DE3909348C1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streckeinrichtung zum Verstrecken von plastischen Fäden, insbesondere Kunststoffäden, unter Wärmezufuhr mit einer Einlaufwal­ zenanordnung, einer Auslaufwalzenanordnung, die mit einer höheren Geschwindigkeit als die Einlaufwalzenanord­ nung läuft, zwei drehbaren Galettenwalzen, von denen mindestens eine beheizt ist und die in Bezug zueinander gegensinnig verlagerbar sind, wobei sich ein Zulaufab­ schnitt der Fäden von der Einlaufwalzenanordnung zu einer der Galettenwalzen und ein Ablaufabschnitt der Fäden von der anderen Galettenwalze zur Auslaufwalzenan­ ordnung erstreckt, und mit zwei Hilfswalzen, die in Bezug zueinander gegensinnig verlagerbar und gegen die Fäden bewegbar sind.

Bei einer bekannten Streckeinrichtung dieser Art (EP 1 43 466 A2, EP 1 50 301 A2) ist das Galettenwalzenpaar auf einem Gestänge um einen in der Mitte zwischen den Walzen angeordneten Drehpunkt verschwenkbar und kann dadurch außer Eingriff mit der Fadenschar gebracht wer­ den. Zum Aufnehmen der durch das Ausfahren der Galetten­ walzen aus der Fadenschar entstehenden Verschlappung ist ein Hilfswalzenpaar vorgesehen, das geometrisch genauso aufgebaut ist wie das Galettenwalzenpaar. Die Drehpunkte der beiden Walzenpaare liegen in der Verbin­ dungsebene zwischen den Einlauf- und Auslaufwalzen. Wenn die Streckeinrichtung angehalten wird, beispiels­ weise aufgrund eines Fadenbruches, werden die Galetten­ walzen aus der Fadenschar herausgeschwenkt, um eine Überhitzung der Fäden mit nachfolgender Kristallisation, die zu weiteren Brüchen führen würde, zu verhindern. Dabei rollt die heiße Galette auf der Fadenschar ab, was zu unkontrollierten Fadenbeanspruchungen und -ver­ formungen führen kann. Eine Kristallisation kann bereits auftreten, wenn die Fäden länger als 2 oder 3 sek. von den heißen Galettenwalzen beaufschlagt werden. Diese Zeit kann, wenn das Ausschwenken zu langsam erfolgt, leicht überschritten werden. Bei einer zu schnellen Bewegung besteht andererseits wegen der dadurch erhöhten Kräfte auf die Fäden die Gefahr einer mechanischen Über­ dehnung. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung liegt in einem erheblichen Platzbedarf. Auch ist beim Einfahren der Hilfswalzen und beim Ausfahren der Galettenwalzen eine präzise Bewegungssteuerung der Walzenpaare in Bezug zueinander nötig, damit einerseits der Zug auf die Fäden nicht übermäßig erhöht wird, andererseits auch keine größere Verschlappung auftritt.

Eine andere Vorrichtung (DE 33 28 449 A1) weist eine radial zweigeteilte Galettenwalze auf. Eine Hälfte der Galettenwalze ist beheizt, die andere ist nicht beheizt oder sogar gekühlt. In Betrieb gleiten die Fäden über die beheizte Hälfte. Beim Anhalten der Vorrichtung wird die gekühlte Hälfte in Eingriff mit den Fäden gedreht. Dies bedeutet im Normalbetrieb relativ lange Reibwege für die noch unverstreckten Fäden, was in bestimmten Fällen nicht erwünscht ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Streckeinrichtung anzugeben, die die Fäden beim Still­ setzen der Vorrichtung weniger beansprucht.

Diese Aufgabe wird bei einer Streckeinrichtung der ein­ gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß je eine Hilfswalze auf derjenigen Seite der Fäden gegen den Zulauf- bzw. Ablaufabschnitt bewegbar ist, mit der die Fäden auf der zugehörigen Galettenwalze aufliegen, und daß sie dabei die Fäden von der Galettenwalze abhebt.

