeldung auch nur von Anlegegeschwindigkeiten "von 1OO m/min und mehr" gesprochen, die verfahrenstechnisch interessanten Geschwindigkeiten liegen jedoch zwischen 3000 und 60OO m/min. Wenn zum Anlegen die Geschwindigkeit herabgeregelt wird bedeutet das, daß vom Zeitpunkt des Anlegens bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Schneidvorrichtung die Sollgeschwindigkeit wieder besitzt, Abfall produziert wird. Ein weiterer sehr wesentlicher Nachteil ist die Tatsache, daß das schwere Schneidrad mit der Kabelabzugsgeschwindigkeit als Umfangsgeschwindigkeit rotiert, was bei den hohen Geschwindigkeiten erhebliche Anforderungen an Lagerung und Werkstoff stellt. Die Problematik kann _unter Umständen dadurch vergrößert werden, daß die Druckwalze das Schneidrad nicht radial sondern mit der Schneidkraft achsial belastet und wegen seiner Anordnung am Umfang des Schneidrades dieses und seine Welle mit einem Kippmoment wechselnd belastet.

Darüberhinaus erfordert das rotierende Schneidrad entsprechend auegelegte Sehneidmesserhalterungen, die der zentrifugalen Belastung standhalten. Daraus und aus der Tatsache, daß Stege den äußeren Rand des Schneidrades, der die Schneidmesser auBen hält und die Reibfläche für die Druckwalze trägt, mit dem Kern des Schneidrades verbinden müssen, die ihrerseits in entsprechender Anzahl und Stärke vorhanden sein müssen, ergibt sich eine untere Grenze in der Schnittlänge, die für Kurzschnitte sicherlich nicht geeignet ist. Das bedeutet, eine solche Hoengeschwindigkeitsschneidmaschine ist nur für die Herstellung einer beschränkten Anzahl von Produktgruppen verwendungsfähig.

Eine weitere Hochgeschwindigkeitsschneidemaschine von der Firma Fourne wird in der Zeitschrift "Chemiefasern textil-industrie" (1976), Heft 12 beschrieben. Bei dieser

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Vorrichtung soll das Faserkabel mit "beliebig hoher Geschwindigkeit" zu einer Spirale ausgeworfen werden, die während der Spiralbildung um oder in ein stehendes Rohr gewickelt wird, wodurch die Lineargeschwindigkeit in Kabelrichtung und in senkrechter Richtung zur Spiralebene automatisch Null wird. Dieses zunächst von einem Träger gehaltene Spiralenbündel wird dann durch eine Filtrationsvorrichtung langsam an der Trägerwand entlang in Achsrichtung des Kabelwickels weiterbewegt. Dieses Spiralpacket wird dann in der Weise geführt, daß es quer zur Fadenrichtung mit rotierenden Textilschneidmaschinen zu Stapelfasern geschnitten werden kann. Zu diesem Zweck wird das die Spiralen tragende Rohr entsprechend der Faserlänge geschlitzt, damit die rotierenden Messerscheiden in die Schlitze eintauchen und das darüber hinweglaufende Spiralpacket zerschneiden können. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß die Schnittlänge durch den Antrieb der Schneidräder nach unten begrenzt ist; Kurzschnitte von 12 oder 6 mm sind nicht zu realisieren. Darüber hinaus läßt sich durch die Art der Vorlage des Faserkabels vor den Schneidrädern eine gewisse Irrlage der angehäuften Kabelwindungen nicht vermeiden, wodurch die Schnittlängenverteilung der Stapelfasern negativ beeinflußt wird. Problematisch ist bei dieser Ausführung weiterhin, daß der Vorschub des Kabelpfropfens unmittelbar vor den Schneidrädern nur schwer konstant zu halten ist, da dieser von der einwirkenden Kraft einerseits und vom Transportwiderstand andererseits bestimmt wird. Da beide aber stark von der Packungsdichte und der Wandreibung abhängen und diese wie die Pfropfenhöhe zeitlich schwanken, ist die Schnittleistung nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführungen des Verfahrens zu entwickeln, mit denen sich Faserkabelbündel bei hohen

