DE3134616A1

DE3134616A1 - Verfahren und vorrichtung zum abziehen und ablegen von endlosem filament-, strang- oder kabelmaterial

Info

Publication number: DE3134616A1
Application number: DE19813134616
Authority: DE
Inventors: Gunter Ing.(grad.) 7099 Trin Goossens
Original assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1982-08-19
Also published as: GB2083089A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abziehen und Ablegen von endlosem Filament-, Stang- oder Kabelmaterial/ z.B. Filamentgarn, Chemiefaserkabeln, Draht, Drahtkabeln, Bändern, im folgenden einfach als "Gut" bezeichnet, wobei das abzulegende Gut vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit durch entsprechende Vorrichtungen angeliefert wird.

Nachdem die technologische Entwicklung zu immer höheren Produktions- und damit Liefergeschwindigkeiten führte, wurde es immer schwieriger, das mit hoher Geschwindigkeit aus einer Produktions- oder Weiterverarbeitungsanlage austretende endlose Gut zur Zwischen- oder Endlagerung abzulegen. Denn hierzu ist es auf eine geringe, zur schonenden Ablage geeignete Geschwindigkeit abzubremsen, ohne daß dabei Schaden oder sonstige unerwünschte Veränderungen am Gut entstehen. Läßt man z.B. ein Filamentgarn oder ein Chemiefaserkabel mit einer Produktionsgeschwindigkeit von mehr als 1800 m/min in einen Zwischenlagerbehälter einlaufen, so kommt es durch den Aufprall zum Aufbauschen und Auseinanderspreizen der einzelnen Filamente und als Folge davon zu Unregelmäßigkeiten bei der Weiterverarbeitung oder gar zu Verschlingungen, die später zu Produktionsunterbrechungen und Ausschuß führen.

Wird das Gut vor der Ablage abgebremst, so entstehen logischerweise Falten oder Schlaufen. Eine ordnungsgemäße Ablage, die nicht zu Verschlingungen führt und ein späteres störungsfreies Abziehen des Gutes aus dem Lagerbehälter erlaubt, setzt voraus, daß die erwähnten Falten oder Schlingen in kontrollierter Weise gebildet

und regelmäßig geformt werden.

Hierzu ist eine große Anzahl von Vorschlägen bekannt geworden, und es wurden auch bereits funktionsfähige Vorrichtungen verwirklicht, die aber durchwegs Unzulänglichkeiten aufweisen, die eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit auf Werte über 2400 bis 3000 m/min nicht zulassen.

Relativ am erfolgreichsten sind Vorrichtungen, die das Gut in Schlaufen legen, wobei dies in der Weise geschieht, daß das Gut durch eine umlaufende Fadenführungseinrichtung auf einen stillstehenden oder mit anderer Dreh- zahl, als die Fadenführungseinrichtung umlaufenden, konzentrisch zur Drehachse der Fadenführungseinrichtung angeordneten Wickelkörper aufgewickelt wird, wobei in den Wickelkörper Förderelemente eingebaut sind, die die Gutwindungen in axialer Richtung nach unten fördern und in den darunter angeordneten Lagerbehälter abwerfen. Die senkrechte Förderbewegung wird entweder durch entsprechend angeordnete Band- oder Ketten-Förderelemente oder auch durch Schrauben- bwz. Schneckenförderer erzeugt. In den deutschen Offenlegungsschriften NO. 26 33 474, 27 47 und 28 09 661 sind Vorrichtungen des genannten Typs in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben.

Die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen manifestieren sich besonders in der zu geringen Zugkraft, die auf das in die Vorrichtung eintretende Gut aufgebracht werden kann. Versuche zeigten, daß bereits Belastungen von weniger als 2 N zu Störungen, wie Wickelbildung oder Unterbrechung der Förderung führen, wobei zu beachten ist, daß die vorgeschalteten Lieferwerke zu ihrer einwandfreien Funktion

Mindestzugkräfte von ca. 1 N benötigen. Damit wird die Spanne der einstellbaren Verhältnisse sehr gering, so daß ein störungsfreier Dauerbetrieb entsprechend erschwert wird. Wie die nachfolgend beschriebenen Versuchsbeispiele zeigen, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ große Zugkräfte im sicheren Dauerbetrieb aufgebracht werden. Theoretisch können diese beliebig hoch gewählt werden. Sie sind lediglich durch die installierte Antriebsleistung, die Stabilität und Festigkeit der Bauteile und die Reißfestigkeit des Gutes selbst begrenzt.

