EP0402782B1

EP0402782B1 - Friction disk

Info

Publication number: EP0402782B1
Application number: EP90110857A
Authority: EP
Inventors: Hellmut Lorenz
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-06-08
Also published as: DE59009674D1; EP0402782A2; US5349808A; EP0402782A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a friction disk according to the preamble of claim 1.

Derartige Reibscheiben sind bekannt aus der US-PS 4,195,470. Weitere Reibscheiben sind bekannt aus der DE-A 23 06 853.Such friction disks are known from US Pat. No. 4,195,470. Further friction disks are known from DE-A 23 06 853.

Diese bekannten Reibscheiben werden vornehmlich verwandt in Friktionsfalschdrallern mit drei Wellen, die auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks aufgestellt sind, die gleichsinnig rotieren und auf denen die Scheiben so aufgespannt sind, daß sie sich über dem Mittelpunkt des Dreiecks überlappen und dort einen zickzack-förmigen Fadenlauf bilden.These known friction disks are primarily used in friction false twists with three shafts, which are set up on the corner points of an equilateral triangle, rotate in the same direction and on which the disks are stretched so that they overlap over the center of the triangle and there a zigzag-shaped thread path form.

Der Vorteil der bekannten Reibscheiben besteht darin, daß sie gleichzeitig den Faden drallen und fördern. Daher sind die Reibscheiben und die Friktionsfalschdraller in denen sie verwandt werden, für hohe Fadengeschwindigkeiten bei starker Zwirngebung verwendbar.
Es wird jedoch beobachtet, daß es über die mechanisch berechenbare Abhängigkeit hinaus eine nicht vorausberechnete Abhängigkeit zwischen der Drallwirkung und der Förderwirkung gibt. Hierdurch ist bei vorgegebener Drallhöhe eine Einschränkung der Fadengeschwindigkeit bedingt.The advantage of the known friction discs is that they twist and promote the thread at the same time. Therefore, the friction disks and the friction false twist in which they are used can be used for high thread speeds with strong twisting.
However, it is observed that beyond the mechanically calculable dependency, there is a non-predicted dependency between the swirl effect and the conveying effect. This results in a limitation of the thread speed at a given twist height.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.The object of the invention is to avoid this disadvantage.

Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.The solution results from the characterizing part of claim 1.

Durch die Erfindung wird die Reibscheibe ebenfalls in Zonen aufgeteilt, von denen eine Zone die Funktionen der Drallgebung und Förderung und die andere Zone die Funktion der optimalen Fadenführung erfüllt. Dabei sind jedoch die Zonen für die Drallgebung und Förderung einerseits und die Fadenführung andererseits so ausgelegt, daß eine Beeinträchtigung der Förderwirkung nicht eintritt.The invention also divides the friction disk into zones, of which one zone performs the functions of twisting and conveying and the other zone performs the function of optimal thread guidance. However, the zones for swirling and conveying on the one hand and the thread guide on the other hand are designed in such a way that the conveying effect is not impaired.

Durch diese genau bestimmte Aufteilung der Zonen kann zum einen eine optimale Reibeinwirkung und zum anderen eine optimale Fadenführung bewirkt werden.This precisely defined division of the zones can on the one hand result in an optimal friction effect and on the other hand an optimal thread guidance.

Hiermit können hohe Reibbeiwerte und hohe Reibgeschwindigkeiten angewandt werden, ohne daß es zu Schädigungen der Multifilamentfäden kommt. Andererseits wird die Dicke der Reibscheiben auf Werte begrenzt, wie sie bisher üblich und maschinenbaulich annehmbar sind.In this way, high coefficients of friction and high speeds of friction can be used without causing damage to the multifilament threads. On the other hand, the thickness of the friction disks is limited to values that have previously been customary and are acceptable in mechanical engineering.

Eine weitere, nicht vorausberechenbare Verbesserung hinsichtlich Förderwirkung und Drallgebung ergibt sich durch den Vorschlag nach Anspruch 4.A further, not predictable improvement in terms of conveying effect and swirling results from the proposal according to claim 4.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below.

Es zeigen

Fig. 1: einen Friktionsfalschdraller mit drei Wellen in der Aufsicht;
Fig. 2: den Friktionsfalschdraller im Teilschnitt in der Ansicht;
Fig. 3: den Schnitt durch eine Reibscheibe;
Fig. 4A: die Abwicklung einer Reibscheibe;
Fig. 4B: das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 3;
Fig. 5: den Schnitt durch eine Reibscheibe;
Fig. 6A: die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 5;
Fig. 6B: das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 5;
Fig. 7: den Schnitt durch eine Reibscheibe bekannter Bauweise;
Fig. 8A: die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 7;
Fig. 8B: das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 7.

