DE3545805A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines flaechigen spiralgliederverbundes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines flächigen Spiralgliederverbundes, bei dem links- und rechtsgängige Spiralen abwechselnd ineinandergefügt und durch Steckdrähte miteinander verbunden werden, wobei jeder Steckdraht im Überlappungsbereich von mindestens drei Spiralen liegt. Die Spiralen sind aus Kunststoff-Monofil hergestellt und haben üblicherweise ovalen Querschnitt. Die Spiralen haben gemäß DE-A-29 38 221 im allgemeinen keine zug- oder druckfedermäßige Vorspannung, d. h., sie würden die Steigung, die sie im Spiralgliederverbund haben, beibehalten, wenn sie aus dem Verbund herausgelöst würden.

Spiralstrangverbunde, bei denen jeder Steckdraht im Inneren von mindestens drei Spiralen liegt oder - was gleichbedeutend ist - bei denen sich im Inneren jeder Spirale mindestens drei Steckdrähte befinden, sind aus EP-A-00 18 200; GB-A-19 045; DE-A-34 16 234; US-A-33 00 030 und 33 08 856; DE-A-34 02 620 bekannt. Ein ähnlicher Spiralgliederverbund ist aus der US-A-35 63 366 bekannt, wobei jedoch alle Spiralen denselben Windungssinn haben und sich die Windungsbögen der Spiralen gegenseitig umschlingen und dabei den Steckdraht einklemmen.

Spiralen aus Kunststoff-Monofil werden üblicherweise Windung an Windung gewickelt, da sie nur in diesem Zustand in Kannen oder Behältern aufbewahrt werden können. Sie haben dabei eine Steigung, die gleich dem doppelten Durchmesser des Kunststoff-Monofils ist. Werden Spiralen mit höherer Steigung gefertigt, so besteht die Gefahr, daß sie sich in dem Aufbewahrungsbehälter zu einem unentwirrbaren Knäuel verschlingen. Während übliche Spiralgliederbänder (DE-A-29 38 221), bei denen jede Spirale nur zwei Steckdrähte einschließt, sowohl aus eng gewickelten Spiralen als auch aus Spiralen hergestellt werden können, die bereits eine Steigung gleich dem doppelten Durchmesser des Kunststoff-Monofils haben, welche Steigung sich später im Spiralgliederband zwangsläufig ergibt, können Spiralgliederbänder, bei denen jede Spirale mindestens drei Steckdrähte umfaßt, nicht aus eng gewickelten Spiralen hergestellt werden, da die ineinandergefügten Spiralen dann eine so hohe Kontraktionskraft entwickeln, daß sie sich nach dem Ineinanderfügen nur noch schwer senkrecht zu ihrer Längsachse gegeneinander verschieben lassen und dadurch das Einführen der Steckdrähte bei größeren Breiten der Spiralgliederbänder unmöglich wird. Bei solchen Spiralgliedernbändern bestand daher bisher nur die Möglichkeit, die Spiralen auf der Wickelmaschine mit entsprechend hoher Steigung herzustellen und die Spiralen dann unmittelbar der Fügevorrichtung zuzuführen, in der die Spiralen dann ineinandergefügt werden. Eine Zwischenlagerung war nicht möglich, da sich die Spiralen dabei zu einem unentwirrbaren Knäuel verschlungen hätten.

