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"Friktionsfalschdraller"
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Durch die DE-OS 29 28 522 ist ein Friktionsfalschdraller bekannt,
bei dem der falschzuzwirnende und zu texturierende Faden zwischen einer bewegten
Oberfläche und der Stirnfläche einer rotierenden biegeweichen Scheibe durch eine
auf die Rückseite der biegeweichen Scheibe wirkende Andrückeinrichtung eingeklemmt
wird. Der besondere Vorteil eines derartigen Friktionsfalschdrallers besteht darin,
daß die Stirnfläche der rotierenden Scheibe und die bewegte Oberfläche - es kann
sich dabei ebenfalls um die Stirnfläche einer rotierenden Scheibe handeln - im Klemmbereich
sich kreuzende Geschwindigkeitsvektoren haben, so daß auf den Faden eine der Zwirnung
dienende Drallkomponente quer zur Fadenrichtung und eine in Fadenlängsrichtung wirkende
Förderkomponente einwirkt.
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Mit einem derartigen Friktionsfalschdraller sind sehr hohe Zwirnungen
erreichbar.
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Dabei liegt der besondere Vorteil darin, daß durch die Andrückeinrichtung
definierte Klemmkräfte auf den Faden einwirken, wodurch sich auc der Schlupf steuern
und/oder beeinflussen, insbesondere vermindern läßt. Ferner wirkt die Nvrmalkrdft
in einem entj beyrenzten definierten Bereich, so daß auch die einwirkenden Geschwindigkeitsvektoren
nach Größe und Richtung ausreichend genau definierbar sind.
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Schließlich hat sich herausgestellt, daß ein derartiger Friktionsfalschdraller
hinsichtlich der erforderlichen Fertigungs- und Verschleißtoleranzen sehr unempfindlich
ist Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch die Andrückeinrichtu hervorgeruEene
Ausbeulung und Ausbiegung der biegeweichen Scheibe tu weiteren unerwünschten Verformungen
und Störungen der Laufruhe führt. Durch die in Anspruch 1 angegecjebene Lösung wird
dieses Problem vermieden.
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Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
wieder. Weitere Einzelheiten hierzu sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in Zeichnungen dargestellt
sind.
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Es zeigen: Fig. 1, 1a die schematische Darstellung eines Friktionsfalschdrallers;
Fig. ib eine alternative Aufspannung der weichen Scheibe; Fig. 2 Ausführungsbeispiele
für biegeweiche Scheiben bis 9 mit biegestarrem Rand; Fig. 10 eine Friktionsscheibe
mit begrenzter Dehnbarkeit; Fig. 11 Herstellung (schematisch) einer Friktionsscheibe
nach Fig. 10.
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Der in den Figuren 1 und la dargestellte Friktionsfalschdraller besteht
aus einer starren Scheibe 1 und einer biegeweichen Scheibe 2, welche um die Achsen
3 und 4 mit dem eingezeichneten Drehsinn 5 und 6 rotieren und dabei den Faden 7
mittels Andrückeinrichtung 8, welche auf die Rückseite der weichen Scheibe 2- wirkt,
zwischen sich einklemmen. Dadurch erhält der mit Laufrichtung 9 laufende Faden eine
Falschzwirnung.
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Gleichzeitig wird der Faden gefördert, da die Scheiben neben der quer
zur Fadenachse wirkenden Drallkomponente auch eine Bewegungskomponente in Fadenlaufrichtung
auf den Faden ausüben. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die DE-OS 29 28 522
Bezug genommen.
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Derartige weiche Scheiben 2 können z.B. aus Gummi, synthetischem Kautschuk,
Polyurethan oder einem anderen elastomeren Chemie-oder sonstigen Werkstoff bestehen,
welcher nach seinen Festigkeitseigenschaften einerseits und seiner Ausbildung, insbesondere
seiner
Wandstark andererseits geeignet ist, zwar hohe Zugkräfte, jedoch im Verhältnis hierzu
nur vernachlässigbar geringe Biege- und Ausbeulkräfte auf zunehmen. Eine biegeweiche
Scheibe aus Gummi würde hierzu. beispielsweise eine Stärke von 0,5 bis 2 mm haben.