Show it

Fig. 1: a friction false twister with three waves in supervision;
Fig. 2: the friction false twister in partial section in the view;
Fig. 3: the section through a friction disc;
Figure 4A: the handling of a friction disc;
Figure 4B: the diagram of the thread tension curve in the friction disc of FIG. 3;
Fig. 5: the section through a friction disc;
Figure 6A: the handling of the friction disc of FIG. 5;
Figure 6B: the diagram of the thread tension curve in the friction disc of FIG. 5;
Fig. 7: the section through a friction disc of known construction;
Figure 8A: the handling of the friction disc according to Fig. 7;
Figure 8B: 7 shows the diagram of the thread tension curve in the friction disk according to FIG. 7.

Der Friktionsfalschdraller weist drei Wellen 1, 2, 3 auf, die in der Grundplatte 4 drehbar gelagert sind. Die Wellen sind auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks gelagert. Die Wellen werden durch einen in der Maschinenlänge verlaufenden Tangentialriemen 6 angetrieben, der an einem Wirtel 5 anliegt. Der Wirtel 5 ist an der Welle 1 befestigt. Von der Welle 1 aus werden die anderen Wellen 2 und 3 über Riemenscheiben 7 und 8 sowie kleine Treibriemen gleichsinnig angetrieben. Auf den Wellen 1, 2, 3 sind - in dem Ausführungsbeispiel - drei Reibscheiben 11, 12, 13 derart gelagert, daß sie sich in einem Überlappungsbereich 14 überlappen. Der Überlappungsbereich 14 liegt über der Mitte des gleichseitigen Dreiecks, auf dessen Eckpunkten die Wellen 1, 2, 3 gelagert sind. Die Grundplatte 4 besitzt einen Einlegschlitz 9, der bis in den mittleren Überlappungsbereich 14 der Scheiben ragt.The friction false twister has three shafts 1, 2, 3, which are rotatably mounted in the base plate 4. The waves are supported on the corners of an equilateral triangle. The shafts are driven by a tangential belt 6 running in the machine length, which abuts a whorl 5. The whorl 5 is attached to the shaft 1. From the shaft 1, the other shafts 2 and 3 are driven in the same direction via pulleys 7 and 8 and small drive belts. In the exemplary embodiment, three friction disks 11, 12, 13 are mounted on the shafts 1, 2, 3 in such a way that they overlap in an overlap region 14. The overlap region 14 lies over the center of the equilateral triangle, on the corner points of which the shafts 1, 2, 3 are mounted. The base plate 4 has an insertion slot 9 which projects into the central overlap region 14 of the disks.

Im Bereich des Einlegschlitzes 9 bilden die Reibscheiben 12 und 13 einen Zwickel 10, in den der Faden eingelegt wird, so daß er in den Überlappungsbereich 14 gelangt.In the area of the insertion slot 9, the friction disks 12 and 13 form a gusset 10 into which the thread is inserted so that it reaches the overlap area 14.

Die Ausbildung der neuen Reibscheiben 11, 12, 13 ergibt sich aus den Figuren 3 und 5. Eine bekannte Reibscheibe ist in Fig. 7 dargestellt. Danach gilt für alle Reibscheiben: Die Reibscheiben besitzen eine ballige Umfangsfläche, über die der Faden 15 läuft. Dabei umschlingt der Faden 15 die ballige Umfangsfläche teilweise. Der Umschlingungsbereich ist mit UIV bzw. UVI bzw. UVIII bezeichnet. Bemerkenswert ist weiter, daß infolge der Geometrie des Friktionsfalschdrallers sich eine Fadenführung ergibt, bei der der Faden geneigt zur Tangente über den Umfang der Scheibe geführt wird. Als Neigungswinkel alpha ist in dieser Anmeldung der Komplementwinkel zu dem Winkel zwischen Faden und Umfangstangente bezeichnet. Dieser Neigungswinkel alpha ist im statischen Zustand über den gesamten Umschlingungsbereich U konstant. Durch die Bewegung des Umfanges der Reibscheibe ergibt sich jedoch eine Verschleppung des Fadens. Zur Darstellung dieser Verschleppung des Fadens ist in den Figuren 4A, 6A, 8A eine Abwicklung des Umfangs dargestellt. Diese Abwicklung stellt den balligen Umfang der Reibscheibe sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung linear dar.The formation of the new friction disks 11, 12, 13 results from FIGS. 3 and 5. A known friction disk is shown in FIG. 7. The following applies to all friction disks: The friction disks have a spherical circumferential surface over which the thread 15 runs. The thread 15 partially wraps around the spherical peripheral surface. The wrap area is designated with UIV or UVI or UVIII. It is also noteworthy that the geometry of the friction false twister results in a thread guide in which the thread is inclined to the tangent over the circumference of the disc. In this application, the angle of inclination alpha denotes the complement angle to the angle between the thread and the circumferential tangent. In the static state, this angle of inclination alpha is constant over the entire wrap area U. Movement of the circumference of the friction disc results in the thread being carried over. To illustrate this carry-over of the thread, a development of the circumference is shown in FIGS. 4A, 6A, 8A. This development represents the spherical circumference of the friction disk linearly both in the circumferential direction and in the axial direction.

