DE69031798T2

DE69031798T2 - Vorrichtung zum Schneiden von Aramid mit hoher Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE69031798T2
Application number: DE69031798T
Authority: DE
Inventors: Tadeusz Eugeniusz Schnitzer
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2010-12-29
Also published as: US5033345A; ATE161000T1; KR0161976B1; JPH04133972A; AU6852990A; IE904661A1; CN1055019A; KR910012397A; DE69031798D1; CA2032806A1; EP0436395B1; EP0436395A3; EP0436395A2; CN1029138C; AU631038B2

Description

Zu herkömmlichen Abschneid- und Aufwicklungsarbeiten bei Garn gehört ein Abzugs- und Aufsteckvorgang, der oft von Hand ausgeführt wird. Typischerweise trennt eine Bedienungsperson das Garn mit einer Schere durch, während der Einlaß einer Saug- oder Einsaugpistole gegen das Garn an einer Stelle oberhalb der Durchtrennstelle gehalten wird. Sobald das Garn durchgetrennt ist, wird das hintere Ende auf einen Garnkörper gewickelt, während das neu entstandene vordere Ende in die Saugpistole eingesaugt und zu einem Abfallsammelbehälter befördert wird. Dann wird die Saugpistole auf eine Halterung gelegt, während der Garnkörper gegen einen leeren Hülsenkern ausgewechselt wird. Wenn der leere Hülsen kern seine volle Drehzahl erreicht hat, beätigt die Bedienungspersondie Saugpistole, um das Garn um aen sich drehenden leeren Hülsenkern herzumzulegen, und trennt dann das Garn erneut durch, indem sie es an der Saugpistole abschneidet oder unter Spannung abreißt, so daß der Aufwickelvorgang weitergehen kann. Das gesamte Garn, das während der übertragungszeit in die Saugpistole läuft, kommt in den Abfall.
Um diese Aufwicklungsarbeiten ökonomisch zu machen, wurden Mechanismen entwickelt, die das Garn automatisch durchtrennen, einsaugen und wieder herumlegen. In dem USA-Patent 4,496,109, erteilt auf die Anmeldung durch Cardell, wird eine solche automatische Überführungsvorrichtung offenbart, bei der durch ein Signal, das zu der Maschine geführt wird, ein Druckfluid auf einen hydraulischen Zylinder aufgebracht werden kann. Der hydraulische Zylinder bringt eine Schneidvorrichtung und eine Garneinsaugvorrichtung so in Stellung, daß das Garn in den Schneidschlitz einer stationären Klinge im Bereich der Einsaugvorrichtung eintritt. Dann wird Luft von einem nockengesteuerten Ventil zugeleitet, durch die sich ein Druck im Arbeitsraum einer Schneidvorrichtungshülse entwickelt. Wenn der Druck schließlich gerößer wird als der durch eine Federkugelarretierung ausgeübte Widerstand, bewegt sich eine hin- und herbewegliche Klinge nach vorn meinen Linien-Flächen-Kontakt mit der stationären Klinge und trennt dadurch das Garn durch, dessen neues vorderes En de in den Abfall gesaugt wird. Dann werden die Garne um neue Kerne herumgelegt, auf den Kernen durch Klemmnuten erfaßt und abgerissen, wenn das Garn unter Spannung zwischen der Einsaugvorrichtung und den sich drehenden Klemmnuten positioniert wird.
In CH-A-512, 390 wird eine Vorrichtung zum Erfassen eines Garns und zum Überführen desselben auf eine Spule offenbart. Die Vorrichtung umfaßt einen Körper mit einer durch diesen hindurchführenden Bohrung, und in die Bohrung kann mit Hilfe eines Stroms von Druckluft ein Garn eingeführt werden. Das Garn kann mit einer die Bohrung kreuzenden Klinge abgeschnitten werden, und die Klinge wird betatigt, indem mit der Hand ein Knopf an der Vorrichtung gedrückt wird.
Bei wirksameren wickelvorrichtungen für Aramidfasern sind selbstdurchtrennende, abfallose Überführungsvorrichtungen erforderlich, um das Garn abzuschneiden und es von einem vollen Garnkörper auf einen leeren Hülsenkern überzuführen, ohne daß Garn als Abfall abgesaugt wird. Diese Erfindung betrifft eine abfallose Überführungsvorrichtung, bei der keine Saugpistole verwendet wird, um das Garn anzusaugen und überzuführen, statt dessen wird das Garn an einen leeren Hülsenkern geklemmt und augenblicklich von dem vollen Kern abgetrennt, ohne daß Garn bei dem Verfahren verschwendet wird. Bei manchen Garnen reicht die beim Anklemmen entwickelte Spannung aus, damit das