Vorrichtungen zum Ineinanderfügen mehrerer Spiralen und zum Einführen der Steckdrähte sind aus EP-A-00 36 972 und 00 54 930 und WO 82/03 097 bekannt. Hierbei verbindet jedoch jeder Steckdraht nur jeweils zwei Spiralen. Diese Vorrichtungen sind nicht geeignet zur Herstellung von Spiralgliederverbunden aus Spiralen großer Steigung, also von Spiralgliederverbunden mit drei oder mehr durch jede Spirale gehenden Steckdrähten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Spiralgliederverbunde, bei denen durch jede Spirale drei oder mehr Steckdrähte gehen, hergestellt werden können, ohne daß die Spiralen unmittelbar von der Wickelmaschine zugeführt werden müssen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spiralen vor dem Zusammenfügen unter Streckung thermofixiert werden und dabei eine höherer Steigung annehmen.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine rationelle und wirtschaftliche Herstellung derartiger Spiralgliederbänder ermöglicht wird. Während bei der Herstellung von Spiralgliederbändern mit nur zwei Steckdrähten innerhalb jeder Spirale die Spiralen nach dem reißverschlußartigen Ineinanderfügen infolge der Verbreiterung der Windungsköpfe bereits einen gewissen Zusammenhalt aufweisen und in dieser Form handhabbar sind, trennen sich Spiralen mit einer Steigung gleich dem Dreifachen des Spiraldrahtdurchmessers, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sofort wieder, wenn sie nicht durch Steckdrähte gesichert werden und sind daher nur schwer zu handhaben. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Schwierigkeit dadurch behoben, daß die Spiralen in einem kontinuierlichen Verfahren auf die erforderliche Steigung verstreckt werden, ineinandergefügt werden und durch Steckdrähte verbunden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Herstellung von Spiralgliederverbunden aus einer geradzahligen Anzahl von Spiralen geeignet, z. B. 4, 6 oder 8 Spiralen.

Jeder thermofixierte Kunststoff ist als Drahtmaterial für die Spiralen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Die Auswahl des Drahtmaterials erfolgt entsprechend dem Einsatzzweck des Spiralgliederbandes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 in teilweise schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Spiralgliederverbundes;

Fig. 7 die Weiche zum Zusammenfügen der Spiralen, wobei die obere Abzugswalze aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen ist und die von außen an sich nicht sichtbaren Kanäle in der Weiche durch unterbrochene Linien dargestellt sind;

Fig. 8 das vordere Ende des den Spiralgliederverbund während des Einführens der Steckdrähte aufnehmenden Kanals und

Fig. 9 einen Schnitt nach A-B von Fig. 8.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 werden zwei linksgängige Spiralen 1 und zwei rechtsgängige Spiralen 1′ aus Behältern 2 abgezogen, in denen sie lose liegen. Die linksgängigen und rechtsgängigen Spiralen 1 und 1′ sind dabei Windung an Windung dicht gewickelt und werden in diesem Zustand in den Behältern 2 abgelegt und aufbewahrt. Eng gewickelte Spiralen können dabei abgezogen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Spiralen verknäulen. Der Abzug der Spiralen 1 und 1′ erfolgt durch Lieferwalzen 3 und 3′ mit einer Geschwindigkeit V von z. B. 1 m/min. Nach den Lieferwalzen 3, 3′ ist eine Wärmekammer 5 angeordnet, in der die Spiralen auf die für eine Thermofixierung erforderliche Temperatur erwärmt werden. Der Wärmekammer 5 sind Abzugswalzen 4 und 4′ nachgeordnet, deren Oberflächengeschwindigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur Oberflächengeschwindigkeit der Lieferwalzen 3, 3′ einstellbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Oberflächengeschwindigkeit der Abzugswalzen 4, 4′ das Dreifache der Oberflächengeschwindigkeit der Lieferwalzen 3, 3′. In der Wärmekammer 5 erfolgt dadurch eine kontinuierliche Verstreckung der Spiralen um den Faktor 3. Von den Abzugswalzen 4, 4′ gelangen die noch erwärmten Spiralen 1 in eine Kühleinrichtung 6, in der die Spiralen auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Aus der Kühleinrichtung 6 gelangen die Spiralen 1, 1′ in eine Weiche 7, in der sie reißverschlußartig ineinandergefügt werden. Die Weiche 7 besteht aus einer der Anzahl der Spiralen 1, 1′ entsprechenden Anzahl von Kanälen 25, deren Querschnitt die Spiralen 1, 1′ mit geringfügigem Spiel aufnehmen und führen. Die Kanäle laufen spitzwinklig aufeinander zu und vereinigen sich in einem Kanal etwa doppelter Breite (Fig. 7).