Die neuen Reibscheiben nach den Fig. 3 und 5 bestehen nun aus Zonen mit unterschiedlichen Reibbeiwerten, und zwar einer Zone 16 mit großer Reibung, im folgenden "Reibzone" genannt, und einer Zone 17 mit geringer Reibung, im folgenden "Führungszone" genannt.The new friction disks according to FIGS. 3 and 5 now consist of zones with different coefficients of friction, namely a zone 16 with high friction, hereinafter referred to as "friction zone", and a zone 17 with low friction, hereinafter referred to as "guide zone".

Die Reibzone hat z.B. gegenüber dem Faden einen Reibbeiwert von 0,25 und die Führungszone einen Reibbeiwert von 0,1.The friction zone has e.g. compared to the thread a coefficient of friction of 0.25 and the guide zone a coefficient of friction of 0.1.

Gemeinsam ist ferner den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und Fig. 5, daß die Reibzone einen größeren Krümmungsradius hat als die Führungszone. Es besteht eine direkte Abhängigkeit zwischen dem Reibbeiwert und dem Krümmungsradius. Das heißt: Je größer der Reibbeiwert desto größer der Krümmungsradius. Es braucht dabei allerdings keine strenge Proportionalität vorzuliegen. Entscheidend ist vielmehr folgende Überlegung: Durch einen großen Krümmungsradius wird die Scheibe sehr dick. Das ist maschinenbaulich unerwünscht. Andererseits kann die Berührstrecke nicht beliebig kurz werden, da es hierbei zu unzulässigen Flächenpressungen zwischen Faden und Reibscheibe kommen würde. Flächenpressungen sind insbesondere dann niedrig zu halten, wenn die Reibscheibe einen hohen Reibbeiwert besitzt.Another common feature of the two exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 5 is that the friction zone has a larger radius of curvature than the guide zone. There is a direct relationship between the coefficient of friction and the radius of curvature. That means: the greater the coefficient of friction, the greater the radius of curvature. However, there is no need for strict proportionality. The decisive factor is rather the following: The disc becomes very thick due to a large radius of curvature. This is undesirable in mechanical engineering. On the other hand, the contact distance cannot be as short as desired, since this would lead to impermissible surface pressures between the thread and the friction disk. Surface pressures are to be kept particularly low if the friction disc has a high coefficient of friction.

Der Krümmungsradius der Reibscheibe, der die Länge der Berührstrecke in der Reibzone bestimmt, soll also nach der zulässigen Flächenpressung ausgelegt werden. Die zulässige Flächenpressung kann sich nur aus Versuchen und Erfahrungen ergeben und ist sehr stark vom Material einerseits der Reibfläche, andererseits des Fadens abhängig. Der Krümmungsradius der Führungszone wird dagegen so gering gewählt, wie es maschinenbaulich zur Erzielung einer geringen Scheibendicke und zur Fadenführung zweckmäßig ist. Der Krümmungsradius der Reibzone kann z.B. 7 mm, der der Führungszone 2 mm betragen. Die Zonen unterschiedlicher Reibung können nun in Fadenlaufrichtung mit unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 befindet sich die Reibzone 16 am Eingang und die Führungszone 17 am Ausgang der Reibscheibe.The radius of curvature of the friction disc, which determines the length of the contact distance in the friction zone, should therefore be designed according to the permissible surface pressure. The permissible surface pressure can only result from tests and experience and is very much dependent on the material on the one hand the friction surface and on the other hand the thread. The radius of curvature of the guide zone, on the other hand, is chosen to be as small as is expedient in mechanical engineering in order to achieve a small disk thickness and for thread guidance. The radius of curvature of the friction zone can e.g. 7 mm, the guide zone is 2 mm. The zones of different friction can now be arranged in a different order in the thread running direction. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the friction zone 16 is located at the entrance and the guide zone 17 is located at the exit of the friction disk.