Garn abgerissen wird und das Durchtrennen erfolgt. Bei Aramidfasern mit mäßig hohem Denier-Wert ist das Garn jedoch außerordentlich fest und reißt nur, wenn sehr hohe Kräfte aufgewendet werden. Deshalb ist eine automatische Schneidvorrichtung notwendig, die durch die in dem Garn entstehende Spannung betätigt wird. Die Schneidvorrichtung sollte sehr zuverlässig sein, denn wenn ein Schnitt nicht abgeschlossen wird, ist die zum Durchreißen eines Garns mit hohem Denier-Wert erforderliche Kraft hoch genug, um die Wickelvorrichtung zu beschädigen. Eine automatische Schneidvorrichtung muß auch äußerst schnell wirken können, so daß das Garn rasch in dem Moment abgeschnitten wird, wo es angeklemmt wird, da Aramidgarn eine sehr geringe Dehnung unter Belastung aufweist und sich die Kräfte rasch entwickeln. Des weiteren sollte eine automa tische Schneidvorrichtung Garne mit einer großen Vielzahl von Denier-Werten bearbeiten können, denn es ist am ökonomischsten, eine Schneidvorrichtung für eine große Vielzahl von Produkten anzuwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Garnschneidvorrichtung geschaffen, umfassend
(a) einenschneidvorrichtungskörper, dereinedurchdiesen führende Längsbohrung mit einem Schlitz aufweist, der sich in Querrichtung von einer Seite des Schneidvorrichtungskörpers durch die Bohrung hindurch zu einem Schlitzboden erstreckt, wobei der Schlitz ein Garn aufnehmen kann und das Garn durch seitliche Bewegung des Schneidvorrichtungskörpers und des Garns relativ zueinander in den Schlitz aufgenommen werden kann;
(b) eine Schneideinrichtung, die das in den Schlitz aufgenommene Garn durchschneiden kann, umfassend
(i) einen Kolben, der verschieblich in die Bohrung eingepaßt ist und sich von einem ersten Ende der Bohrung in Richtung zu dem Schlitz bewegen kann auf Grund dessen, daß ein Druckfluid zu dem ersten Ende der Bohrung geführt wird;
(ii) ein stationäres Schneidelement, das an dem Schneidvorrichtungskörper im Bereich einer Seite der Bohrung auf einer Seite des Schlitzes gegenüber dem ersten Ende der Bohrung befestigt ist;
(iii) ein bewegliches Schneidelement, das an dem Kolben befestigt ist und an dem stationären Schneidelement vorbeilau- Ofen kann, wenn sich der Kolben in Richtung zu dem Schlitz bewegt;
(iv) eine federnde Vorspanneinrichtung, um das stationäre Schneidelement und das bewegliche Schneidelement gegeneinanderzudrücken und dadurch das in den Schlitz aufgenommene Garn durchzuschneiden, wenn das bewegliche Schneidelement an dem stationären Schneidelement vorbeiläuft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schneidvorrichtung auch eine Betatigungseinrichtung und eine Ventileinrichtung.
Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise schwenkbar an dem Schneidvorrichtungskärper im Bereich des Schlitzbodens schwenkbar befestigt und weist eine Garnkontaktfläche an einem Betätigungsarm, der an dem einen Ende des Schneidvorrichtungskörpers angeordnet ist, und eine Ventilverschiebeeinrichtung an dem anderen Ende des Schneidvorrichtungskörpers auf. Die Betätigungseinrichtung schwenkt vorzugsweise, wenn durch Kontakt mit dem Garn eine Kraft auf ihre Oberflächeausgeübtwird.
Die Schneideinrichtung kann eine Federvorspanneinrichtung aufweisen, um den Kolben gegen das erste Ende der Bohrung zu drücken.
Die Ventileinrichtung ist vorzugsweise im Bereich eines ersten Endes der Bohrung an dem Schneidvorrichtungskörper befestigt und kann durch eine Ventilverschiebeeinrichtung gesteuert werden. Die Ventileinrichtung richtet die Schneideinrichtung vorzugsweise auf das abzuschneidende Garn und umfaßt die Ventilverschiebeeinrichtung, ein verschiebbares Element, einen Ventilkörper und Öffnungen, um ein Druckfluid wahlweise von einer Quelle zu dem ersten Ende der Bohrung und von der Bohrung in die Atmosphäre zu leiten, wodurch der Kolben entgegen der Druckwirkung der Federvorspanneinrichtung in Richtung zu dem stationären Schneidelement gleiten kann.