Die vorliegende Erfindung erfüllt die gestellte Aufgabe auf völlig neue Art und unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen und Verfahren. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das mit Produktionsgeschwindigkeit zugeführte Gut ebenfalls durch einen kontrolliert ablaufenden Vorgang in Schlaufen geformt und abgelegt.

Die überlegene Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung hierfür, zur Ablage bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten von beispielsweise 6000 m/min beruht einerseits auf der geschickten Ausnutzung der nachfolgend beschriebenen dynamischen Effekte und andererseits dem im Vergleich mit bisher bekannten Vorrichtungen wesentlich einfacheren Aufbau, der eine entsprechend robuste Ausführung zuläßt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtμng von unten.

Fig. 2 die Vorrichtung in vertikalem Schnitt entlang der Linie A-A und

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform von der Seite mit aufgeschnittenem Gehäuse.

Die folgende Erläuterung des Funktionsprinzips bezieht sich auf die Fig. 1 und 2.

Das Gut 1 wird einem tellerförmigen Rotor 2 durch einen zunächst axial geführten, gegen sein unteres Ende hin aber in radiale Richtung abbiegenden Kanal 3 zugeführt. Der Rotor trägt zwei oder mehr Rollen, gemäß Darstellung 6 Rollen 4, die an den Ecken eines zu seiner Achse konzentrischen Polygons gelagert sind, wobei ihre Achsen in tangentialer Richtung um den Winkel 5 schräg gestellt sind. Nach Verlassen des Kanals 3, der stets tangential auf die Peripherie einer der Umlenkrollen 4 weist, läuft das Gut auf diese Rolle auf und anschließend im Kreise weiter, über die übrigen Umlenkrollen. Infolge von deren Schrägstellung wird das Gut dabei auf eine schraubenförmig abwärts weisende Bahn gelenkt. Am unteren Ende läuft das Gut von den Umlenkrollen ab und geht in den freien Fall über, wobei die zuvor zwangsweise erzeugte Schraubenlinie erhalten bleibt und höchstens durch die Fallbeschleunigung etwas in die Länge gezogen wird.

Der Rotor 2 wird mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Motors über die Riemenscheibe 6 angetrieben.

In Fig. 1 entspricht die Drehung dem Uhrzeigersinn. Die Umlenkrollen 4 werden gleichzeitig in gegensinnige Rotation versetzt, und zwar mit einer Drehzahl, die im Berührungsbereich zwischen den Umlenkrollen 4 und dem Gut 1 die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors bezogen auf den Hüllkreis um die Umlenkrollen nahezu, vorzugsweise aber ganz aufhebt,

so daß das auf den Umlenkrollen aufliegende und weiter unten frei hinabfallende Gut keine Rotations- sondern nur eine geradlinige, nach unten gerichtete Bewegung ausführt. Die erwähnte rückwärts gerichtete Rotationsbewegung der Umlenkrollen 4 wird durch Abwälzen der auf den Achsen der Rollen gefestigten Zahnräder 7 in einer in den Oberteil 9 des stillstehenden Gehäuses der Vorrichtung eingearbeiteten Innenverzahnung 8 erzeugt. Die Schrägstellung der Rollen wird dabei durch eine entsprechende Schrägverzahnung ausgeglichen.

Bei einer besonderen Ausführungsform treten an die Stelle der Zahnräder glatte Reibrollen, die sich auf einer ebenfalls glatten zylindrischen Bahn an der Innenwand des Gehäuseoberteiles abwälzen. Diese Ausführungsform entspricht mit Ausnahme der fehlenden Verzahnung der Darstellung in Fig. 2, Sie wurde nicht speziell gezeichnet.