Dabei ergibt sich - wie in Fig. 4A dargestellt - in der Abwicklung des Umfangs der Reibscheibe folgendes Bild: Der Faden läuft zunächst unter einem Neigungswinkel alpha auf die Reibscheibe, und zwar in die Reibzone 16 ein, der im wesentlichen durch die geometrische Auslegung des Friktionsfalschdrallers und der dadurch gegebenen Fadenführung bedingt ist. Der Faden wird aber sodann beim weiteren Lauf durch die Reibzone sehr stark verschleppt im Sinne einer Verkleinerung des Neigungswinkels alpha. Daher wird die Bewegungskomponente der Umfangsgeschwindigkeit der Reibscheibe, die in Richtung der Fadenachse weist, die also förderwirksam ist, immer kleiner. Es wird nun aber vermieden, daß der Neigungswinkel alpha gegen Null geht. Dazu ist die Länge der Reibzone 16 begrenzt. Bevor der Neigungswinkel alpha auf Null zugeht, folgt nämlich der Reibzone 16 die Führungszone 17, die nur eine geringe Reibung besitzt. In der Zone geringer Reibung ist die Fadenverschleppung jedoch gering. Daher erfolgt keine weitere Abnahme des Neigungswinkels alpha. Die Anordnung der Führungszone bewirkt also, daß der Faden die Reibzone unter einem Mindestwinkel alpha verläßt und daher stets einer positiven, keinesfalls aber einer negativen Förderwirkung ausgesetzt ist.As shown in FIG. 4A, the development of the circumference of the friction disk results in the following picture: The thread first runs onto the friction disk at an angle of inclination alpha, specifically into the friction zone 16, which is essentially due to the geometrical design of the friction false twister and the resulting thread guide is due. However, the thread is then very heavily carried over through the friction zone in the sense of a reduction in the angle of inclination alpha. Therefore, the movement component of the circumferential speed of the friction disk, which points in the direction of the thread axis, which is therefore effective in conveying, becomes smaller and smaller. However, it is now avoided that the angle of inclination alpha goes to zero. For this purpose, the length of the friction zone 16 is limited. Before the angle of inclination alpha approaches zero, the friction zone 16 is followed by the guide zone 17, which has only a small amount of friction. However, the thread carryover is in the low friction zone low. Therefore, there is no further decrease in the angle of inclination alpha. The arrangement of the guide zone thus causes the thread to leave the friction zone at a minimum angle alpha and is therefore always exposed to a positive, but in no case a negative, conveying effect.

Das Fadenspannungsdiagramm nach Fig. 4B zeigt die Auswirkung auf die Fadenspannung. Im Einlaufbereich des Fadens in die Reibzone kommt es zunächst zu einem Abbau der Fadenspannung S. Die Abnahme der Fadenspannung setzt sich jedoch nicht fort, da der Neigungswinkel alpha und damit die Förderwirkung der Reibscheibe geringer wird. Nach Erreichen der Führungszone bleibt jedoch die Fadenspannung im wesentlichen konstant.The thread tension diagram of FIG. 4B shows the effect on the thread tension. In the entry area of the thread into the friction zone there is initially a reduction in the thread tension S. However, the decrease in the thread tension does not continue, since the angle of inclination alpha and thus the conveying effect of the friction disc is reduced. After reaching the guide zone, however, the thread tension remains essentially constant.

In den Figuren 7 und 8 ist nun eine Reibscheibe des Standes der Technik dargestellt. Hier ist der Umschlingungsbereich UVIII mit einem einheitlichen Reibbeiwert ausgestattet. Das bedeutet, daß zwar zu Anfang - wie in Fig. 8B dargestellt - der Reibzone die Fadenspannung auch abnimmt. Anschließend ändert sich jedoch der Neigungswinkel so entscheidend, daß es wieder zu einer Zunahme der Fadenspannung kommt. Wenn der Faden die Reibscheibe verläßt, ist die Fadenspannung höher als im Eingang der Reibscheibe. Das zeigt, daß die Förderwirkung am Ausgang der Reibscheibe negativ ist.A friction disk of the prior art is now shown in FIGS. 7 and 8. Here the wrap-around area UVIII is equipped with a uniform coefficient of friction. This means that at the beginning - as shown in FIG. 8B - the thread tension of the friction zone also decreases. Subsequently, however, the angle of inclination changes so decisively that the thread tension increases again. When the thread leaves the friction disc, the thread tension is higher than in the entrance of the friction disc. This shows that the delivery effect at the exit of the friction disc is negative.