Es ist hierzu bereits vorgeschlagen worden, Kordeinlagen oder ähnliches in eine
derartige biegeweiche Scheibe einzubringen, welche die Biegefreudigkeit und Ausbeulfähigkeit
der Scheibe nicht oder unwesentlich behindern, dafür aber geeignet sind, die infolge
der Zentrifugalkräfte auftrtenden Zugbeanspruchungen aufzunehmen.
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Als besonders vorteilhaft wird vorgeschlagen, daß die biegeweiche
Scheibe aus einem Material, in welches im flüssigen bzw. plastischen Zustand Fasern,
z.B. Glasfasern oder Kunststoffasern eingemischt worden sind, derart geformt wird,
daß sich bei der Formgebung eine Orientierung der Fasern vorzugsweise in radialer
Richtung ergibt. Es ist insofern beispielsweise möglich, das elastomere Material
mit den eingemischten Fasern zunächst zu einem Scheibenrohling zu formen, welcher
sodann über seine Fließgrenze hinaus gepreßt wird. Infolge der Fließbewegungen tritt
eine radiale Orientierung der Fasern auf. Zu demselben Zweck wird vorgeschlagen,
die Scheiben aus einem elastomeren Material mit eingemischten Fasern im Spritzgießverfahren
herzustellen, wobei sich der Materialeinlaß in die Spritzgußform im Zentrum der
Form befindet, so daß durch die radialen Fließbewegungen eine entsprechende Orientierung
der eingemischten Fasern eintritt.
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Mit derartigen biegeweichen und ausbeulbaren Friktionsscheiben lassen
sich hervorragende Texturierergebnisse durch den Einsatz einer auf die Rückseite
wirkenden Andrückeinrichtung 8 erzielen. Diese Konfiquration aus biegeweicher Friktionsscheibe
und
Andrückeinrichtung bereitet jedoch Schwierigkeiten bei der Erzielung eines stabilen,
ruhigen Laufs. Zur Erzielung eines ruhigen Laufs der biegeweichen Scheibe müssen
insbesondere die Position der Andrückeinrichtung, die Anpreßkraft und die Drehzahl
der Scheibe sehr sorgfältig aufeinander abgestimmt werden. Dadurch wird ein Kompromiß
zwischen ruhigem Lauf und Zwirnergebnis erforderlich, da andererseits die Position
der Andrückeinrichtung, die Anpreßkraft und die Drehzahl der Friktionsscheibe auch
von ausschlaggebender Bedeutung für Höhe und Qualität der Zwirnunq sind.
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Ein ruhiger und stabiler Lauf der biegeweichen Friktionsscheibe wird
unabhängig von der Positionierung der Andrückeinrichtung, der Andrückkraft und der
Drehzahl der Scheibe erzielt, wenn die weiche Scheibe so ausgebildet ist, daß sie
in ihrer ringförmigen Randzone weniger flexibel und in Umfangsrichtung dehnungsärmer
ist als im mittleren Bereich, auf welchen die Andrückeinrichtung einwirkt. Diese
größere Starrheit gegen Biegung, Ausbeulung und Dehnunq im Randbereich läßt sich
insbesondere durch die Art des Materials, al Materialstärke und durch Materialeinlagen
oder -auflagen des Randbereichs erzielen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sieht für die biegeweiche Scheibe
2 eine Scheibe konstanter Stärke vor, in die im Bereich des Außenumfangs ein Ring
10 aus Metall oder einem anderen Material mit größerem Elastizitätsmodul eingelassen,
eingegossen, eingepreßt oder in sonstiger Form eingeformt wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sieht vor, daß auf die Scheib(
int I3ert' ich des Außenumlangs ein Ring 11 aus Metall oder einem anderen Material
höheren Elestizitätsmodul aufgeklebt ist. Hervorgehoben wird, daß dieser Ring vorzugsweise
auf
die Rückseite aufgeklebt wird. Denkbar ist auch, den starren Ring auf die andere,
d.h. die Friktionsseite aufzukleben, sofern gewährleistet bleibt, daß zwischen dem
Ring und der starren Scheibe 1 kein Kontakt eintritt.