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Fadengeschwindigkeiten, d.h. im Bereich bis 6OOO m/min, ohne den oben beschriebenen Nachteilen zu Stapelfasern schneiden lassen. Die Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das Faserkabel über einen rotierenden Ablegerüssel auf dem Schneidkranz abgelegt wird, synchron mit dem Ablegerüssel je eine Trägerscheibe oberhalb und unterhalb des Schneidkranzes rotiert und an diesen Trägerscheiben die Druckwalzen so gelagert sind, daß sie auf dem Faserkabel abrollen. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem feststehenden oder drehbaren Schneidkranz mit im wesentlichen radial angeordneten Schneiden und mehreren Druckrollen, einer Eingabevorrichtung für das zu schneidende Faserkabel und einem Behälter zur Aufnahme der Stapelfasern und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrollen in Trägerscheiben gelagert sind, wobei je eine Trägerscheibe oberhalb und unterhalb des Schneidkranzes drehbar um diesen gelagert ist, die Eingabevorrichtung als um den Schneidkranz umlaufender Ablegerüssel ausgebildet ist, ein synchroner Antrieb für die Trägerscheiben und den Ablegerüssel vorhanden ist und die Zuordnung des Ablegerüssels und den Druckrollen an den Trägerscheiben so ist, daß der Ablegerüssel immer auf Lücke zwischen zwei Druckwalzen steht. Weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen sind in den Unteransprüchen genannt. So ist beispielsweise der Schlitz zwischen den Druckrollen und dem Schneidmesser in einer bevorzugten Ausführungsform in seiner Breite nicht über den Umfang konstant, sondern mit der Eintrittsdruckrolle beginnend mit Blickrichtung gegenläufig zum Drehsinn von Druckrolle zu Druckrolle in seiner Stärke abnehmend ausgebildet. Dadurch wird einerseits erreicht, daß beim Anfahren die Eintrittsdruckrolle das Kabel leicht von selbst fängt und in den Schneidschlitz einführt und andererseits die Schneidkraft nicht von einem einzigen Rad sondern von mehreren aufgebracht wird. Dadurch wird die Lagerung der Druckwalzen vereinfacht, was leichter höhere Geschwindig-

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keiten zuläßt und zum anderen auch gewährleistet, daß das Faserkabel sicher auf dem Schneidkranz gehalten und damit einwandfrei durch den Rüssel transportiert wird. Stauungen des Kabels an der Eintrittsdruckwalze am Schlitzeingang würden sich sofort im Staurohr zurückbilden und zu Produktionsstörungen führen. Die Endschlitzdicke, d.h. der Abstand zwischen dem Schneidkranz und dem Umfang der letzten Druckwalze unmittelbar vor dem Rüssel wird so eingestellt, daß zumindest eine volle Faserkabelwindung auf dem Schneidkranz zwischen Messer und Druckwalzen untergebracht werden kann, daß die Enddruckwalze diese Windungen gerade fest einklemmt, ohne sie durch den Schneidkranz zu drücken.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen sind folgende Vorteile zu erzielen:

Faserkabeln mit hohen Abzugsgeschwindigkeiten, insbesondere im Bereich zwischen 3OOO und 60OO m/min, lassen sich praktisch störungsfrei zu Stapelfasern schneiden.

Die Schnittlänge der Stapelfasern ist nach unten allein durch die Messerhalterung begrenzt und kann sehr klein sein (wenige mm).

Das Scneidkranzrad kann robust ausgeführt werden, es treten keine Lagerungsschwierigkeiten auf.

Die rotierenden Trägerscheiben für die Druckwalzen können auch bei unsymmetrischer Druckwalzenmassenverteilung einfach ausgewuchtet werden. Durch entsprechende Anordnung kann die Schnittkraft auf den Umfang des Schneidkranzes verteilt werden.

Ablegerüssel und Trägerscheiben besitzen einen gemeinsamen Antrieb.

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Das Faserkabel wird automatisch von der Schneidvorrichtung eingefangen.

Es kann bei voller Abzugsgeschwindigkeit angelegt werden, es fällt kein Abfall an, das Anlegen ist ungefährlich.

Die Injektorluft des Rüssels kann mit einem nachgeschalteten Ventilator zum Abtransport der Stapelfasern aus der Schneidvorrichtung verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den Figuren dargestellt und im folgenden beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Aufriß einer erfindungsgemäßen Schneidmaschine. Figur 2 Draufsicht in vier Schnittebenen.

Figur 3 Aufriß einer Schneidmaschine bei der die Druckwalzen von einem endlosen Band umschlungen sind und über einen Elektromotor angetrieben werden.

Figur 4 Die entsprechende Draufsicht in vier Schnittebenen.

