DE4431087C2

DE4431087C2 - Walze zum Antrieb von Spulen an Textilmaschinen, insbesondere Spul- oder Zwirnmaschinen

Info

Publication number: DE4431087C2
Application number: DE4431087A
Authority: DE
Inventors: Ralf Lohmann
Original assignee: Palitex Project Co GmbH
Current assignee: Palitex Project Co GmbH
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-09-02
Also published as: DE4431087A1

Description

Es sind sogenannte Reibwalzen, insbesondere zylindrische Reibwalzen, zum Antrieb von Spulen an Spul- oder Zwirnmaschinen in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Allen ist gemeinsam, daß die Mantelfläche einen verhältnismäßig hohen Reibwert aufweist, damit der mit seiner Umfangs fläche gegen die Walze anliegende Garnkörper mitgenommen wird. Die Aufrauhung am gewickelten Garnkörper, vor allem an den Kanten, ist bei Anwendung der bekannten, über die gesamte Länge an der Spule anliegenden Reibwalzen, zum Beispiel beim Antrieb von konischen Spulen, erheblich. Diese Aufrauhung ist vor allem auf den unregel mäßigen Aufbau des konischen Garnkörpers zurück zuführen, wodurch der Friktionspunkt, daß heißt die Stelle, an der die Übertragung der Drehbewegung erfolgt, über die Länge der Spule hin und her wandert. Diese ständige Verschiebung kann zu einer Aufrauhung über die gesamte Spulen länge und zu Problemen beim späteren Abzug des Fadens von der Spule führen.

Dabei kann die Mantelfläche der Reibwalze aus einem zweischichtigen Werkstoff bestehen, wozu auf eine innere steifelastische Trägerschicht eine weichelastische, poröse Schicht mit härterer Außenkruste auf gebracht ist, indem in die poröse Werkstoffschicht zum Beispiel ein Dauermagnetwerkstoff in Pulver form, zum Beispiel Bariumferritpulver, eingebettet ist.

In der DE-AS 11 44 163 ist z. B. eine Reibwalze beschrieben, die sich aus drei axial hintereinander liegenden Mantelabschnitten zusammensetzt, von denen die äußeren einen niedrigen und der mittlere einen hohen Reibwert aufweisen, wobei der mittlere Abschnitt leicht ballig sein kann. Mit einer solchen Walze soll erreicht werden, daß der Faden ohne starke Abzugsdifferenzen aufgespult wird. Der Friktionspunkt kann nicht mehr über die ganze Spulenlänge wandern sondern bleibt auf einen Teilbereich der Spulenlänge beschränkt. Bei dieser Reibwalze wird der Stoff für den den hohen Reibwert aufweisenden Reibbelagabschnitt in teigigem oder zähflüssigem Zustand in eine entsprechende Ausnehmung des Walzenkörpers eingefüllt und dort zur Erstarrung gebracht. Als Stoff für den Reibbelag wird hauptsächlich synthetischer Gummi verwendet, der durch Füll stoffe wie Ruß, Quarzmehl oder dergleichen in seiner Rauhigkeit variiert werden kann, wobei auch andere Kunststoffe mit entsprechend hohem Reibwert verwendet werden können.

Die DE-AS 12 57 646 beschreibt eine zylindrische Reibwalze, deren mittlerer Flächenabschnitt aus einem elastischen Werkstoff mit hohem Reibwert besteht und leicht ballig ist, wobei dieser Mittelabschnitt eine Hülse aus elastischem Werkstoff umfaßt, die zwischen zwei spiegelbildlich gleich ausgebildeten, jedoch zueinander axial verstellbaren Einzelzylindern eingespannt ist, um durch axiales Verspannen der Einzelzylinder gegeneinander die den Mittelabschnitt bildenden Hülsen je nach den unterschiedlichsten Anforderungen nach außen ballig zu verformen.

Die GB-PS 815 085 behandelt eine Reibwalze zum Antrieb von Spulen bzw. Spulenkörpern. Diese Reibwalze besteht aus einem metallischen Walzenkörper, auf dessen Mantelfläche über die gesamte Länge der Reibwalze eine Klebstoffmatrix aufgetragen ist, in die nach außen vorstehende Körner aus metallkeramischem Material, zum Beispiel Aluminiumoxid, eingebettet sind, um einen relativ hohen Reibungskoeffizienten zu erhalten und dadurch den Schlupf zwischen der Reibwalze und dem anzutreibenden Spulenkörper möglichst gering zu halten.