Während diese bevorzugte Ausführungsform in Betrieb ist, läuft das gespannte Garn über die Garnkontaktfläche an dem Betätigungsarm und durch den Abschneidschlitz in dem Schneidvorrichtungskörper. Bei einer voreingestellten Spannung bewirkt das Garn, daß die Betätigungseinrichtung schwenkt, und hebt die Ventilverschiebungseinrichtung hoch, so daß die Ventileinrichtung Druckluft zuleiten kann, um den Kolben, der ein befestigtes bewegliches Schneidelement besitzt, an dem stationären Schneidelement vorbeizugleiten zu lassen, das an dem Schneidvorrichtungskörper befestigt ist. Das bewegliche Schneidelement und das stationäre Schneidelement werden von einer Vorspanneinrichtung gegeneinander gedrückt, vorzugsweise durch ein in geeigneter Weise positioniertes Paar elastomere O-Ringe. Wenn die Schneidkante des beweglichen Schneidelementes vorbeigleitet und einen Faden-Oberflächen-Kontakt mit der Schneidkante des stationären Schneidelementes herstellt, wird das gespannte Garn abgeschnitten. Der Kolben mit dem befestigten beweglichen Schneidelement kann durch einen rotationsverhindernden Stift daran gehindert werden, sich in einer Zylinderbohrung zu drehen. Der Betätigungsarm kann eine spitzwinklige Kante an der Garnkontaktfläche aufweisen, die als Hilfs-Schneidvorrichtung dienen kann.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und des sen, wie diese in die Praxis umgesetzt werden kann, werden nunmehr Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
FIG. 1A - FIG. 1H sind Seitenansichten einer Garnaufwickelvorrichtung, die in verschiedenen Stellungen in einem Zyklus dargestellt ist, in dem das Garn ohne Abfallbildung automatisch abgeschnitten und übergeführt wird.
FIG. 1J ist eine Draufsicht auf die in FIG. 1F dargestellte Aufwickelvorrichtung.
FIG. 2A ist eine Seitenschnittansicht einer ersten Ausführungs form der Garns chneidvorrichtung.
FIG. 2B ist eine Seitenschnittansicht des beweglichen Schneidelementes in einem Faden-Flächen-Kontakt mit dem stationären Schneidelement.
FIG. 3 ist eine Ansicht von oben auf FIG. 2A.
FIG. 4 ist eine Seitenschnittansicht einer zweitenausführungsform der Garnschneidvorrichtung.
FIG. 5 ist eine Schnittansicht von vorn auf die Garnschneidvorrichtung von FIG. 3 längs der von den Pfeilen angegebenen Linie 5 - 5.
FIG. 6 ist eine Teilansicht von oben auf die Garnschneidvorrichtung von FIG. 4 längs der Linie 6 - 6 in FIG. 4.
FIG. 1A - 1H zeigen ein Schema einer Garnaufwickelvorrichtung 1, wobei die Aufwickelvorrichtung in verschiedenen Stellungen in einem Zyklus dargestellt ist, in dem das Garn 2 ohne Abfallbildung automatisch abgeschnitten und übergeführt wird. Diese weist einen Dreharm 3 auf, an dem zwei angetriebene Aufsteckvorrichtungen 4 und 5 angebracht sind, wobei jede Aufsteckvorrichtung zwei Garnkärper hält, zum Beispiel die vollen Garnkörper 6 oder die leeren Hülsenkerne 7, beide nebeneinander. An einem beweglichen Rahmenelement 8, das um die Halterung 9 herum schwenkbar ist, sind zwei Schwenkarme 10 angebracht, an deren Enden 11 Schneidvorrichtungen 12 angeord net sind. Während des Aufwickelns befinden sich die Schwenkarme 10 außerhalb des Weges der Garnkärper in der dargestellten Weise, und die vollen Garnkörper 6 befinden sich nahe an, jedoch in einem Abstand von der Garnkärperbildungswalze 13, die sich nahe an und in einem Abstand von einer changierenden Einrichtung 14 befindet, die in FIG. 1A dargestellt ist. Die changierende Einrichtung 14 bewegt das Aufwickelgarn längs der Längsachge der Garnkärper hin und her, um eine gleichmäßige Verteilung des Garns auf dem Garnkärper zu gewährleisten. In FIG. 1J sind zwar zwei Garne 2a und 2b, zwei Garnkörper 6a und 6b und zwei Schneidvorrichtungen 12a und 12b dargestellt, der einfachen Erläuterung halber wird in der folgenden Erläuterung der FIG. 1 jedoch nur auf eine Aufwickelvorrichtung eingegangen.