Je eine Umschlingung des Rollenpolygons durch das Gut entspricht einer Umschlingung einer einzelnen gedachten Rolle und damit einem Ümschlingungswinkel von 2¹TT= 6,28 rad. Von einer Anfangszugkraft ausgehend, die am unteren Ende der Umlenkrollen durch Trägheitskräfte in Zusammenwirkung mit der Reibung zwischen Rollen und Gut erzeugt wird, wird nach oben hin .die eigentliche Abzugskraft der Vorrichtung aufgebaut, die in Gegenrichtung zur Fadenlaufrichtung von Windung zu Windung exponentiell zunimmt und am Austritt des Gutes aus dem Kanal 3 ihr Maximum erreicht. Die erwähnte Anfangszugkraft entsteht durch die ständige radiale Beschleunigung der das nicht mitrotierende Gut auf dem rotierenden Rollenpolygon ausgesetzt ist, in Zusammenwirkung mit der Reibung zwischen Gut und Rolle.

Bei der Inbetriebnahme werden Rotor und Umlenkrollen zunächst ohne das Gut 1 in Rotation versetzt. Der Anfang des Gutstranges wird dann mit Hilfe einer bekannten und üblicherweise zur Beschickung von Abzugvorrichtungen verwendeten/ in den Zeichnungen nicht dargestellten Injektor-Fördereinrichtung mittels Druckluft in den Kanal 3 eingeschossen. Er trifft dann in radialer Richtung, von Fliehkraft unterstützt, in einem ringförmigen perforierten Bereich 10 auf die Wand des Gehäuseunterteils 11 auf. Mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Gebläses, dessen Saugseite über eine Leitung 12 an einem ringförmig um das Gehäuse gelegten Kanal 1 angeschlossen ist, wird der Anfang des Gutstranges an den perforierten Gehäusewandbereich 10 angesaugt und hier festgehalten, bis sich einige Windungen um. das rotierende Umlenkrollenpolygon gelegt haben. Nun wird der Luftstrom zum Gebläse unterbrochen und die Abwärtsförderung des Gutes durch die schräggestellten Umlenkrollen beginnt.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Rückwärtsrotation der Umlenkrollen 4 durch ein Riemengetriebe erzeugt wird. Dabei ist eine Rundschnur (engl. corde drive) 14 mit kreisrundem Querschnitt in gleicher Weise um das Rollenpolygon geschlungen wie der abzuziehende Gutstrang. Die Rundschnur 14 ist mit ihren beiden Enden in der Gehäusewand festgehalten. Da sie nicht, wie das Gut, nach unten gefördert werden kann und darf, was durch eine Befestigung in der Gehäusewand erreicht wird, ist an beiden Schnurenden je ein Lager 15 und 16 vorgesehen, das die Rotation der Schnur 14 um ihre eigene Längsachse gestattet. Infolge Zusammenwirkens der senkrechten Förderkomponente der Umlenkrollen 4 und der freien Rotationsmöglichkeit der

Rundschnur 14 sowie ihrer Verankerung in konstanter
Höhe wälzt sich diese auf den Mantelflächen der Umlenkrollen 4 ab, indem sie stets eine nach oben gerichtete Rollbewegung um ihre eigene Längsachse ausführt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

50	nun
115	mm
200	mm
6	kW
81	m/s
133,3	m/s
12

Beispiel 1:

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ähnlich Fig. 3, mit 6 Umlenkrollen hatte folgende Hauptdaten: Durchmesser der Umlenkrollen:

Aktive Länge der Umlenkrollen:

Eckmass des Rollenpolygons über die Rollenperipherie:

installierte Antriebsleitung:
maximale Abzugsgeschwindigkeit:

maximale Rotordrehzahl:

Anzahl der Fadenwindungen:

Mit dieser Vorrichtung wurde ein Polyester-Spinnfaden von 204 tex, bestehend aus 1000 Einzelfilamenten, mit einer Geschwindigkeit von 70 m/s abgezogen und in einen zylindrischen Lagerbehälter, der unter der Vorrichtung um seine vertikale Achse rotierte, abgelegt. Dabei wurde die Fadenspannung zwischen Lieferwerk (mehrfach umschlungenes Galettenduo) und Ablegevorrichtung gemessen und anschließend die Qualität des abgelegten Schlaufenstapels geprüft.

Zur Messung der Fadenspannung wurde die Abzugsgeschwindigkeit so lange leicht gesteigert, bis sich der Faden zu verstrecken begann. Bei Streckbeginn wurde eine Fadenspannung von 6,4 N gemessen. Die Leistungsaufnahme des Motors betrug 715 W. Der Ablauf blieb störungsfrei. Der Schlaufenstapel im Lagerbehälter zeigte geometrisch einwandfreie, schuppenartig ubereinanderliegende, zykloidenähnliöh geformte Schlaufen. Anschließend konnte der ganze Faden von insgesamt 53 kg wieder störungs- und schlaufenfrei aus dem Behälter abgezogen werden.

