DE4120839C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Streckvorrichtung zum Strecken synthetischer polymerer Filamente zum Zwecke der Erhöhung der Zugfestigkeit.

Synthetische polymere Filamente haben unmittelbar nach dem Austreten aus der Spinndüse eine relativ geringe Festigkeit. Sie werden daher im Verlaufe des nach­ folgenden Transports über Rollen auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt, um eine Orien­ tierung der Molekularstruktur in Längsrichtung zu bewirken. Die Verstreckung erfolgt zwischen zwei mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten betriebenen Lieferwerken, zwischen denen ein Streckstift angeordnet ist, an dessen Umfangsfläche die Filamente mit einem Umschlingungswinkel reibend entlangbewegt werden. Der Streckstift konzentriert die Streckwirkung auf einen definierten Bereich des Filamentenverlaufs, nämlich denjenigen Bereich unmittelbar hinter dem Streckstift.

Streckstifte sind einem hohen Verschleiß unterworfen. Die an ihnen reibenden Filamente erzeugen in der Streckstiftoberfläche Furchen. Insbesondere die sehr feinen und harten Pigmentkörper schneiden sich vor allem bei höheren Streckgeschwindigkeiten in die Ober­ fläche der Streckstifte ein. Im Falle einer abgenutzten Streckstiftoberfläche erzeugt der Streckstift eine erhöhte Reibung, wobei die Gefahr besteht, daß die Filamente beschädigt werden oder sogar reißen. Es ist daher erforderlich, denjenigen Teil der Streckstift­ oberfläche, an dem die Filamente zur Anlage kommen, regelmäßig zu wechseln. Übliche Praxis ist es, Streck­ stifte, die an der Streckvorrichtung in definierter Lage fest montiert sind, zu lösen und umzusetzen, damit ein anderer Oberflächenbereich wirksam wird. Hierzu muß jedoch die Maschine normalerweise angehalten werden. Wird sie nicht angehalten, so besteht eine erhebliche Gefahr der Verletzung der Finger des Maschinenwärters, weil der Umsetzvorgang Eingriffe in unmittelbarer Nähe der laufenden Filamente erfordert. Bei einem Wechsel desjenigen Bereichs, an dem die Filamente anliegen, tritt der "Sägezahneffekt" auf. Dies bedeutet, daß die Filamente zunächst über eine noch nicht abgenutzte Stelle des Streckstiftes laufen, daß diese Stelle bei weiterem Betrieb jedoch zunehmend abgenutzt wird und sich die Qualität der Filamente verschlechtert. Erfolgt danach eine Umsetzung des Streckstiftes, so laufen die Filamente zunächst über eine nicht-abgenutzte Stelle, die sich dann wiederum zunehmend verschlechtert. Auf diese Weise entsteht eine zeitlich variierende Fila­ mentqualität.

US 37 76 796 und DE 37 05 105 C2 beschreiben Streck­ vorrichtungen, bei denen der Streckstift zur Verände­ rung des aktiven Bereichs seiner Oberfläche kontinuier­ lich von einem langsam laufenden Antrieb drehend ange­ trieben wird. Ein solcher langsam laufender Drehan­ trieb erfordert einen erheblichen Aufwand, weil hierzu ein Motor und in der Regel auch ein Untersetzungs­ getriebe erforderlich ist. Außerdem wird ständig Energie verbraucht.

Aus der GB 7 53 232 ist eine Streckvorrichtung bekannt, bei der zwei Streckstifte von einem gemeinsamen Arm abstehen, der um die Achse des einen Streckstifts herum schwenkbar sowie längs dieser Achse verschiebbar ist. Die Verstellung der Streckstifte zur Veränderung ihrer Verschleißzonen erfordert manuelle Verstellungen.