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Es wird ferner hervorgehoben, daß der biegesteife Rand nach dieser
Erfindung nicht unbedingt mit dem Außenumfang der biegeweichen Scheibe zusammenfallen
muß. Es ist vielmehr sehr wohl denkbar, eine gute Laufruhe auch dadurch zu erzielen,
daß der Durchmesser der biegeweichen Scheibe etwas größer ist als der des Ringes.
In jedem Falle ist der Innendurchmesser des.biegesteifen Randes bzw. der biegesteifen
Einlage oder des biegesteifen Ringes etwas größer als der Durchmesser, auf welcher
die Andrückeinrichtung liegt.
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Es sei ferner hervorgehoben, daß der Randbereich erfindungsgemäß in
der Lage sein soll, Querkräfte aufzunehmen. Diese Querkräfte können zum einen senkrecht
zur Oberfläche aufgebracht werden und rufen in diesem Falle eine Verbiegung des
Rands hervor. Sie können auch durch Zentrifugalkräfte aufgebracht werden und rufen
in diesem Falle eine Dehnung des Randbereiches hervor. Es wurde gefunden, daß die
Laufruhe der Scheibe bereits dadurch verbessert wird, daß die Dehnung behindert
wird. Der Randbereich kann daher dehnungsarm sein, um das Ziel der Erfindung zu
erreichen. Vorzugsweise sollte der Randbereich dehnungsarm und biegesteif sein.
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Biegesteifigkeit und Dehnungsarmut werden insbesondere erreicht durch
metallische Ein- oder Auflagen. Lediglich dehnungsarme Ausbildung des Randbereiches
wird erreicht durch ein- oder aufgelegte Faden-, Kord-, Drahtringe und ähnliches.
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In der Detaildarstellung nach Fig. 4 wird die höhere Biegesteifigkeit
des äußeren Randes der weichen Scheibe 2 durch einen angeformten Wulst 12 erreicht,
welcher aus dem gleichen Material wie die Scheibe 2 bestehen kann, welcher jedoch
aufgrund
seiner größeren Dicke eine größere Biegesteifigkeit bzw. geringere.Dehnbarkeit aufweist.
Bei der Formgebung ist wiederum darauf zu achten, daß der Wulst nicht mit der anderen
Friktionsfläche in Berührung gerät, was z.B. auch dann geschehen kann, wenn die
Masse des Wulstes so groß ist, daß die Zentrifugalkräfte eine Ausbiegung der Scheibe
gegen die andere Friktionsscheibe bewirken.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sieht vor, daß die biegeweiche
Scheibe 2 nur in einem ringförmiten mittleren Bereich 13 so dünn ist, daß sie durch
die von der Andrückeinrichtung 8 ausgeübte Normalkraft ausbeulbar und ausbiegbar
ist. Im übrigen erhält die Scheibe sowohl im Zentrum als auch im Bereich der Nabe
eine solche Materialdicke, daß sie verhältnismäßig biegestarr ist. Zusätzlich ist
der Außenrand durch einen aufgeklebten Ring 11 verstärkt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist ähnlich geformt.
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Jedoch weist hier die biegeweiche Zone 13 eine torusförmige Ausbeulung
14 auf, in der die Andrückeinrichtung 8 anliegt.
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Diese torusförmige Ausbeulung ist bereits in das Materal eingeformt.
Hierdurch wird die ausbeulende Wirkung der Andrückeinrichtung 8 verstärkt. Damit
wird gewährleistet, daß der Faden lediglich mit dem ausgebeulten Bereich in Verbindung
kommt.
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Charakteristisch für sämtliche Ausführungsbeispiele ist, daß die biegeweichen
Scheiben auf einer im Durchmesser verhältnismäßig großen Nabe 15 sitzt, wodurch
eine weitere Stabilisierung der weichen Scheibe erreicht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme eines verhältnismäßig biegesteifen
bzw. dehnungsarmen Rand kann auch erreicht werden, daß die Scheibe bei stabilem
Lauf um einen gewissen,
im allgemeinen nicht mehr als 3 übersteigenden
Winkel aus der Normalebene zu ihrer Rotationsachse ausgelenkt wird. Dies ist bezüglich
Ausführungsbeipsiel 3 gestrichelt eingezeichnet.