Wenn der Garnkörper den gewünschten Durchmesser besitzt, bewegt der Dreharm 3 den vollen Garnkörper 6 weg, und die Aufsteckvorrichtung 5 mit dem leeren Hülsenkern 7 wird auf ihre Drehzahl gebracht, wie in FIG. 1B zu sehen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Garn immer noch auf den vollen Garnkörper 6 gewickelt. Wenn der volle Garnkörper fertig ist wie in FIG. 1C, fällt der Schwenkarm 10 nach unten, und die Bodenfläche an dem Ende 11 kann den changierenden Gamfaden in der dargestellten Weise berühren und wegdrücken. Wenn die changierende Einrichtung 14 das Garn zur Innenseite des vollen Garnkörpers bewegt, läuft das Garn an dem Ende der Arme 10 vorbei und springt zurück zu seinem normalen Laufweg, der jetzt oberhalb des Endes 11 und der Schneidvorrichtung 12 liegt, wie in FIG. 1D dargestellt. Wenn der Dreharm 3 den vollen Garnkörper weiterdreht, nähert sich das Garndemschneidvorrichtungskörper. Zu diesem Zeitpunkt wird das Garn, wie in FIG. 1E dargestellt, von der changierenden Vorrichtung getrennt und von einer Halteführung (nicht dargestellt) erfaßt, die das Garn in Ausrichtung mit einer Klemmvorrichtung an der Aufsteckvorrichtung 5 an das Ende des Kerns drückt. Wenn sich das Garn auf Grund der Rotation des Dreharms in Richtung zu der Schneidvorrichtung 12 bewegt, läuft es in einen Schlitz im Körper jeder Schneidvorrichtung 12 ein, die an dem Arm befestigt ist. FIG. 1J zeigt die Garne 2a und 2b in Schlitzen 19a und 19b unmittelbar vor dem Festklemmen und dem Beginn des Aufwikkelns auf die Kerne 7a und 7b. In FIG. iF ist zu sehen, wie sich der leere Hülsenkern 7 der Garnkörperbildungswalze 13 nähert, die bereit ist, mit dem Aufwickelns des Garns zu beginnen, das immer noch auf den vollen Garnkörper 6 aufgewickelt wird. Wenn die Aufsteckvorrichtung 5 an der Garnkörperbildungswalze 13 angelangt ist, erfassen Klemmvorrichtungen an der Aufsteckvorrichtung 5 (nicht dargestellt) das Garn und beginnen es in der in FIG. 1G dargestellten Weise um den sich drehenden leeren Hülsenkern 7 zu wickeln. Das führt dazu, daß sich ein Garnsegment unmittelbar über die Schneidvorrichtung 12 wickelt und sich rasch eine Garnspannung entwickelt, wenn das Garn von der sich drehenden Aufsteckvorrichtung 5 in einer Richtung und von der sich drehenden Aufsteckvorrichtung 4 in der Gegenrichtung gezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt setzt das gespannte Garn einen luftbetätigten primären Schneidmechanismus in der Schneidvorrichtung in Gang, um das Garn abzuschneiden.
Nach dem Abschneiden wird ein Ende des Garns auf den vollen Garnkörper gewickelt, während das andere Ende des Garns auf den leeren Hülsenkern gewickelt wird, wodurch die automatische Überführung von dem vollen Spulenkörper 6 zu dem Hülsenkern 7 abgeschlossen wird. Nunmehr wird der volle Garnkörper 6 von der Aufsteckvorrichtung 4 abgezogen und durch einen leeren Spulenkern ersetzt, der bereit ist für die nächste Überführung, während Garn in der in FIG. 1H dargestellten Weise auf den Spulenkern 7 gewickelt wird.
FIG. 2A und FIG. 3 zeigen eine Ausführungsform der Schneidvorrichtung, die einen Scherenkörper 12 mit einem Schlitz 19 aufweist, der in Querrichtung durch eine Bohrung 28 in dem Körper verläuft, in die ein Garnstrang 2 aufgenommen werden kann; eine schwenkbar an dem Scherenkörper 12 befestigte Betätigungseinrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung eine Garnkontaktfläche 18 und eine Ventilverschiebungseinrichtung 22 aufweist; eine Ventileinrichtung, die an dem Körper 12 befestigt ist oder ein Teil desselben ist und ein verschiebliches, mit der Betätigungseinrichtung verbundenes Element 24 aufweist, wobei das Element so funktioniert, daß es abwechselnd ein Druckfluid von einer an der Öffnung 25 eintretenden Quelle durch die Öffnung 27 hindurch zu einem ersten Ende der Bohrung 28 oder von der Bohrung 28 durch die Öffnung 47 hindurch in die Atmosphäre leitet; eine Schneideinrichtungmit einemgeschlitzten Kolben 29, der durch den in die Bohrung 28 geleiteten Fluiddruck beweglich ist, wobei an dem Kolben ein bewegliches Schneidelement befestigt ist, das bei Bewegung durch den Kolben so positioniert wird, daß es den Schlitz 19 durchläuft und an einer stationären Schneidkante an dem Schneidelement 32 vorbeiläuft, das an dem Kär per 12 ander Seite des Schlitzes befestigt ist, die am weitesten von dem ersten Ende der Bohrung entfernt ist, wobei die Schneidelemente gegeneinander gedrückt werden und dadurch ein in den Schlitz aufgenommenes Garn abschneiden. Da der Betätigungsarm 45 und der Ventilkörper 26 eng mit dem Schneidvorrichtungskörper 12 verbunden sind, ist die Schneideinrichtung sehr rasch wirksam, sicher und von einfacher Konstruktion.