Schließlich ist aus der EP 02 98 316 A2 eine Streckein­ richtung bekannt, bei der der Streckstift reversierend um eine quer zum Streckstift verlaufende Achse durch eine von einer Exzenterscheibe angetriebene Kurbel­ schwinge verschwenkt wird, um eine Verlagerung der Be­ arbeitungsstellen des Streckstifts zu erreichen. Die Schwenkbewegung wird reversierend zwischen dem klein­ sten Winkel und dem größten Winkel ausgeführt. Auch hierbei ist ein langsam laufender Drehantrieb, in der Regel mit Untersetzungsgetriebe, erforderlich, und es wird ständig Energie verbraucht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Streckvorrichtung für synthetische Filamente zu schaffen, die ohne Antriebsvorrichtung einen Wechsel des Kontaktbereichs des Streckstiftes bei laufendem Filamententransport ermöglicht und eine gleichmäßige Filamentqualität sicherstellt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung wird der Streckstift von einer Schrittschaltvorrichtung ange­ halten und zu bestimmten Zeitpunkten freigegeben, so daß er sich um einen definierten Winkelschritt weiter­ drehen kann. Die Weiterdrehung erfolgt unter Mitnahme durch die Filamente, so daß ein Fremdantrieb für die Drehung nicht erforderlich ist. Die Größe eines Winkel­ schrittes, den die Schrittschaltvorrichtung erlaubt, ist kleiner als der Umschlingungswinkel, was zur Folge hat, daß ein Umfangsbereich des Streckstiftes bei einem ersten Winkelschritt erstmalig in Kontakt mit den laufenden Filamenten kommt und bei nachfolgenden Winkelschritten weiterhin in Kontakt mit den Filamenten bleibt. Innerhalb des Umschlingungswinkels befinden sich also Bereiche der Streckstiftoberfläche, die schon längere Zeit in Kontakt mit den Filamenten sind, und ein Bereich, der erst nach dem letzten Schaltvorgang in Kontakt mit den Filamenten gekommen ist. Der Um­ schlingungswinkel umfaßt also stufenweise Bereiche der Streckstiftoberfläche mit unterschiedlichem Abnutzungs­ grad. Wenn der Streckstift um einen Winkelschritt weitergedreht wird, sind wiederum Berührungsbereiche mit unterschiedlichem Abnutzungsgrad vorhanden, jedoch ist der mittlere Abnutzungsgrad im Bereich des Um­ schlingungswinkels immer annähernd gleich. Dies hat zur Folge, daß ein Sägezahneffekt nicht oder nur in ganz geringem Maße auftritt und daß gestreckte Filamente von gleichmäßiger Qualität entstehen.

Die Schrittschaltvorrichtung bildet eine Haltevorrich­ tung, die den Streckstift festhält und ihn nur zur Durchführung definierter Winkelschritte freigibt, wobei die Drehung durch die Filamente erfolgt. Die Schritt­ schaltvorrichtung wird vorzugsweise von einer Steuer­ einrichtung periodisch betrieben, um in gleichmäßigen Zeitabschnitten Schrittschaltvorgänge durchzuführen. Es ist aber auch möglich, die Schrittschaltvorrichtung manuell zu betreiben, beispielsweise auf Knopfdruck. Ein Vorteil besteht darin, daß die Schrittschaltvor­ richtung wenig Energie verbraucht und weitgehend wartungsfrei ist, da ihre Komponenten nur selten bewegt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Schrittschaltvorrichtung eine Indexscheibe mit umfangsmäßig verteilten Rastelementen. In diese Rastelemente greifen Blockierelemente ein, wobei jeweils ein Blockierelement an einem Rastelement angreifen und dieses festhalten kann. Das andere Blockierelement befindet sich dagegen in Wartestellung. Wenn das in Eingriff befindliche Blockierelement zurückgezogen wird, gelangt beim Weiterdrehen der Indexscheibe um einen Winkelschritt ein anderes Rast­ element in den Bereich des zweiten Blockierelementes und wird von diesem angehalten. Auf diese Weise ist die Anzahl der Winkelschritte, in die eine volle Umdrehung von 360° unterteilt wird, doppelt so groß wie die Anzahl der Rastelemente.

Wenn die Indexscheibe bzw. der Streckstift eine volle Umdrehung von 360° vollzogen hat, ist der Umfangs­ bereich an der betreffenden Streckstiftlänge abgenutzt und der Streckstift kann axial verschoben werden, um einen neuen Längenbereich zu benutzen.

Das Schrittschaltwerk kann mit Druckluftzylindern, Elektromagneten oder auch manuell betrieben werden.

Wenn ein Umdrehungszyklus beendet ist, wird zweck­ mäßigerweise ein Alarmsignal erzeugt, so daß das Wartungspersonal eine Axialverschiebung des Streck­ stiftes vornehmen kann. Es ist auch möglich, eine solche Axialverschiebung automatisch mit einem ge­ eigneten Antrieb vorzunehmen.