Mit der Erfindung ist es möglich, das Fadenrutschen auf den Galetten zu verhindern oder zumindest auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch, daß der Reibschluß zwi­ schen Fäden und Galetten praktisch ausgeschlossen wird, kann keine ungewollte Verlängerung durch eine unkontrol­ lierte Zugbeanspruchung der Fäden auftreten. Weiterhin wird vermieden, daß sich die heißen Galetten auf der Fadenschar bewegen. Die Fäden werden durch die Hilfs­ walzen vielmehr von den Galettenwalzen "abgeschält". Unter gegensinniger Bewegung der Walzen eines Paares werden dabei die Bewegungen verstanden, die in einem kartesischen Koordinatensystem mindestens eine entgegen­ gesetzt gerichtete Komponente aufweisen. Durch die erfin­ dungsgemäße Lösung ist sichergestellt, daß die Galetten­ walzen ziemlich genau wieder mit dem Fadenscharabschnitt in Berührung kommen, mit dem sie auch vor dem Ausschwen­ ken in Verbindung standen. Damit werden Fehlstellen, die durch mangelnde Beheizung oder Überhitzung entstehen können, vermieden. Darüberhinaus hat die erfindungsgemäße Streckeinrichtung eine geringere Baugröße als die ein­ gangs erwähnte vorbekannte Einrichtung. Die Platzerspar­ nis spielt insbesondere in der "on-line"-Verarbeitung eine Rolle, bei der eine Vielzahl von Maschinen zur Vorbereitung der Baumerzeugung in einer Reihe aufgestellt sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen die Bewe­ gungsbahnen der Galettenwalzen und der Hilfswalzen punkt­ symmetrisch zu einer zwischen den jeweiligen Walzen und zu diesen parallel gelegenen Achse, die für die Bewegungsbahnen der Galettenwalzen im wesentlich iden­ tisch mit der der Bewegungsbahnen der Hilfswalze ist. Dadurch lassen sich alle Bewegungsbahnen auf einem sehr geringen Raum unterbringen. Die Baugröße wird weiter verringert. Weiterhin läßt sich dadurch ein einfacher Aufbau realisieren, wobei die Bewegungen der Walzenpaare mit geringem Aufwand gesteuert werden können.

Mit Vorteil verlaufen die Bewegungen der Galettenwalzen und/oder der Hilfswalzen auf insbesondere konzentrischen Kreisbahnen. Dies kann zum Beispiel dadurch realisiert werden, daß die Galettenwalzen auf verschwenkbaren Hebel­ paaren angeordnet sind, die einen gemeinsamen Schwenk­ oder Drehpunkt haben. Die Bewegungsbahnen der Walzenpaare und die damit verbundene Änderung des Verlaufs der Faden­ schar lassen sich leicht berechnen und optimieren.

Eine einfache Realisierung der Kreisbahnen erfolgt da­ durch, daß die Galettenwalzen in einem Galettenkreisring gelagert sind, der innerhalb eines Hilfskreisringes mit gleichem Mittelpunkt angeordnet ist, in dem die Hilfswalzen gelagert sind.

Mit Vorteil weist der Galettenkreisring und der Hilfs­ kreisring jeweils einen Antrieb auf. Beide Kreisringe sind mit entgegengesetztem Drehsinn antreibbar. Wenn die Hilfswalzen einfahren, ähdert sich die resultierende Kraft auf die Galettenwalzen durch die Veränderung der Fadenzulauf- bzw. -ablaufrichtung, so daß die Galetten­ walzen bereits von sich aus aus der Fadenschar ausschwen­ ken. Eine noch bessere Kontrolle der Bewegung läßt sich allerdings erreichen, wenn die Kreisringe von Galetten­ walzen und Hilfswalzen angetrieben werden. Durch die entgegengesetzte Bewegung der Kreisringe, d.h. durch ihren unterschiedlichen Umlaufsinn, ist sichergestellt, daß die Fäden von den Hilfswalzen aufgenommen werden, sobald sie von den Galettenwalzen freigegeben werden.