Die Betätigungseinrichtung wird an dem Körper 12 befestigt von einem schwenkbaren Stift 21, der durch eine Klemme 20 läuft. Die Betätigungseinrichtung weist einen Arm 45 mit einer Garnkontaktfläche 18, die in FIG. 5 zu sehen ist, mit einer spitzwinkeligen Kante 50 auf, wobei der in der Klemme 20 gehaltene Arm um den Drehpunkt 21 herum schwenkbar ist, wie in FIG. 2A zu sehen ist. An dem anderen Ende der Klemme an dem Arm greift eine Ventilnadel 22 in das Ende 23 eines verschieblichen Elementes 24 ein, das einem Kolben ähnelt. Die Feder 44 drückt schwenkbar die Klemme 20 und die befestigte Garnkontaktfläche 18 von dem Körper 12 weg und drückt die Verschiebungseinrichtung 22 in Richtung zu dem Körper 12 und drückt dadurch das verschiebliche Element 24 nach unten, bis dieses das Druckfluid gegen die Öffnung 25 abdichtet. In FIG. 5 ist, wenn das Garn 2 in der Richtung des Pfeils 5 gezogen wird, eine auf die Fläche 18 des Arms 45 wirkende Gesamtkraft vorhanden, die die Feder 44 zusammendrückt und die Klemme 20 schwenkt und auf diese Weise das verschiebliche Element 24 hochhebt (siehe auch FIG. 2A).
Die Ventileinrichtung weist einen Ventilkörper 26 auf, der durch die Öffnung 25 hindurch mit Druckluft versorgt wird. Durch die Öffnung 27 wird eine Fluidverbindung zwischen dem Ventilkörper 26 und der Zylinderbohrung 28 hergestellt, wobei die Druckluft auf ein Ende eines geschlitzten Kolbens 29 einwirkt. Die Öffnung 47 ist eine Öffnung zum Abführen aus dem Ventilkörper 26, um Druckluft aus der Bohrung 28 durch die Öffnung 27 hindurch in die Atmosphäre abzuleiten. Auch wird, wie in FIG. 2A zu sehen ist, wenn kein unter Spannung stehendes Garn 2 gegen die Fläche 18 drückt, der Betätigungsarm 45 nicht gedrückt, und das verschiebliche Element 24 befindet sich in der geschlossenen Position. Infolgedessen wird Druckluft aus der Öffnung 25 gegen die Bohrung 28 abgesperrt, die Abführungsöffnung 47 ist offen, und auf den Kolben 29 wirkt kein Druck.
Wenn das Garn 2 unter Spannung gebracht wird, die gegen die Fläche 18 wirkt, wird der Betätigungsarm 45 gedrückt, und die Klemme 20 schwenkt so, daß sich das verschiebliche Element 24 öffnen kann. Wenn das verschiebliche Element offen ist, ist die Fluidverbindung mit der Öffnung 47 abgesperrt, und die Verbindung mit der Öffnung 25 ist offen, wodurch Druckluft durch die Öffnung 27 hindurch mit der Bohrung 28 kommunizieren kann. Die Druckluft wirkt auf den Kolben 29 und das befestigte Schneidelement 30 und veran laßt dieses, sich rasch und kraftvoll durch den Schneidschlitz 19 zu bewegen, durch den das Garn 2 unter Spannung auf dem Weg zu dem Wickelkörper läuft, wodurch das Garn an der Schneidkante des stationären Schneidelementes 32 abgeschnitten wird.
Wenn die luftbetätigte primäre Schneideinrichtung versagt, kann die spitzwinklige Kante 52 an dem Betätigungsarm 45 eine Hilfs- oder sekundäre Schneidmöglichkeit darstellen, so daß das Abschneiden der Garne mit niedrigem Denier-Wert gesichert ist, jedoch bei einer hohen Spannung.
Die Schneideinrichtungen in FIG. 2A, FIG. 3 und FIG. 5 umfassen einen Kolben 29, der gleitfähig in die Bohrung 28 eingepaßt ist, ein schwenkbares, an dem Kolben 29 befestigtes Schneidelement und ein festes, an der Seite der Bohrung 28 befestigtes Schneidelement 32, wobei die Schneidkante 42 (FIG. 2B) an der Seite des Schlitzes befestigt ist, die am weitesten von dem ersten Ende der Bohrung entfernt ist, wo das Druckfluid in die Öffnung 27 eingelassen wird. Eine Feder 37 zwischen dem Körper 12 und dem Kolben 29 drückt den Kolben 29 gegen das erste Ende der Bohrung. Das bewegliche Schneidelement 30 ist schwenkbar an dem Drehpunkt 33 an dem Kolben 29 befestigt. Die zwischen dem Kolben und