Durch die Erfindung werden die Produktgleichmäßigkeit und die Produktqualität verbessert und die Her­ stellungskosten verringert.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Spinn­ maschine mit anschließender Streckvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht von Fig. 2 aus Richtung der Pfeile III-III,

Fig. 4 eine Darstellung der Indexscheibe,

Fig. 5 einen schematischen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 2,

Fig. 6 eine schematische Stirnansicht des Streck­ stiftes zur Verdeutlichung des Umschlingungs­ winkels und der Winkelschritte und

Fig. 7 eine Seitenansicht des Streckstiftes zur Ver­ deutlichung der in mehreren aufeinanderfol­ genden Schritten zum Einsatz kommenden Längs­ bereiche.

In Fig. 1 ist ein Spinndüsenblock 10 dargestellt, der Bestandteil einer 2-End-Spinnmaschine ist, die zwei Bündel 11, 12 von Filamenten gleichzeitig erzeugt. Die Filamentbündel 11, 12 laufen über eine Präparationsrolle 14, in der sie mit einem flüssigen Präparationsmittel behandelt werden, zu einem Lieferwerk 15, das eine angetriebene Lieferrolle 16 und eine Lieferverlegerolle 17 aufweist. Das Lieferwerk 15 zieht die Filamente 13 mit definierter Geschwindigkeit ab und liefert sie an die Streckvorrichtung 18 für den Verstreckprozeß. Die Streckvorrichtung 18 weist einen Tragblock (Stützblock) 19 auf, an dem der Streckstift 20 und eine drehbare Rolle 21 angebracht sind. Die Filamentbündel 11 und 12 laufen zunächst über die drehbare Rolle 21 und dann über den feststehenden Streckstift 20 zu Streckrollen 22 und 23, die beheizt und in einem Gehäuse 24 untergebracht sind. Die Streckrollen 22, 23 rotieren um ein Mehrfaches schneller als die Rollen des Lieferwerks 15, so daß die Filamente im Anschluß an den Streckstift 20 gestreckt werden.

Der Streckstift 20 hat eine zylindrische glatte Ober­ fläche, die vorzugsweise aus einer Chromschicht be­ steht. Der Umschlingungswinkel der Filamente 13 am Streckstift 20 beträgt mindestens etwa 40°. Dieser Umschlingungswinkel wird entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewählt. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel beträgt er etwa 130°.

Wie Fig. 2 zeigt, ist in einer Bohrung des Stützblocks 19 ein Rohr 25 fest angebracht, das am Stützblock 19 im Preßsitz oder durch Schweißen befestigt ist. In dem Rohr 25 ist ein rohrförmiges Lagergehäuse 26 längs­ verschiebbar geführt. Das Lagergehäuse 26 enthält an seinen Enden Kugellager 27, 28, in denen eine Welle 29 drehbar gelagert ist. An dem einen Ende der Welle 29 ist der Tragkörper 30 des Streckstiftes 20 befestigt. In eine Axialbohrung des Tragkörpers 30 ragt ein Spann­ körper 31 hinein, der mit einer Schraube 32 in Richtung auf den Tragkörper 30 gespannt werden kann. Zwischen Endstücken des Tragkörpers 30 und des Spannkörpers 31 erstreckt sich der Mantel 33 des Streckstiftes 20. Dieser Mantel hat eine verchromte Umfangsfläche, an der die Filamente anliegen.

Die Welle 29 verläuft im Inneren eines Abstandhalter­ rohres 34, das die Kugellager 27 und 28 in gegen­ seitiger Distanz hält. An dem anderen Ende der Welle 29 ist die Indexscheibe 35 mit einer Schraube 35a be­ festigt. Die Indexscheibe 35 weist eine Anzahl äqui­ distant angeordneter Rastelemente 36 in Form von Löchern auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn Rastelemente 36 gleichmäßig über den Umfang der Indexscheibe 35 verteilt (Fig. 4). In die Rastelemente 36 bzw. Löcher können Blockierelemente 37, 38 ein­ greifen, die hier als Blockierstifte ausgebildet sind. Jedes der beiden Blockierelemente 37 und 38 wird von einem doppeltwirkenden Druckluftzylinder 39 bzw. 40 betätigt. Die Druckluftzylinder 39 und 40 sind an einer Stirnwand 41 befestigt, die das rückwärtige Ende des Gehäuse (Lagergehäuse) 26 verschließt und den die Indexscheibe 35 aufnehmenden Raum dieses Gehäuse (26) begrenzt. Die Stirn­ wand 41 ist mit Schrauben 42 an einem Flansch des Gehäuses 26 befestigt.