Figur 5: Aufriß einer erfindungsgemäßen Schneidmaschine, die zwecks schnellen Auswechseln mit zwei Wechsel-Schneiden ausgerüstet ist.

Figur 6: Entsprechende Draufsicht der Wechsel-Schneidmaschine in vier Schnittebenen.

Das Faserkabel 1 wird von einem Haspelwerk 2 einem um die senkrechte Achse 3 der Schneidvorrichtung drehbarem Rüssel 4 übergeben. Zur Erleichterung des Anlegens und zur Reduzierung der Wandreibungskräfte ist dem Rüssel 4 ein Injektorteil 5 vorgeschaltet, das über den Einlaß 6 mit Druckluft beaufschlagt wird. Der drehbare Rüssel 4 ist so gewunden,

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daß sein unteres Ende 7 mit seiner Längsrohrachse näherungsweise horizintal vor dem Schneidrad 8 zu liegen kommt. Die Rüssellängsachse 7 am unteren Ende soll bevorzugt so eingestellt sein, daß das Faserkabel 1 möglichst senkrecht zur Ebene verläuft, die durch die Achse 3 des Schneidrades 8 und die Achse 9 der ersten Druckwalze unmittelbar nach dem Rüssel aufgespannnt wird und etwa in der Schlitzmitte zwischen Schneidmesserkranz und Druckwalze diese durchstößt. Der Schneidkranz trägt austauschbare Messer 10 und wird von der Welle 11 getragen und beispielsweise von einer Feder gehalten. Oberhalb und unterhalb des Schneidrades 8 befinden sich ebenfalls um die Achse 3 drehbare Trägerscheiben 12,13 für die Druckrollen 14. Der Abstand der Achsen der Druckrollen 14 in den Trägerscheiben 12,13 von der senkrechten Achse 3 nimmt ausgehend von der Druckrolle 9 stetig ab, so daß die Lücke zum Ablegen des Kabels 1 auf dem Schneidrad 8 kontinuierlich enger wird. Die Trägerscheiben 12,13 müssen entsprechend ausgewuchtet werden. Die Druckrollen 14 rollen auf dem Faserkabel 1, das um das Schneidrad gewickelt ist, ab. Ablegerüssel 4 und Trägerscheiben 11,12 werden über Zahnriemen 15,16,17 angetrieben. Das Zahnriemenrad 17 ist über die Kupplungshülse 18 fest mit der Trägerscheibe 12 verbunden. Diese integrierte Antriebseinheit ist auf der stehenden Welle 11 gelagert 19. Die sich drehenden Trägerscheiben 12,13 ziehen die in 20 gelagerten abgestutzen Druckrollen 9,14 mit sich auf die Umlaufbahn um das Schneidrad 8. Die geschnittenen Fasern fallen durch öffnungen 21,22 im Schneidkranz und in der unteren Trägerscheibe 13 in einen Sammeltrichter 23.

Das Schneidrad 8 muß nicht notwendigerweise ruhen. In einer Ausführungsform ist es auch möglich, daß das Schneidrad bei entsprechender Lagerung entgegengesetzt zu Trägerscheiben und Ablegerüssel rotiert, was eine höhere Abzugsgeschwindigkeit ergibt. In einem anderen Fall rotiert nur das

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Schneidrad 8, während der Ablegerüssel 4 und die Trägerscheiben 12,13 stehen.

In den Figuren 3 und 4 ist eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der die Druckwalzen mit einem endlosen Band umhüllt sind. Das endlose Band 24 ist so um die Druckwalzen 14 geschlungen, daß die Umlenkung des Bandes 24 von der Innen- nach der Außenseite jeweils um die beiden Rollen vor und hinter dem Ablegerüssel 7 erfolgt. Es muß nicht unbedingt erforderlich sein, daß die Druckwalzen angetrieben werden. In dem in der Abbildung 3 und 4 dargestellten Beispiel werden sie von einem separat angeflanschten Elektromotor 25 angetrieben.

Auch ein Antrieb mit entsprechender Zahnradpaarung, die einerseits ein stehendes und andererseits ein auf ihm ablaufendes mit der Druckwalze 9 festgebundenes Zahnrad enthält, über den Antrieb 15, 16, 17 der Trägerscheiben 12, 13 ist möglich.