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Es gilt jedoch für sämtliche Ausführungsbeispiele und es ist als weiterer
Vorteil der Erfindung zu betrachten, daß durch die Auslenkung gegenüber der Normalebene
ein Freiraum für den Fadenlauf zwischen den Stirnflächen der Friktionsscheiben erreicht
wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist aus, daß in dem Außenrand
der biegeweichen Scheibe eine Nut eingelassen ist, in welche ein Ring 22 eingelegt,
insbesondere eingeklebt oder einvulkanisiert ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 wird der biegesteife Rand
dadurch gebildet, daß um den Rand ein metallischer Ring 21 U-förmig umbördelt ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist der Außendurchmesser der
biegeweichen Scheibe gleich dem Innendurchmesser des biegesteifen Rings 23. Beide
sind miteinander verklebt bzw. anvulkanisiert.
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Mit der Erfindung wurde gleichzeitig auch die Aufgabe gelöst, eine
unbeabsichtigte Auslenkung der weichen Scheibe 2, die insbesondere durch die Zentrifugalkräfte
hervorgerufen werden kann, zu vermeiden. Es ist hierzu nach Fig. 1 und Fig. 1a auf
die Arbeitsfläche der weichen Scheibe eine dünne Metallscheibe 16, d.h. Scheibe
mit hoher Zugfestigkeit geklebt. Ihr Außendurchmesser entspricht dem der Nabe 15,
auf welche die weiche Scheibe 2 geklebt ist Die Metallscheibe 16 ist allenfalls
1 mm dick und dient dem Zweck, Verformungen der weichen Scheibe 2 durch zentrifugale
Zugkräfte im Bereich der Nabe 15 zu vermeiden. Dem gleichen Zweck kann ein starrer
Ring 17 dienen.
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Insofern wird auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1b, die lediglich
die weiche Scheibe zeigt, verwiesen. Hier ist die Nabe 15 eingespannt, indem man
den Ring 17 z.B. durch Verschraubung auf -die Nabe 15 drückt.
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In Fig. 10 ist in einem schematischen Normalabschnitt eine biegeweiche
Scheibe gezeigt mit Verstärkungsfasern 24. Diese Verstärkungsfasern wurden im plastischen
Zustand in das Material eingemischt. Anschließend wurde eine mehr oder weniger radiale
Orientierung der Fasern bewirkt. Dies kann z.B. dadurch cschehen, daß der zunächst
hergestellte Scheibenrohling aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material einer
starken axialen Pressung durch Kalandrieren oder mittels eines Stempels unterworfen
wird, so daß das Material in radialer Richtung fließt. In Fig. 11 ist schematisch
eine Vorrichtung zum Spritzgießen dargestellt, bei der in den Extruder 25 zum einen
das Material, zum anderen Fasern, insbesondere Glasfasern eingegeben werden. Der
Auslaß des Extruders ist mit einer scheibenförmigen Spritzgußform verbunden, in
weiche das Material im Zentrum eingesEvrit.zE wird. Durch die radiale Fließbewegung
erfolgt eine radiale OrientieruncJ der eingemischLen Fasern.
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Es ist erfindungsgemäß auch vorstellbar, daß die radiale Dehnbarkeit
der biegeweichen Scheibe dadurch unterbunden wird, daß eine zugfeste Folie in die
Scheibe eingelegt oder auf die Scheibe, insbesondere an der Seite, auf welche die
Andrückeinrichtung wirkt, aufgebracht wird. Bemerkenswert ist, daß die vorgeschlagenen
Maßnahmen zur Minderung der radialen Dehnbarkeit der biegeweichen Scheibe auch dann
Vorteile für eine größere Formstabilität und Laufruhe bewirken, wenn der Rand bzw.
Randbereich der blegeweichen Sclieibt nicht entsprechend dieser Erfindung biegearm
bzw. dehnungsarm ausgebildet ist.