Wie Fig. 5 zeigt, sind die Blockierelemente 37 und 38 so angeordnet, daß sie nicht auf einem gemeinsamen Durchmesser der Indexscheibe 35 liegen. Das Blockier­ element 38 ist gegenüber demjenigen Durchmesser, auf dem das Blockierelement 37 liegt, um einen Winkel a versetzt. Der Winkel a ist halb so groß wie der Um­ fangswinkel 2a des Abstandes benachbarter Rastelemente 36 (Fig. 4). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem zehn Rastelement 36 vorhanden sind, beträgt der Umfangswinkel 2a zwischen zwei benachbarten Rast­ elementen 36°, so daß alle zehn Rastelemente 36 insgesamt eine volle Umdrehung von 360° ergeben.

In den Fig. 2 und 5 ist der Zustand dargestellt, daß das Blockierelement 37 in eines der Rastelemente 36 eingreift. In diesem Zustand befindet sich das Blockier­ element 38 genau in der Mitte zwischen zwei Rastele­ menten 36. Das Blockierelement 38 ist von seinem Druck­ luftzylinder 40 zurückgezogen worden. Durch das in ein Rastelement 36 eingreifende Blockierelement 37 wird die Indexscheibe 35 am Drehen gehindert. Da der Streckstift 20 fest mit der Indexscheibe 35 verbunden ist, wird auch der Streckstift 20 gegen Drehung festge­ halten.

Die Indexscheibe 35 bildet zusammen mit den Blockier­ elementen 37, 38 ein Schrittschaltwerk 44, das den Streckstift 20 in Winkelschritten a weiterschalten kann. Wenn ein solcher Winkelschritt durchgeführt werden soll, wird der Druckluftzylinder 40 in der Weise betätigt, daß das Blockierelement 38 vorgeschoben wird und gegen die Indexscheibe 35 stößt. Danach wird der Druckluftzylinder 39 so gesteuert, daß sein Blockier­ element 37 zurückgezogen wird und die Indexscheibe 35 freigibt. Nun kann die Indexscheibe 35 von dem Streckstift 20, der von den Filamenten 13 angetrieben wird, mitge­ nommen werden, bis das Blockierelement 38 das nächst­ folgende Loch der Indexscheibe 35 findet und in dieses eindringt. Die Indexscheibe 35 wird also in Winkel­ schritten a von 18° gedreht, wobei zur Durchführung einer vollständigen 360°-Drehung zwanzig solcher Winkelschritte erforderlich sind.

Die Steuerung der Druckluftzylinder 39 und 40 kann in periodischen Abständen von einigen Stunden durchgeführt werden, so daß jeweils nach einigen Stunden der Streck­ stift 20 weitergedreht wird.

Zur Durchführung der Längsverschiebung des Streckstifts 20 dient eine Spindel 50, die durch eine Bohrung des Stützblocks 19 hindurchgeht und mit Federringen 51 gegen axiales Verschieben gesichert ist. An dem einen Ende der Spindel 50 befindet sich ein Betätigungskopf 52, z. B. ein Sechskant, mit dem die Spindel 50 gedreht werden kann.

Die Spindel 50 weist einen Gewindeabschnitt 53 auf, der mit einem Innengewinde der Stirnwand 41 des Gehäuses 26 in Eingriff steht. Wird die Spindel 50 gedreht, dann wird das Gehäuse 26 im Rohr 25 axial verschoben. In Fig. 2 ist die Endstellung dargestellt, in der der Streckstift 20 am weitesten (nach rechts) ausgefahren ist. Wird die Spindel 50 gedreht, dann wird das Gehäuse 26 relativ zum Stützblock 19 nach links verschoben, wobei ein Teil des Streckstifts 20 in das Rohr 25 eingezogen wird. Auf diese Weise können die Berührungs­ bereiche, an denen die Filamente 13 am Streckstift 20 reiben, axial zum Streckstift 20 verändert werden.

Fig. 6 zeigt schematisch den Umschlingungsbereich b von 120°, in dem die Filamente 13 am Umfang des Streckstifts 20 anliegen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Streckstift 20 bei jedem Schaltvorgang um einen Winkelschritt a von 18° weitergeschaltet. Dies bedeu­ tet, daß jeder Umfangsbereich des Streckstifts 20 über sieben Winkelschritte a im Bereich des Umschlingungs­ winkels b verbleibt.