In diesen Beispiel rollt das Band 24 auf dem stehenden Schneidrad 8 ab, so daß effektiv zwischen dem Band 24 und dem zu schneidenden Faserkabel 1 keine Gleitreibung entsteht. Es ist selbstverständlich, daß die Trägerscheibe 12 wegen des Elektromotors 25 ausgewuchtet werden muß.

In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ihr spezifisches Merkmal ist die Ausführung als Wechsel-Schneidmaschine, d.h. im Falle einer Störung am Schneidrad, oder für den Fall, daß eine Änderung der Faser-Schnittlänge nötig ist, kann bei dieser Ausführung in sehr kurzer Zeit das Schneidrad inclusiv Rüssel, Planetendruckwalzen und Sammelbehälter gegen

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ein neues, fertig eingerichtetes Schneidradsystem ausgetauscht werden. Dies wird in diesem Beispiel dadurch erreicht, daß die Lagerwelle 11 auf einem Auslegearm 26 ruht, der in 27 drehbar um die Stütze 28 gelagert ist. 28 trägt darüberhinaus den Antriebsmotor 29. Im Falle, daß das Auswechseln des Schneidradsystems notwendig wird, kann das Schneidradsystem I auf 26 ruhend um 28 soweit im Uhrzeigersinn verdreht werden, bis das Schneidradsystem II mit seiner Rüssel-Eintrittsöffnung 30 unter die Ausblasöffnung 31 des Injektors 5 zu ruhen kommt. In einer Zwischenstellung wird der Riemen 16 vom System I auf das System II umgelegt, so daß in kürzester Zeit das Schneidradsystem II zur Verfügung steht. Dadurch werden Stillstandszeiten praktisch vermieden; ein Schneidradsystem kann ungestört durch den Einsatz des 2. Systems gewartet und repariert werden.

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Claims (9)

2757068 Patentansprüche

1) Verfahren zum Zerschneiden von Faserkabeln zu Stapelfasern, bei dem das Faserkabel um einen Schneidkranz mit im wesentlichen radial angeordneten Schneiden gewickelt und durch von radial außen auf die Wicklung gepreßte Druckwalzen zerteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserkabel über einen rotierenden Ablegerüssel auf dem Schneidkranz abgelegt wird, synchron mit dem Ablegerüssel je eine Trägerscheibe oberhalb und unterhalb des Schneidkranzes rotiert und an diesen Trägerscheiben die Druckwalzen so gelagert sind, daß sie auf dem Faserkabel abrollen.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwalzen angetrieben werden.

3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz in umgekehrter Drehrichtung wie der Ablegerüssel und die Trägerscheiben rotiert.

4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem feststehenden oder drehbaren Schneidkranz mit im wesentlichen radial angeordneten Schneiden und mehreren Druckrollen, eine Eingabevorrichtung für das zu schneidende Faserkabel und einem Behälter zur Aufnahme der Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrollen (14) in Trägerscheiben (12,13) gelagert sind, wobei je eine Trägerscheibe oberhalb und unterhalb des Schneidkranzes (8) drehbar um diesen gelagert ist, die Eingabevorrichtung als um den Schneidkranz um-

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ORIGINAL INSPECTED

laufender Ablegerüssel (4) ausgebildet ist, ein synchroner Antrieb (15, 16, 17) für die Trägerscheiben (12, 13) und den Ablegerüssel (4) vorhanden ist und die Zuordnung des Ablegerüssels (4) und den Druckrollen (14) an den Trägerscheiben (12, 13) so ist, daß der Ablegerüssel immer auf Lücke zwischen zwei Druckwalzen steht.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen Schneidmesserkranz (8) und Druckwalzen (14) beginnend an der ersten Druckwalze (9) hinter der Lücke zum Ablegen des Kabels und endend an der letzten Druckwalze vor der Lücke stetig enger wird.

6) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwalzen (14) von einem endlosen Band (24) umschlungen sind und die Umlenkung des endlosen Bandes von der Innen- nach der Außenseite jeweils an den beiden Rollen vor und hinter dem Ablegerüssel erfolgt.

7) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb der Druckwalzen über das zentrale Antriebssystem vorhanden ist.

8) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Trägerscheibe (12,13) angeflanschter mitrotierender Elektromotor (25) zum Antrieb der Druckwalzen (14) vorhanden ist.

9) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schneidkränze (8) und eine Umschaltvorrichtung (26, 27, 28) vorhanden sind, so daß bei Bedarf der eine oder andere Schneidkranz in Betrieb ist.

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