Bevorzugterweise ist mindestens einer der Antriebe als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. Da die Kreisringe nur um einen vorbestimmten Drehwinkel hin- und hergeschwenkt werden müssen, reicht ein Antrieb aus, der einen Punkt um eine vorgegebene Wegstrecke verlagern kann. Pneumatische und hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen haben darüberhinaus den Vorteil, daß sie sowohl in Bezug auf die Bewegung als auch in Bezug auf die während der Bewegung aufzubringende Kraft sehr fein gesteuert werden können.

Mit Vorteil ist die maximale Antriebskraft des Hilfsrin­ ges unterhalb eines der Streckspannung der Fäden entspre­ chenden Werts begrenzt einstellbar. Die Hilfswalzen können also bedenkenlos in die Fadenschar eingeschwenkt werden, ohne daß die Gefahr einer Überbeanspruchung durch Überschreiten der Streckspannung gegeben ist. Da die maximale Antriebskraft unterhalb der Streck­ spannung ist, können die Hilfswalzen erst weiter bewegt werden, wenn die Galettenwalzen durch ihre Bewegung einen entsprechenden Teil der Fadenschar freigeben, d.h. die Fadenschar in diesem Bereich "lockerer" wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der Druck in der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung über den Bewegungsweg des Kolbens steuerbar. Dies bewirkt nicht nur, daß die maximale Kraft begrenzt wird, es ist auch möglich, über den Bewegungsweg der Hilfswalzen einen gesteuerten Kraftverlauf zu erzeugen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Streckeinrichtung in der Anordnung zwischen einem Spulengatter und einer Schär- oder Zettel­ maschine,

Fig. 2 den Verlauf der Fadenschar in der Streckeinrich­ tung und

Fig. 3 den Verlauf der Fadenschar bei abgehobenen Galet­ tenwalzen.

In einem Gatter 1 ist eine vorgegebene Anzahl von Spulen 2 gelagert, von denen einzelne Fäden 3 durch ein Ösen­ riet 4 zu einer Fadenschar 5 zusammengefaßt werden, die in einer Streckeinrichtung 6 unter Wärmezufuhr ge­ streckt werden. Am Ausgang der Streckeinrichtung 6 ist eine Fadenspannungswippe 7 angeordnet. Die Fadenschar 5 läuft danach durch eine Verwirbelungseinrichtung 8 und einen Ölapparat 9, bevor sie über eine Überlaufwalze 10 in eine Schär- oder Zettelmaschine 11 einläuft und dort zu einem Baum aufgewickelt wird.

In der Streckeinrichtung 6 läuft die Fadenschar 5 über eine Einlaufwalzenanordnung 12, ein Paar drehbar gelager­ ter Galettenwalzen 13, 14, die beheizt sind, und eine Auslaufwalzenanordnung 15, die mit einer größeren Ge­ schwindigkeit angetrieben ist als die Einlaufwalzenanord­ nung 12. Dadurch entsteht zwischen den beiden Kontakt­ punkten 32 auf der Einlaufwalzenanordnung 12 und 33 auf der Auslaufwalzenanordnung 15 eine zum Strecken erforderliche Fadenspannung. In den beheizten Galetten­ walzen 13, 14 wird die Fadenschar erwärmt und danach zwischen dem Streckpunkt 34 auf der Galettenwalze 14 und dem Kontaktpunkt 33 auf der Auslaufwalzenanordnung 15 gestreckt. Hinter der Auslaufwalzenanordnung 15 läuft die Fadenschar 5 über eine Relaxierplatte 16, die in Richtung des Doppelpfeiles 18 um einen Drehpunkt 17 schwenkbar angeordnet ist. Nach der Relaxierplatte 16 verläuft die Fadenschar 5 über eine Ausgangswalzenanord­ nung 19, wo sie die Streckeinrichtung 6 verläßt. Zwischen der Einlaufwalzenanordnung 12 und der ersten Galetten­ walze 13 bildet die Fadenschar 5 einen Zulaufabschnitt 20. Zwischen der anderen Galettenwalze 14 und der Aus­ laufwalzenanordnung 15 bildet die Fadenschar 5 einen Ablaufabschnitt 21.