dem beweglichen Schneidelement angeordnete federnde Vorspanneinrichtung 34 kann aus elastomeren "O-Ringen" bestehen, die das bewegliche Schneidelement gleichmäßig von dem Kolben 29 wegführen, und drückt dieses gegen die flache Seite des stationären Schneidelementes 32, das starr an dem Gehäuse des Schneidvorrichtungskörpers angebracht ist. Es wurde festgestellt, daß elastomere O-Ringe mit einem Durometer-Wert von 85 im allgemeinen geeignet sind. Für Garne mit höherem Denier-Wert können O-Ringe von größerer Härte verwendet werden, und bei kleineren Denier-Werten können O-Ringe von geringerer Härte verwendet werden. Der Kolben 29 wird straff in der Zylinderbohrung 28 geführt und wird an einer Rotation gehindert durch den Gleitkontakt des Ausschnitts 35 in dem Kolben mit einem rotationsverhinderndem Stift 36 in der Zylinderbohrung 28. Während des Hin- und Herlaufs des Kolbens beim Schneiden wird die Feder 37 zusammengedrückt, und auf der rechten Seite des Kolbens wird Luft durch die Öffnung 38 hindurch aus der Zylinderbohrung 28 hinausgedrückt.
Um sicher schneiden zu können, ist zu wünschen, daß ein Linien- Flächen-Kontakt zwischen der Kante des beweglichen Schneidelementes und der Fläche des stationären Schneidelementes 32 zustandegebracht wird. Dieser Linlen-Flächen-Kontakt kann eintreten, indem ein Schneidelement in einer Schwenkbewegung gegen das andere Schneidelement gedrückt wird. Die Schwenkbewegung kann entweder an dem stationären oder dem beweglichen Schneidelement stattfinden. FIG. 2A zeigt eine Ausführungsform, bei der das bewegliche Schneidelement schwenkbar ist.
Es ist wichtig, daß die Schneidelemente straff geführt werden, so daß es kontinuierlich zu einem Linien-Flächen-Kontakt zwischen den beiden Schneidkanten kommt, wenn diese aneinander vorbeilaufen, um das Garn abzuschneiden. Ebenso ist es wichtig, daß die Schneidkanten unter gleichmäßiger Belastung gegeneinander gedrückt werden. Zu diesem Gegenanderdrücken werden die elastomeren O-Ringe bevorzugt.
FIG. 2B zeigt des weiterendiesen Linien-Flächen-Kontakt. In FIG. 2B ist der Kontakt zwischen der Schneidkante 40 des beweglichen Schneidelementes 30 und der Fläche 41 des stationären Schneidelementes 32 ein Linien-Flächen-Kontakt. Ein Linien-Flächen-Kontakt ist wichtig, damit dann, wenn die Schneidkante 40 über die Schneidkante 42 des stationären Schneidelementes 32 gleitet, das Garn sauber abgeschnitten wird. Etwaige Zwischenräume oder eine Trennung zwischen den Schneidkanten würden zu einem unvollständigen und ausgefransten Schnitt führen. Der Linien-Flächen-Kontakt wird zustandegebracht, indem in 43 ein Winkel von etwa zwei Grad zwischen dem beweglichen Schneidelement 30 und dem stationären Schneidelement 32 hergestellt wird.
FIG. 3 und FIG. 5 zeigen eine Ansicht von oben bzw. eine Schnittansicht von FIG. 2A, in denen die federnde Vorspanneinrichtung, bestehend aus zwei elastomeren O-Ringen 34, die zwischen dem Kolben 29 und dem beweglichen Schneidelement 30 angeordnet sind, das bewegliche Schneidelement 30 von dem Kolben 29 weg und in Richtung zu dem stationären Schneidelement 32 drückt und auf diese Weise dafür sorgt, daß die Schneidkanten unter gleichmäßiger Belastung aneinandergedrückt werden. Um eine sehr große Belastung zwischen den Schneidelementen zu gewährleisten, können enge Toleranzmaße zwischen den Teilen der Schneideinrichtung sowie ein sorgfältiger Zusammenbau erforderlich sein, zu dem auch ein Abstand für Beilagebleche unter den O-Ringen gehören kann, um das gewünschte Zusammendrücken der. O-Ringe zu erzielen.