Fig. 7 zeigt schematisch die Verläufe von Zweiergruppen von Filamentbündeln in bezug auf den Streckstift 20. Es sei angenommen, daß bei zweiendigem Betrieb zuerst die Bündel in den mit 1 bezeichneten Positionen über den Streckstift 20 gelaufen sind, also in der Nähe des einen Endes des Streckstifte 20. Wenn in diesen Positionen eine schrittweise vollständige 360°-Umdrehung des Streck­ stiftes 20 erfolgt ist, wird der Streckstift 20 axial ver­ schoben, so daß die Positionen 2 zum Einsatz kommen. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß die Positionen 1 einen gegenseitigen Abstand voneinander haben und zwischen ihnen noch ungenutzter Freiraum vorhanden ist.

In den Positionen 2 läuft das eine Filamentbündel zwischen den zuvor benutzten Positionen 1, während das andere nach außen versetzt ist. In jeder der Positionen 1-8 erfolgt die Benutzung des Streckstiftes 20 solange, bis eine schrittweise 360°-Umdrehung vollendet ist.

In ähnlicher Weise kann die Vorrichtung auch für andere Zahlen von Filamentbündeln benutzt werden. Die schritt­ weise Drehung des Streckstiftes 20 kann für jede Maschine einzeln gesteuert werden. Es ist auch möglich, bei einer Mehrfachspinnmaschine sämtliche Streckstifte 20 synchron oder zeitlich gegeneinander versetzt zu steuern, um zu verhindern, daß der Druckluftbedarf für die Fortschaltungen sich auf bestimmte Zeitpunkte konzentriert.

Claims (7)

1. Streckvorrichtung für synthetische Filamente, mit mindestens einem Streckstift (20), an dessen Umfang die Filamente (13) im Bereich eines Umschlingungswinkels (b) reibend gleiten, wobei der Streckstift (20) um seine Längsachse drehbar ist, um den der Reibung der Filamente (13) ausgesetzten Bereich zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckstift (20) mit einer Schrittschalt­ vorrichtung (44) gekoppelt ist, die ihn anhält und ihn jeweils nach einer vorgegebenen Zeit zum Mit­ drehen über einen Winkelschritt (a) freigibt, wobei der Winkelschritt (a) kleiner ist als der Umschlingungswinkel (b).

2. Streckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schrittschaltvorrichtung (44) eine mit dem Streckstift (20) verbundene Index­ scheibe (35) mit umfangsmäßig verteilten Rast­ elementen (36) aufweist und daß eine Blockierein­ richtung vorgesehen ist, die mit mindestens einem gesteuert bewegbaren Blockierelement (37) an den Rastelementen (36) angreifen kann und die Drehung der Indexscheibe (35) in Winkelschritten (a) ermöglicht.

3. Streckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blockiereinrichtung zwei Blockier­ elemente (37, 38) aufweist, die im halben Indexmaß der Indexscheibe (35) gegeneinander versetzt sind, so daß das eine Blockierelement einem Rastelement (36) gegenüberliegt, während das andere Blockier­ element sich zwischen zwei Rastelementen (36) befindet.

4. Streckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blockierelemente (37, 38) von elastischen Linearantrieben (39, 40) angetrieben sind, die die Blockierelemente gegen die Index­ scheibe (35) treiben, und daß die Linearantriebe (39, 40) derart gesteuert sind, daß zu einem Zeitpunkt nur einer der Linearantriebe (39, 40) sein Blockier­ element (37, 38) von der Indexscheibe (35) zurück­ ziehen kann.

5. Streckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaltvor­ richtung (44) zusammen mit dem Streckstift (20) axial bewegbar ist und daß eine Stellvorrichtung zum axialen Verstellen des Streckstiftes (20) und der Schrittschaltvorrichtung (44) vorgesehen ist.

6. Verfahren zum Strecken von Filamenten durch Umlenken der Filamente um einen Streckstift (20), dadurch gekennzeichnet, daß der Streckstift (20) gegen Drehung um seine Achse festgehalten und periodisch freigegeben wird, so daß er sich unter Mitnahme durch die Filamente (13) um einen vorgegebenen Winkelschritt (a) drehen kann, wobei der Winkelschritt (a) kleiner ist als der Umschlingungswinkel (b) der Filamente (13) am Streckstift (20).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckstift (20) nach einer schrittweise durchgeführten 360°-Umdrehung axial verschoben wird, derart, daß die Filamente (13) an einer neuen Stelle der Streckstiftlänge zur Anlage kommen, und daß an der neuen Stelle wiederum eine 360°-Umdrehung in gleichmäßigen Winkelschritten (a) durchgeführt wird.