Ein weiteres Paar von Abzugswalzen 8, 8′, das mechanisch oder elektrisch mit den Abzugswalzen 4, 4′ verbunden ist, zieht die ineinandergefügten Spiralen 1, 1′ aus der Weiche 7 und fördert sie in einen Kanal 9, dessen Höhe geringfügig größer ist als die kleinere Querschnittsabmessung der Spiralen 1, 1′ und dessen Breite etwa das Doppelte der größeren Querschnittsabmessung der Spiralen 1, 1′ ist. Die obere Walze 8 ist in Fig. 7 der Übersichtlichtkeit halber weggelassen. Der Kanal 9 hat eine Länge, die wegen der Dehnung der Spiralen 1, 1′ beim Einführen von Steckdrähten 10 etwas größer als die Breite des aus den Spiralgliederverbunden herzustellenden Spiralgliederbandes ist. Wenn die ineinandergefügten Spiralen 1, 1′ am Ende des Kanals angekommen sind, werden die Steckdrähte 10 in die Spiralen 1, 1′ eingeschoben. Die Steckdrähte 10 werden dabei durch ein Walzenpaar 11 entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Spiralen 1, 1′ angetrieben und dadurch in die Kanäle eingebracht, die im Inneren der Spiralen 1, 1′ durch deren Überlappung gebildet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem vier Spiralen zu einem Spiralgliederverbund zusammengefügt sind, entstehen zwei Kanäle, die durch jeweils drei im Querschnitt überlappende Spiralen 1, 1′ gebildet werden. Werden sechs oder acht Spiralen 1, 1′ zu einem Spiralgliederverbund vereinigt, so werden vier bzw. sechs Kanäle im Inneren der Spiralen 1, 1′ durch die Überlappung von jeweils drei Spiralen 1, 1′ gebildet, in die dann Steckdrähte 10 eingeschoben werden. Die Steckdrähte 10 werden dabei vor dem Einbringen in die Spiralen 1, 1′ von Spulen 13 abgezogen und in einer Wärmekammer 12 ausgerichtet.

Unter oder über dem Kanal 9 ist eine Dehnungseinrichtung 14 montiert, die eine Dehnung der Spiralstränge 1 und 1′ während des Einführens der Steckdrähte 10 in Richtung X ermöglicht (Fig. 8 und 9). Die Dehnung der Spiralen 1, 1′ in Richtung X beträgt etwa 5% und wird so eingestellt, daß sich die Steckdrähte 10 mit möglichst geringem Widerstand in die Spiralen 1, 1′ einschieben lassen. Die Dehnungseinrichtung 14 weist ein umlaufendes, perforiertes Band 15, eine Kette oder einen Zahnriemen auf, auf denen ein Mitnehmer 16 vorgesehen ist. Der Mitnehmer 16 erfaßt die Spiralen und ist daher an seinem vorderen Ende so ausgebildet, daß er in die Steigung der Spiralen 1, 1′ eingreifen kann. Wie in Fig. 8 erkennbar, ist der Mitnehmer 16 als relativ niedrige Rippe ausgebildet, die vom Band rechtwinklig absteht. In Fig. 1 ist der Mitnehmer 16 ähnlich einem Rechen ausgebildet. Das perforierte Band 15 wird durch Walzen 17 und 18 geführt und mit einer Geschwindigkeit von 3 × V + ca. 5% angetrieben. Der Antrieb des Bandes 15 erfolgt durch die verzahnte Walze 17, die über ein Zeit- und Stellglied elektrisch mit den Abzugswalzen 8 und 8′ verbunden ist. Erreichen die Spiralen 1, 1′ eine Position über der Mitte der Walzen 18, so schaltet sich die Walze 17 ein und treibt das Band 15 an und der Mitnehmer 16 erfaßt das vordere Ende der Spiralen 1, 1′ und zieht sie durch den Kanal 9. Das automatische Einschalten kann z. B. durch eine nicht dargestellte Lichtschranke erfolgen, die über dem Kanal 9 positioniert ist. Durch eine weitere Lichtschranke wird der Antrieb der Walze 17 abgeschaltet, wenn die Spiralen 1, 1′ ihre vordere Position erreicht haben.