Es ist wichtig, daß die Schneidelemente aus Materialien konstruiert sind, die ohne weiteres gegeneinander gleiten und viele Zyklen eines sicheren Schneidvorgangs aushalten. Ein Material, das bekanntermaßen gut wirkt, ist Wolframcarbid mit der Qualität C-2 mit einer Oberflächengüte an der Schneidkante, die feiner ist als 20 Mikrozoll (0,51 µm) und aufgebracht wird durch das chemische Aufdampfen von Schichten aus 2 Mikrometern (2 um) Titaniumcarbid und des weiteren überzogen wird mit 2 Mikrometern (2 µm) Titaniumnitrid. Ein weiteres Material, das bekanntermaßen gut wirkt, ist Aluminiumoxidkeramik, von dem eine Version Aremcolox genannt wird, mit der Qualität 502-1400, geliefert von Aremco Products, Inc., in Ossining, New York, USA. Die Aluminiumkeramik sollte ebenfalls eine Oberflächengüte aufweisen, die feiner ist als 20 Mikrozoll (0,51 µm). Für beide Schneidkanten können die gleichen Materialien verwendet werden, oder für jede Schneidkante können verschiedene Mate nahen verwendet werden. Durch die Kombination dieser Materialien mit dem Fadenkontakt der Schneidelemente und mit der federnden Belastung der Elemente gegeneinander kommt es zu einer überraschend sicheren, langlebigen Schnittleistung.
Wiederum in FIG. 2A bewegt die Feder 44, wenn das Garn abgeschnitten ist, die Klemme 20 nach oben, und das verschiebliche Element 24 wird nach unten bewegt. Wenn das verschiebliche Element nach unten bewegt wird, werden die Entlüftungsöffnung 47 geöffnet und die Zuführungsöffnung 25 abgesperrt. Die Federvorspanneinrichtung 37, die auf den Kolben 29 wirkt, führt den Kolben und das bewegliche Schneidelement 30 in ihre ursprüngliche Position zurück und gibt dadurch den Schlitz 19 frei, damit das nächste abzuschneidende Garn eingeführt werden kann.
FIG. 4 und FIG. 6 zeigen eine Ausführungsform einer Schneidvorrichtung gemäß dieser Erfindung, bei der das stationäre Schneidelement 32 schwenkbar ist und das bewegliche Schneidelement 30 ein Teil eines geschlitzten Stabes 31 ist, der an dem Kolben 29 angebracht ist. Das stationäre Schneidelement 32 ist in dem Drehpunkt 49 schwenkbar an dem Schneidvorrichtungskörper 12 befestigt. Eine federnde Vorspanneinrichtung, bestehend aus elastomeren O-Ringen 48, führt das stationäre Schneidelement 32 von dem Schneidvorrichtungskörper 12 weg und drückt es gegen das bewegliche Schneidelement 30. Das Schneidelement 30 des geschlitzten Stabes 31 kann in einer Weise geformt sein, in der das Garn im Augenblick des Durchschneidens in die Schneidzone geführt wird. Diese geformte Schneidkante ist ein Vorteil, wenn wenig Spannung an dem Garn vorhanden ist. Durch die Form wird auch ein ausgeglichener Kontakt der Elemente an beiden Seiten des Garns im Augenblick des Abschneidens hergestellt. Durch Wiederholung der Form an dem entgegengesetzten Ende des beweglichen Schneidelementes 30 wird ein Umkippen des Elementes möglich, sodaß eine neue Schneidkante geschaffen wird.
Bei jeder Ausführungsform der Schneidvorrichtung erfolgt das Abschneiden des Garns sehr rasch, bevor sich eine schädigende Spannung entwickelt. Die hohe Schneidgeschwindigkeit entsteht auf Grund der direkten Verbindung zwischen dem Betätigungsarm und dem Ventil, der kurzen Strecke, die die Luft bis zum Kolben zurücklegen muß, und der relativ kurzen Strecke, die der Kolben (mit dem befestigten beweglichen Schneidelement) zum Abschneiden des Garns zurücklegen muß. Jedoch bewegt sich der Kolben über eine Strecke, die ausreicht, damit das bewegliche Schneidelement eine hohe Geschwindigkeit entwickeln kann, so daß es das Garn rasch gegen das stationäre Schneidelement abschneiden kann.
Die Schneidvorrichtung ist überraschend wirksam beim Schneiden von Aramidfasergarnen mit einem weiten Bereich von Denier-Werten. Bei Aramidfasergarnen mit Denier-Werten von etwa 200 bis etwa 800 (von 0,022 bis 0,088 g/m) kann das gespannte Garn mit der sekundären Schneidvorrichtung abgeschnitten werden, d.h. mit der scharfen Kante 18 an dem Betätigungsarm, und bei Denier-Werten von etwa 800 bis 7500 (von 0,088 bis 0,83 g/m) lenkt das gespannte Garn den Betätigungsarm ab, und die primären Fadenscherenelemente 30 und 32 schneiden das Garn ab. Bei einem Test, bei dem Garn aus Poly(p-phenylenterephthalamid) von 3000 den (0,33 gim) mit etwa 1000 yd/min (15,2 m/s) aufgewickelt wurde, wurden mehr als 2000 Schnitte ohne Ausfall ausgeführt. Diese sichere, langdauernde Schnittleistung wird nicht zustandegebracht mit anderen bekannten scherenden Schneidvorrichtungen oder mit stoßenden oder durchschleifenden Schneidvorrichtungen.