Eine Hilfswalze 22 ist im Zulaufabschnitt 20 gegen die Seite der Fadenschar 5 bewegbar, mit der die Fadenschar auf der Galettenwalze 13 aufliegt. In gleicher Weise ist eine Hilfswalze 23 im Ablaufabschnitt 21 gegen die Seite der Fadenschar 5 bewegbar, mit der die Fadenschar auf der Galettenwalze 14 aufliegt.

Die Bewegung der Hilfswalzen 22, 23 erfolgt dabei in Richtung eines Pfeiles 25 auf einer Kreisbahn 27 um einen Mittelpunkt 24. In dem Ausführungsbeispiel sind dabei die Hilfswalzen 22, 23 auf einem Kreisring angeord­ net, der mit Hilfe einer pneumatischen Kolben-Zylinder- Anordnung 31, die am Boden oder an der Einrichtung be­ festigt sein kann und an einem Drehpunkt 35 am Kreisring angreift, bewegt werden kann. Die Galettenwalzen 13, 14 sind auf einem Kreisring 28 gelagert, der in Richtung des Pfeiles 26 mit Hilfe eines Motors 30 bewegt werden kann. Der Motor 30 treibt ein Zahnrad an, das mit einem an dem Kreisring 28 angeordneten Zahnkranz 29 kämmt.

Im Betrieb kann es notwendig sein, den Lauf der Faden­ schar 5 anzuhalten, beispielsweise aufgrund eines Faden­ bruchs. In diesem Fall werden die Hilfswalzen 22, 23 durch den pneumatischen Antrieb 31 auf ihrer Kreisbahn 27 gegen den Zulaufabschnitt 20 und den Ablaufabschnitt 21 der Fadenschar 5 geschwenkt. Dadurch ändert sich die resultierende Kraft, die durch die Fadenschar jeweils auf die Galettenwalzen 13 und 14 ausgeübt wird. Die Galettenwalzen bewegen sich in Richtung des Pfeiles 26 um den gemeinsamen Mittelpunkt 24. Da zusätzlich auch der Galettenkreisring 28 durch den Motor 30 ange­ trieben wird, schwenken die Galettenwalzen 13, 14 in entgegengesetzter Richtung zu den Hilfswalzen 22, 23, so daß nach sehr kurzer Zeit der in Fig. 3 dargestellte Fadenscharverlauf entsteht. Die Fadenschar 5 wird dabei durch die Hilfswalzen 22, 23 von den Galetten abgeschält. Während der Abhebebewegung der Fadenschar von den Galet­ tenwalzen 13, 14 erfolgt keine Relativbewegung zwischen den Galettenwalzen 13, 14 und der Fadenschar 5. Diese Relativbewegung entfällt auch bei der Rückbewegung der Hilfwalzen, d.h. wenn die Fadenschar 5 wieder auf die Galettenwalzen 13, 14 aufgelegt wird. Es ist leicht ersichtlich, daß die Galettenwalzen 13, 14 praktisch an genau der Stelle wieder auf die Fadenschar 5 auftref­ fen, an der sie vor dem Abheben mit der Fadenschar 5 in Berührung standen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise vermieden, daß in der Fadenschar Abschnitte entstehen, die gar nicht beheizt waren oder die mehrfach beheizt worden sind.