Gleichzeitig mit der Dehnung der Spiralen 1, 1′ beginnt das Einbringen der Steckdrähte 10. Sobald die Spiralen 1, 1′ ihre volle Länge erreicht haben, d. h., das vordere Ende des Kanals 9 erreicht haben, ist dann auch das Einbringen der Steckdrähte 10 über die Walzen 11 abgeschlossen. Der nun fertiggestellte Spiralgliederverbund wird jetzt durch ein pneumatisch betätigtes Messer 19 am hinteren Ende des Kanals 9 abgeschnitten. Die Steckdrähte 10 werden gleichzeitig durch eine nicht dargestellte Einrichtung zwischen dem vorderen Ende des Kanals 9 und der Walze 11 abgeschnitten, und das Band 15 mit dem Mitnehmer 16 wird wird durch das Zeit- und Stellglied in seine Ausgangsposition zurückgebracht. Der fertige Spiralgliederverbund kann nun aus dem Kanal 9 genommen werden und der Herstellungsvorgang wiederholt sich. Mehrere auf diese Weise hergestellte Spiralgliederverbunde können nun mit ihren randseitigen Spiralen ebenfalls reißverschlußartig ineinandergeschoben werden, und die erforderliche Anzahl von Steckdrähten 10 wird an den einzelnen Verbindungsstellen eingeschoben. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel werden an jeder Verbindungsstelle zwei Steckdrähte eingeschoben, wobei sie auch hier jeweils in Kanäle eingeschoben werden, die durch die Überlappung von drei Spiralen im Querschnitt gebildet werden. Die einzelnen Spiralgliederverbunde werden dabei in der gleichen Weise zu einem Spiralgliederband zusammengefügt, wie dies bisher bei der Herstellung von Spiralgliederbändern aus Einzelspiralen erfolgt ist.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem von Fig. 1 mit der Abänderung, daß die Abzugswalzen 4, 4′ zwischen Wärmekammer 5 und Kühleinrichtung 6 angeordnet sind. Sowohl das Thermofixieren als auch das Verstrecken der Spiralen 1, 1′ findet daher zwischen den Lieferwalzen 3, 3′ und den Abzugswalzen 4, 4′ statt.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 folgen Wärmekammer 5 und Kühleinrichtung 6 ebenfalls unmittelbar aufeinander und innerhalb der Wärmekammer 5 sind Prägewalzen 20, 20′ angeordnet, die mit einer Oberfläche versehen sind, die einen formschlüssigen Eingriff auf die rechtsgängigen und linksgängigen Spiralen 1, 1′ ausüben. Die Prägewalzen 20, 20′ sind mechanisch oder elektrisch mit den Lieferwalzen 3, 3′ und den Abzugswalzen 4, 4′ und 8, 8′ verbunden. Die Prägewalzen 20, 20′ ermöglichen die genaue Einstellung der Steigung der Spiralen 1, 1′. Die Abzugswalzen 4, 4′ und die Prägewalzen 20, 20′ haben die gleiche Oberflächengeschwindigkeit, die etwa das Dreifache der Oberflächengeschwindigkeit der Lieferwalzen 3, 3′ beträgt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist insbesondere für Spiralen aus Monofilen größeren Durchmessers geeignet, da hier eine längere Einwirkungszeit der Wärme auf die zu verstreckenden Spiralen 1, 1′ erforderlich ist. Die Kühleinrichtung 6 ist hierbei nach den Abzugswalzen 4, 4′ angeordnet, so daß die Kühlung erst nach dem Durchgang der Spiralen durch den Spalt der Abzugswalzen 4, 4′ erfolgt. Die Prägewalzen 20, 20′ sind wiederum innerhalb der Wärmekammer 5 angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 sind die Lieferwalzen durch kettartig verzahnte, umlaufende Bänder 22, 22′ ersetzt, die die Spiralen aus den Behältern 2 abziehen und zu umlaufenden Bändern 23, 23′ innerhalb der Wärmekammer 5 fördern. Die Bänder 22, 22′ und 23, 23′ sind aus wärmeresistentem Material hergestellt. Die Bänder 23, 23′ ersetzen dabei zugleich die Abzugswalzen 4, 4′, so daß die Kühleinrichtung 6 unmittelbar hinter der Wärmekammer 5 angeordnet ist. Auf die Kühleinrichtung 6 folgt die Weiche 7, aus der die Spiralen 1, 1′ durch die Abzugswalzen 8, 8′ gezogen werden. Der Antrieb der Bänder 22, 22′ und 23, 23′ ist mechanisch oder elektrisch verbunden, so daß bestimmte feste Geschwindigkeitsdifferenzen einstellbar sind. Die Oberflächengeschwindigkeit der Abzugswalzen 8, 8′ und der Bänder 23, 23′ sind gleich und betragen das Dreifache der Oberflächengeschwindigkeit der Bänder 22, 22′.