Bei dem neuen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 wird der Faden zunächst über die Führungszone 17 geführt und sodann über die Reibzone 18. Die dabei eintretende Fadenverschleppung ist in Fig. 6A und der Verlauf der Fadenspannung in Fig. 6B dargestellt. Auch hierbei läßt sich ein Abfall der Fadenspannung zum Ausgang der Reibscheibe hin erreichen. Es ergibt sich jedoch bei dieser Anordnung der weitere Vorteil, daß Drallgebung und Förderwirkung insgesamt wirkungsvoller sind. Das ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der Faden die Reibzone im Bereich des größten Durchmessers der Reibscheibe verläßt und nicht - wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 - im Bereich eines kleineren Durchmessers.5, 6, the thread is first guided over the guide zone 17 and then over the friction zone 18. The thread carryover that occurs is shown in FIG. 6A and the course of the thread tension in FIG. 6B. A drop in the thread tension towards the exit of the friction disk can also be achieved here. However, with this arrangement there is the further advantage that swirling and conveying action are more effective overall. This is probably due to the fact that the thread leaves the friction zone in the area of the largest diameter of the friction disk and not - as in the exemplary embodiment according to FIG. 3 - in the area of a smaller diameter.

REFERENCE SIGN LISTING

11: Wellewave
22nd: Wellewave
33rd: Wellewave
44th: GrundplatteBase plate
55: Wirtelwhorl
66: TangentialriemenTangential straps
77: RiemenscheibePulley
88th: RiemenscheibePulley
99: EinlegschlitzInsertion slot
1010th: Zwickelgore
1111: ReibscheibeFriction disc
1212th: ReibscheibeFriction disc
1313: ReibscheibeFriction disc
1414: ÜberlappungsbereichOverlap area
1515: Fadenthread
1616: Zone großer Reibung, ReibzoneZone of high friction, friction zone
1717th: Zone geringer Reibung, FührungszoneLow friction zone, guide zone

Claims

Friction disk (11) for the false twisting of a synthetic thread (15), the disk (11) being driven in a rotary manner and having a curved friction surface on its periphery over which the thread (15) runs transversely to the peripheral direction, the friction disk (11) having a zone (16) with a larger radius of curvature and a higher friction coefficient and a zone (17) with a smaller radius of curvature and a lower friction coefficient, and both zones forming the entire peripheral surface in contact with the yarn, characterized in that the zone (16) with the higher friction coefficient has an exclusively larger radius of curvature.
Friction disk according to Claim 1, characterized in that the higher friction coefficient is approx. 0.25 and the lower friction coefficient is approx. 0.1.
Friction disk according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the radius of curvature of the zone (16) with the higher friction coefficient is approx. 7 mm and the radius of curvature of the zone (17) with the lower friction coefficient is approx. 2 mm.
Friction disk according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the zone (17) with the lower friction coefficient lies in the thread path in front of the zone (16) with the higher friction coefficient.
Device for the false twisting of a yarn (15) with a fixing plate (4) and three shafts (1, 2, 3) which can rotate on the fixing plate (4) about axes which are parallel to each other, which shafts lie in the corners of an equilateral polygon whose number of sides is equal to the number of shafts, a multiplicity of circular disks (11, 12, 13) being fixed on each shaft in such a way that edge areas of the disks overlap at a point in the centre between the shafts and between them form a movement path for the thread and a drive device for the simultaneous rotation of the spindles in the same direction, each disk (11, 12, 13) having a circular flange lying coaxially to the rotary axis of the shaft associated with it, which flange has on its periphery a friction surface over which the thread runs transversely to the peripheral direction, and the friction area having axially adjacent to one another a first zone (16) with a higher friction coefficient and a larger radius of curvature and a second zone (17) with a lower friction coefficient and a smaller radius of curvature, characterized in that the zone (16) with the higher friction coefficient has an exclusively larger radius of curvature and that both zones form the entire peripheral surface in contact with the yarn.
Device according to Claim 5, characterized in that the second zone (17) runs in the direction of travel of the thread in front of the first zone (16).
Device according to Claim 5 or 6, characterized in that the radius of curvature of the first zone (16) is approx. 7 mm and the radius of curvature of the second zone (17) is approx. 2 mm.