In der JP 58-59161 A ist eine mit einer Changiernut versehene Friktionsantriebs- bzw. Reibwalze beschrieben, bei der, um eine Veränderung der Aufwickelspannung, die durch die Bewegung des Friktionspunktes bewirkt wird, zu verhindern, in ihrem mittleren Bereich einen gegenüber den Außenbereichen vergrößerten Durchmesser hat.

Bei der Herstellung von Zwirnen muß der am Umfang der Spule, insbesondere Kreuzspule, angreifende Friktionsantrieb ein verläßliches und reproduzierbares Drehmoment erzeugen. Dazu werden geeignete Friktionsmittel in Form von auf dem gesamten Umfang oder einem Teilbereich der Friktionswalze angebrachten zähelastischen Belägen eingesetzt. Die Haltbarkeit dieser Friktionsbeläge ist begrenzt. Sie unterliegen einem permanenten Abrieb, sie sind sehr anfällig gegenüber bestimmten klimatischen Bedingungen, und sie müssen besonders gegenüber textilen Hilfsmitteln wie Spinnpräparationen, Zwirnavivagen und so weiter sehr beständig sein. All diese Anforderungen sind nur sehr schwer innerhalb einer Reibbelagqualität zu realisieren. In den meisten Fällen ist dabei mindestens einer der genannten Faktoren vernachlässigt.

Bei einer Fadenführungstrommel gemäß der DE-AS 11 75 588 ist es zur Minderung des Verschleißes bekannt, an den Stellen, die einer stärkeren Reibungsbeanspruchung ausgesetzt sind, insbesondere an den Wendestellen der Führungsnuten, Einlagen aus metallkeramischen Werkstoffen ein zubringen. Zu diesem Zweck werden die korn- bzw. pulverartigen, verschleißfesten Werkstoffteile in eine Guß-, Preß- oder Spritzform eingelegt, bevor der eigentliche Grundstoff der Fadenführungs trommel in die Form eingebracht wird. Dabei wird es als besonders günstig erachtet, wenn der verschleißfeste Werkstoff mit einem Flußmittel vermengt wird, das vorzugsweise ähnliche Fließ eigenschaften wie der Grundstoff der Trommel aufweist.

Bei sogenannten "Galetten" z. B. gemäß der EP 124 481 A1 zur Übertragung hoher Geschwindigkeiten auf einen laufenden Faden ist es bekannt, Zonen unterschiedlicher Rauhigkeit vorzusehen, wobei eine Zone mit größerer Rauhigkeit beispielsweise durch eine Keramikbeschichtung mit speziellen Rauhigkeitswerten erzielt wird.

Die DE 40 04 852 A1 behandelt eine für Spinnerei maschinen vorgesehene Streckwerkwalze, die anstelle einer einen hohen Herstellungsaufwand bedingenden Riffelung in den mit dem Faden in Kontakt kommenden Bereichen einen oxidkeramischen Belag, beispielsweise aus Aluminiumoxid, aufweist, der im Plasmaspritzverfahren aufgetragen ist und einen arithmetischen Mittenrauhwert Ra von 0,8 bis 7 µm hat. Dieser oxidkeramische Belag soll weiterhin die Qualität des Faserverbandes in dem über die Streckwerkwalze laufenden Garn erhöhen.

Allgemein ist es bekannt, Formteile, zum Beispiel aus Faserverbundstoffen bestehende Formteile, mit metallkeramischen, insbesondere oxidkeramischen Werkstoffen nach dem Flammspritzverfahren oder Plasmaspritzverfahren zu beschichten, siehe beispielsweise DE 38 44 290 C1, DE 41 16 639 A1 sowie EP 0 339 742 B1. Diese Druckschriften befassen sich mit Verfahrensschritten, beispiels weise Formteile aus Faserverbundwerkstoffen so vorzubereiten, daß sie für das Beschichten mit metall- oder oxidkeramischen Werkstoffen zum Beispiel auf dem Wege des Flammspritzens geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, die beim Einsatz derartiger Reibwalzen bzw. Friktionswalzen einer seits eine schonendere Faden- bzw. Garnbehandlung und andererseits eine Vergleichmäßigung des Drehmomentes gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anpruchs 1.