Beispiel 2:

Mit der im Versuch zum Beispiel 1 benutzten Vorrichtung wurde ein Spinnkabel· von 2448 tex bestehend aus 12000 Einzelfibrillen unter gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 1 abgezogen.

Diesmal konnte die Kabelspannung auf 55,45 N gesteigert werden; dann erreichte der Antriebiaotor seine maximal zulässige Leistungsaufnahme von 6 kW. Eine Verstrecküng des Kabels trat nicht ein. Der Aufbau des abgelegten Schiaufenstapel·s war einwandfrei, das Gut ließ sich ohne Störungen abziehen.

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Abziehen und Ablegen von endlosem Filament-, Strang- oder Kabelmaterial, dadurch gekennzeichnet , daß dieses Material (1) von der Mitte eines, vorzugsweise tellerförmigen Rotors (2), der in Polygonform angeordnete Umlenkrollen (4) trägt, auf eine erste dieser Umlenkrollon geleitet und von dieser im Kreise der Rei.hc nach über alle weiteren Umlenkrollen -zurück, zur ersten geleitet wird, wobei die Umlenkrollen (4) zur Rotationsachse des Rotors (2), der mit der Polygonachse zusammenfällt, in tangentialer Richtung schräg gestellt sind, wodurch das Material auf eine schraubenförmige Bahn gelenkt wird, wo es mindestens zwei Umläufe über alle Umlenkrollen ausführt, bis es über deren untere Enden hinaus läuft und in den freien Fall überqoht, wobei der Rotor mit dom UmI <>nkrollonpoTyqon

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um die Polygonach.se, die mit der Rotorachse zusammenfällt, in Drehung versetzt wird, deren Richtung der Laufrichtung des Materials entgegengesetzt ist und deren Umlaufgeschwindigkeit aufhebt, sodaß nur eine vertikal nach unten gerichtete Förderung verbleibt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens zwei, vorzugsweise fünf und mehr, Umlenkrollen (4), die in den Ecken eines gedachten Polygons, in tangentialer Schrägstellung um einen Winkel (5) um ihre eigenen Achsen drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (4) auf einem vertikal gelagerten Rotor (2) angeordnet sind, dessen Rotationsachse mit der Polygonachse zusammenfällt, daß der Rotor (2) mit einem Antrieb (6) versehen ist, und daß in seinen oberen Teil ein konzentrisch axial geführter Kanal (3) eingearbeitet ist, der an seinem unteren Ende in radiale Richtung abbiegt, wobei der radiale Teil tangential auf die Peripherie einer der Umlenkrollen (4) gerichtet ist und die Umlenkrollen (4) fest mit je einem Zahnrad (7) oder einer Reibrolle gekuppelt sind, und die im Falle der Verwendung eines Zahnrades (7), in einen in die Gehäusewand (9) eingearbeiteten innerverζahnten feststehenden Zahnkranz (8) eingreifen, bzw. im Falle der Verwendung von Reibrollen an einer in die Gehäusewand (9) integrierten feststehenden Rollbahn anliegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (4) auf ihren Achsen befestigt je eine Reibrolle tragen, die sich an einer im Gehäuse (9) befestigten Innenzylinderbahn abwälzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Umlenkrollen (4) zu ihrem Antrieb von mindestens einem Schnurriemen (14) mit einem kreisrunden Querschnitt schraubenförmig, mindestens teilweise umschlungen sind, und daß beide Enden des Schnurriemens in je einem Lager (15, 16) eingespannt sind, die eine Ortsveränderung des Riemens nicht zulassen, wohl aber eine Rotation um die Riemen-Längsachse.
10
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß an das Gehäuse (9) ein zylindrischer Unterteil (11) anschließt, daß die Umlenkrollen (4) berührungsfrei umschließt und das in seinem oberen Bereich eine ringförmige Perforation (10) aufweist, die nach außen in einen Ringkanal (13) mündet, der mit einem Rohranschluß (12) versehen ist.