Claims

1. Garnschneidvorrichtung, umfassend

(a) einen Schneidvorrichtungskrper (12), der eine durch diesen führende Längsbohrung (28) mit einemschlitz (19) aufweist, der sich in Querrichtung von einer Seite des Schneidvorrichtungskörpers durch die Bohrung hindurch zu einem Schlitzboden erstreckt, wobei der Schlitz ein Garn (2) aufnehmen kann und das Garn (2) durch seitliche Bewegung des Schneidvorrichtungskörpers (12) und des Garns (2) relativ zueinander in den Schlitz aufgenommen werden kann;

(b) eine Schneideinrichtung, die das in den Schlitz aufgenommene Garn durchschneiden kann, umfassend

(i) einen Kolben (29), der verschieblich in die Bohrung eingepaßt ist und sich von einem ersten Ende der Bohrung in Richtung zu dem Schlitz bewegen kann auf Grund dessen, daß ein Druckfluid zu dem ersten Ende der Bohrung geführt wird;

(ii) ein stationäres Schneidelement (32), das anden Schneidvorrichtungskörper im Bereich einer Seite der Bohrung auf einer Seite des Schlitzes gegenüber dem ersten Ende der Bohrung befestigt ist;

(iii) ein bewegliches Schneidelement (30), das anden Kolben befestigt ist und an dem stationären Schneidelement vorbeilaufen kann, wenn sich der Kolben in Richtung zu dem Schlitzbewegt;

(iv) eine federnde Vorspanneinrichtung (34), um das stationäre Schneidelement und das bewegliche Schneidelement gegeneinanderzudrücken und dadurch das in den Schlitz aufgenom mene Garn durchzuschneiden, wenn das bewegliche Schneidelement an dem stationären Schneidelement vorbeiläuft.

2. Garnschneidvorrichtung nach Anspruch 1, wobei des weiteren vorhanden sind:

(a) eine Betätigungseinrichtung, die schwenkbar an dem Schneidvorrichtungskörper befestigt ist und folgendes umfaßt:

(i) eine Garnkontaktfläche (18) an der Betätigungeinrichtung im Bereich des Schlitzbodens, wobei eine Kraft, die durch Berührung des in den Schlitz aufgenommenen Garns auf die Garnkontaktfläche ausgeübt wird, bewirkt, daß die Betätigungseinrichtung schwenkt; und

(ii) eine an der Betätigungseinrichtung befestigte Ventilverschiebungseinrichtung (22); und

(b) eine Ventileinrichtung, die im Bereich eines ersten Endes der Bohrung an dem Schneidvorrichtungskörper befestigt ist und durch die Ventilverschiebeeinrichtung gesteuert werden kann, wobei die Ventileinrichtung ein verschiebliches Element (24) aufweist, das ein Druckfluid abwechselnd von einer Quelle zu dem ersten Ende der Bohrung und von der Bohrung in die Atmosphäre leiten kann.

3. Garnschneidvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Garnkontaktfläche (18) eine scharfe Kante aufweist.

4. Garns chneidvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das stationäre Schneidelement (32) schwenkbar an dem Schneidvorrichtungskörper (12) befestigt ist und die federnde Vorspanneinrichtung (34) zwischen dem stationären Schneidelement (32) und dem Schneidvorrichtungskörper (12) angebracht ist.

5. Garnschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das bewegliche Schneidelement (30) schwenkbar an dem Kolben (29) befestigt ist und die federnde Vorspanneinrichtung (34) zwischen dem beweglichen Schneidelement (30) und dem Kolben (29) angebracht ist.

6. Garnschneidvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das stationäre und das bewegliche Schneidelement aus Aluminiumoxidkeramik bestehen.

7. Garnschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei der das stationäre und das bewegliche Schneidelement aus Wolframcarbid bestehen und eine Oberflächengüte an einer Schneidkante aufweisen, die feiner ist als etwa 20 Mikrozoll (0,51 µm) und mit etwa 2 Mikrometern (2 µm) Titaniumcarbid beschichtet ist und des weiteren mit etwa 2 Mikrometern (2 µm) Titaniumnitrid überzogen ist.

8. Garnschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eines von dem stationären und dem beweglichen Schneidelement aus Aluminiumoxidkeramik besteht und das andere aus Wolframcarbid besteht und eine Oberflächengüte an einer Schneidkante aufweist, die feiner ist als 20 Mikrozoll (0,51 µm) und mit etwa 2 Mikrometern (2 µm) Titaniumcarbid beschichtet ist und des weiteren mit etwa 2 Mikrometern (2 µm) Titaniumnitridüberzogen ist.

9. Garnschneidvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die federnde Vorspanneinrichtung (34) elastomer ist.

10. Garnschneidvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Bohrung (28) und der Kolben (29) zylindrisch sind und des weiteren eine Einrichtung aufweisen, um die Rotation des Kolbens in der Bohrung zu verhindern.