Auf diese Weise wird bei definierten Korngrößen des oxidkeramischen Grundwerkstoffes und unter Berücksichtigung bestimmter Porenstrukturen und Rauhigkeitswerten ein Antrieb der Spule nicht nur durch Reibung sondern auch durch Formschluß zwischen dem textilen Gut und dem oxidkeramischen Reibbelag sichergestellt.

In Abhängigkeit von den verwendeten Materialien und auch unter Berücksichtigung der Garn- bzw. Zwirnstruktur sind Partikel- bzw. Korngrößen des oxidkeramischen Materials von 20 bis 40 µm günstig. Besonders vorteilhaft sind folgende Rauhigkeitswerte: Ra-Wert von 6 bis 10 µm, Rt-Wert von 50 bis 70 µm und ein Rz-Wert von 40 bis 55 µm.

Die einzelnen Rauhigkeitswerte sind wie folgt definiert:

Ra = Mittenrauhwert
Ra ist das arithmetische Mittel der absoluten Beträge aller Profilordinaten innerhalb einer Gesamtmeßstrecke nach dem Ausfiltern von Formabweichungen und gröberen Anteilen der Welligkeit.

Rt = maximale Rauhtiefe
Rt ist der Abstand zwischen der Linie der Er hebungen und der Linie der Vertiefungen innerhalb der Meßstrecke (Bezugsstrecke) eines nach DIN 4768 Bl. 1 gefilterten Profils.

Rz = gemittelte Rauhigkeit
Rz ist das arithmetische Mittel aus den Einzel rauhtiefen von fünf aneinander grenzender, gleichlanger Einzelmeßstrecken des nach DIN 4768 Bl. 1 gefilterten Profils.

Durch eine geeignete Nachbearbeitung des Mantelabschnitts aus keramischem Material, zum Beispiel durch Schleifen oder Bürsten, kann durch Brechen der Spitzen des keramischen Materials eine Oberfläche hergestellt werden, mit der die Spule in einer praxisgerechten Aufteilung zwischen Reibung und Formschluß antreibbar ist.

Bei einem Außendurchmesser D der Walze folgt der Radius R der "Balligkeit" (siehe Fig. 2) des metallkeramischen Mantelabschnittes vorzugsweise folgender Gleichung:

R = 2 bis 6 × D ≧ 500 mm.

Das metall- oder oxidkeramische Material ist vorzugsweise in einer umlaufenden, ringförmigen Ausnehmung des Walzenmantels abgelagert, wobei das metall- bzw. oxidkeramische Material vor zugsweise durch Flammspritzen oder Auftrag im Plasmastrahl abgelagert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in schematischer, perspektivischer Darstellung das Aufwickelwerk einer Spul- oder Zwirnmaschine mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze; und

Fig. 3 zeigt eine weitere abgewandelte Aus führungsform der erfindungsgemäßen Walze.

Fig. 1 zeigt eine auf einer Antriebswelle 1 befestigte Reib- bzw. Friktionswalze 2, bestehend aus zwei äußeren Mantelabschnitten 2.1 mit relativ glatten und damit einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisenden Oberflächen und einem mittleren Abschnitt 2.2, der aus in einer ringförmigen Ausnehmung 2.3 ab gelagertem metall- oder oxidkeramischen Material besteht. Dieses metall- oder oxidkeramische Material ist vorzugsweise durch Flammspritzen oder Auftrag im Plasmastrahl abgelagert, wobei als Grundmaterial ein Material mit einer Korngröße im Bereich von 20 bis 40 µm verwendet wird. Der metall- bzw. oxidkeramische Mantelabschnitt hat vorzugsweise einen arithmetischen Mittenrauhwert Ra = 6 bis 10 µm, bei einem Rt-Wert von 50 bis 70 µm und einen Rz-Wert von 40 bis 55 µm.