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 stimmt im wesentlichen mit dem der Fig. 2 überein, wobei jedoch in der Wärmekammer 5 Förderspindeln 24, 24′ angeordnet sind, die die Spiralen 1, 1′ während der Erwärmung auf das gewünschte Maß verstrecken und dadurch die Steigung der Spiralen 1, 1′ in der gewünschten Weise erhöhen. Die Förderspindeln 24, 24′ sind in der Wärmekammer 5 horizontal angeordnet und ihre Steigung ist so gewählt, daß sie mit der gewünschten Steigung der Spiralen 1, 1′ übereinstimmt. Für jede Spirale 1, 1′ ist dabei eine obere Förderspindel 24 und eine untere Förderspindel 24′ vorgesehen, die zwischen sich die Spiralen 1, 1′ erfassen. Aus der Wärmekammer 5 werden die Spiralen 1, 1′ durch die Kühleinrichtung 6 und die Weiche 7 von den Abzugswalzen 8, 8′ abgezogen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Spiralgliederverbundes, bei dem abwechselnd rechtsgängige und linksgängige Kunststoffmonofil-Spiralen reißverschlußartig ineinandergefügt werden, so daß ihre Längsachsen in einer Ebene parallel zueinander liegen, und die Spiralen durch Steckdrähte miteinander verbunden werden, die in die durch die Überlappung von mindestens drei Spiralen gebildeten Kanäle eingeschoben werden, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei linksgängige und zwei rechtsgängige Spiralen, die Windung an Windung gewickelt sind, gleichzeitig zugeführt werden, und
daß die Spiralen vor dem Zusammenfügen auf mindestens das Dreifache verstreckt werden und in verstrecktem Zustand thermofixiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen beim Zusammenfügen um etwa 5% federnd gedehnt werden und die Steckdrähte in die sich in gedehntem Zustand befindenden Spiralen eingeschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen während der Thermofixierung zur Erhöhung ihrer Steigung zusätzlich bleibend in ihrem Querschnitt verformt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Spiralgliederverbunde zu einem Band zusammengefügt und durch Steckdrähte verbunden werden, die in die durch die Überlappung von mindestens drei Spiralen gebildeten Kanäle eingeschoben werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
zwei Lieferwalzen (3), die einen ersten Walzenspalt bilden, durch den die Spiralen (1) einer Wärmekammer (5) zugeführt werden;
Abzugwalzen (8), die die Spiralen (1) aus der Wärmekammer (5) abziehen und mindestens die dreifache gleichsinnige Umfangsgeschwindigkeit der Lieferwalzen (3) aufweisen;
eine Weiche (7) zum Zusammenfügen der Spiralen (1) und
eine Einrichtung zum Einschieben der Steckdrähte.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einschieben der Steckdrähte eine Dehnungseinrichtung (14) aufweist, die mittels eines Mitnehmers (16) die ineingefügten Spiralen um ca. 5% dehnt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmekammer (5) eine Kühlkammer (6) nachgeschaltet ist und zwischen Wärmekammer (5) und Kühleinrichtung (6) ein weiteres Walzenpaar (4) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmekammer (5) ein synchron mit den Walzen (4) umlaufendes Prägewalzenpaar (20) angeordnet ist, das den durch die Wärmekammer (5) laufenden Spiralen (1) einen bestimmten Querschnitt aufprägt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen (1) mittels kettenartig verzahnter Bänder (22) anstatt der Lieferwalzen (3) zugeführt werden und innerhalb der Wärmekammer (5) mittels zweier gleichartiger Bänder (23) weitertransportiert werden, wobei diese Bänder (23) wärmeresistent sind und mindestens die dreifache Oberflächengeschwindigkeit der zuerst genannten Bänder (22) haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wärmekammer (5) für jede Spirale (1) ein Förderspindelpaar (24) vorgesehen ist, das den Spiralen nach der Streckung die gewünschte Querschnittsform aufprägt.