Die pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung 31 ist so ausgelegt, daß die Kraft, die sie maximal aufbringen kann, auf einen Wert einstellbar ist, der unterhalb der Streckspannung der Fadenschar liegt. Wenn die Hilfs­ walzen 22, 23 gegen die Fadenschar geschwenkt werden, können sie nur dann auf ihrer Bewegungsbahn weiter fort­ schreiten, wenn die Galettenwalzen 13, 14 die Spannung lockern, d.h. einen Teil der Fadenschar freigeben. Ohne diese Kraftbegrenzung könnte es vorkommen, daß durch die Hilfswalzen 22, 23 eine unzulässige Fadenscharbean­ spruchung aufgebracht würde, d.h. eine unerwünschte Streckung vorkommen könnte. Man kann die Steuerung der pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung noch soweit verfeinern, daß über den gesamten Bewegungsweg der Hilfs­ walzen 22, 23 eine konstante Kraft aufgebracht wird. Um dies zu erreichen, muß sich der Druck in der Kolben- Zylinder-Anordnung über den Bewegungsweg ändern, da sich aufgrund der wechselnden projizierten Hebelweglänge das durch den pneumatischen Antrieb 31 aufzubringende Drehmoment ändert.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten kreisförmi­ gen Bewegungsbahnen begrenzt. Jede andere Bewegungsbahn, bei der sich die Hilfswalzen und die Galettenwalzen gegensinnig verlagern, ist ebenfalls denkbar, wobei durch eine Steuerung der Bewegung Vorsorge dafür getrof­ fen werden kann, daß die maximal zulässige Fadenspannung nicht überschritten wird und nach dem Ausschwenken der Galettenwalzen keine Verschlappung der Fadenschar 5 auftritt.

Claims (8)

1. Streckeinrichtung zum Verstrecken von plastischen Fäden, insbesondere Kunststoffäden, unter Wärmezufuhr mit einer Einlaufwalzenanordnung, einer Auslaufwalzen­ anordnung, die mit einer höheren Geschwindigkeit als die Einlaufwalzenanordnung läuft, zwei drehbaren Galettenwalzen, von denen mindestens eine beheizt ist und die in Bezug zueinander gegensinnig verlager­ bar sind, wobei sich ein Zulaufabschnitt der Fäden von der Einlaufwalzenanordnung zu einer der Galetten­ walzen und ein Ablaufabschnitt der Fäden von der anderen Galettenwalze zur Auslaufwalzenanordnung erstreckt, und mit zwei Hilfswalzen, die in Bezug zueinander gegensinnig verlagerbar und gegen die Fäden bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Hilfswalze (22, 23) auf derjenigen Seite der Fäden (5) gegen den Zulauf- (20) bzw. Ablaufab­ schnitt (21) bewegbar ist, mit der die Fäden (5) auf der zugehörigen Galettenwalze (13, 14) aufliegen, und daß sie dabei die Fäden (5) von der Galettenwalze (13, 14) abhebt.

2. Streckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegungsbahnen (28, 27) der Galet­ tenwalzen (13, 14) und der Hilfswalzen (22, 23) punkt­ symmetrisch zu einer zwischen den jeweiligen Walzen (13, 14; 22, 23) und zu diesen parallel gelegenen Achse (24) verlaufen und daß diese Achse (24) für die Bewegungsbahn (28) der Galettenwalzen (13, 14) im wesentlichen identisch mit der Achse der Bewegungs­ bahn (27) der Hilfswalzen (22, 23) ist.

3. Streckeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahnen (28, 27) der Galettenwalzen (13, 14) und/oder der Hilfswalzen (22, 23) Kreisbahnen (27, 28) sind, die insbesondere konzentrisch zueinander verlaufen.

4. Streckeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Galettenwalzen (13, 14) in einem die innere Kreisbahn (28) bildenden Galettenkreisring (28) gelagert sind, der innerhalb eines die äußere Kreisbahn (27) bildenden Hilfskreisringes (27), in dem die Hilfswalzen (22, 23) gelagert sind, mit glei­ chem Mittelpunkt angeordnet ist.

5. Streckeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Galettenkreisring (28) und der Hilfskreisring (27) jeweils einen Antrieb aufweisen und mit entgegengesetztem Drehsinn (25, 26) antreib­ bar sind.

6. Streckeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens einer der Antriebe als pneu­ matische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit (31) ausgebildet ist.

7. Streckeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Antriebskraft des Hilfs­ kreisringes (27) unterhalb eines der Streckspannung der Fäden (5) entsprechenden Wertes begrenzt einstell­ bar ist.

8. Streckeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der jeweiligen Kol­ ben-Zylinder-Einheit (31) über den Bewegungsweg des Kolbens steuerbar ist.