Bei dem oxidkeramischem Material handelt es sich vorzugsweise um: Aluminiumoxid, Titanoxid, Chromoxid und Mischungen dieser Oxide.

Die Reibwalze 2 dient zum rotierenden Antrieb einer in einem Schwenkrahmen 3 gelagerten Aufwickelspule 4.

Fig. 2 zeigt eine Walze 20 mit einem durch gehenden zylindrischen Walzenkörper 20.1, auf dessen Außenmantel ein balliger Mantelabschnitt 20.2 aus metall- oder oxidkeramischem Material abgelagert ist. Bei einem Walzenkörper mit dem Außendurchmesser D folgt der Radius R der Balligkeit des metall- oder oxidkeramischen Mantelabschnitts 20.2 folgender Gleichung:

R = 2 bis 6 × D ≧ 500 mm.

Der metallkeramische Mantelabschnitt 20.2 liegt, bezogen auf die Walzenlänge, im mittleren Walzen bereich und hat eine Breite S = 1/4 bis 1/3 × Spulenhublänge (= Changierhub).

Bei der in Fig. 3 dargestellten Walze 200 hat der metall- oder oxidkeramische Mantelabschnitt 200.2 eine ballige Kontur und ist in einer ringförmigen Ausnehmung 200.3 des Walzenkörpers abgelagert.

Der Kerngedanke der Erfindung ist im wesentlichen folgender:
Die Struktur der Oberfläche des Walzenkörpers ist durch die Korngrößen und die Rauhigkeitswerte bestimmt. Daraus ergibt sich eine bestimmte Porenstruktur. Die Porenstruktur hat gewissermaßen einen hygroskopischen Charakter. Ein mit Avivage behandeltes Garn gibt an der Antriebswalze mikroskopisch feine Partikel der Avivage auf die Walzenoberfläche. Im Fall einer glatten Walze führt das zwangsläufig zur Beeinträchtigung der Reibungsmitnahme.

Erfindungsgemäß stellt sich für die Mitnahme des Spulkörpers ein Mittel aus Reibwert und form schlüssiger Bindung zwischen Oberfläche und Fasergut ein. Avivage, die an eine solche Oberfläche abgegeben wird, hat die Möglichkeit, in die Porenstruktur einzudringen, so daß der Reibwert kaum beeinflußt wird. Das Verhalten der Avivage in den Poren kann man sich so vorstellen, daß einerseits ständig Avivage zugefördert wird, aber ebenso Avivage aus den Poren durch "trockenere" Fadenstücke wieder entfernt wird. Es entsteht also ein ständiger Wechsel zwischen Hineinfördern und Wiederabführen der Avivage.

Claims

1. Walze zum Antrieb von Spulen an Textilmaschinen, insbesondere Spul- oder Zwirnmaschinen, mit einem umlaufenden, ringförmigen Mantelabschnitt, der im mittleren Walzenbereich liegt, eine ballige Kontur aufweist und stufenlos bzw. kontinuierlich in die angrenzenden äußeren Walzenmantelabschnitte übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelabschnitt (2.2; 20.2; 200.2) aus metallkeramischem Material besteht und eine Breite S von S = 1/4 bis 1/3 der Spulenhublänge (= Changierhub) hat.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallkeramische Material ein oxidkeramisches Material ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallkeramische Material in einer umlaufenden, ringförmigen Ausnehmung (2.3; 200.3) des Walzenmantels abgelagert ist.

4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallkeramische Material durch Flammspritzen oder Auftrag im Plasmastrahl abgelagert ist.

5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Außendurchmesser D der Walze der Balligkeitsradius R des metallkeramischen Mantelabschnittes durch folgende Gleichung bestimmt ist: R = 2 bis 6 × D ≧ 500 mm.

6. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Material mit einer Korngröße im Bereich von 20 bis 40 µm verwendet wird.

7. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallkeramische Mantelabschnitt einen arithmetischen Mittenrauhwert Ra von Ra = 6 bis 10 µm, eine maximale Rauhtiefe R_t von R_t = 50 bis 70 µm und eine gemittelte Rauhigkeit Rz von Rz = 40 bis 55 µm hat.