EP0548827A1

EP0548827A1 - Verfahren und Manipulator zum Führen von laufenden Fäden

Info

Publication number: EP0548827A1
Application number: EP92121561A
Authority: EP
Inventors: Hermann Weizenegger
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1993-06-30
Also published as: FI925733A0; FI925733A; JPH05238643A

Abstract

Beschrieben wird ein Manipulator zum Führen von laufenden, biegesteifen Fäden mit einer Einzugsöffnung für die Fäden und eine Auslaßöffnung sowie einem Griffstück, einer mechanischen Einzugsvorrichtung, die die Fäden durch die Einzugsöffnung in die Vorrichtung einzieht, einer Schneidvorrichtung, der die Fäden von der Einzugsvorrichtung zugeführt werden und die diese in kurze Abschnitte zerschneidet, bei welchem die Einzugsvorrichtung (21) und die Schneidvorrichtung (23) getrennt, und durch eine flexible Röhre (7) miteinander verbunden sind, durch die das von der Einzugsvorrichtung eingezogene biegesteife Mono- oder Multifilament der Schneidvorrichtung zugeschoben wird, sowie ein Verfahren zum Führen von laufenden, biegesteifen Fäden unter Verwendung dieser Vorrichtung. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Manipulator und ein Verfahren zum Führen von laufenden, biegesteifen Fäden, besonders aber von Monofilamenten mit hohen Einzeltitern, während der Anfahrphase von Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Verstreckvorrichtung oder Aufspulvorrichtungen
Bei der Herstellung von Filamenten und Garnen der verschiedensten Art wie z.B. Filament- oder auch Spinnfasergarn, die im folgenden in ihrer Gesamtheit als "Fäden" bezeichnet werden sollen, wie auch bei der Weiterverarbeitung derselben, insbesondere an Spulmaschinen, ist es erforderlich, die einzelnen Fäden in der Maschine über Umlenkrollen, ortsfeste Kämme oder andere Leitund Bearbeitungsstationen zu führen. Hierbei darf in aller Regel der Herstellungsprozeß oder die entsprechende Bearbeitung der Fäden nicht unterbrochen werden. Zu diesem Zweck müssen die Fäden ergriffen und die während des Einfädelns bzw. Handhabens produzierte Fadenmenge abgeführt werden.
Für höhere Laufgeschwindigkeiten der Fäden sind Absaugpistolen bekannt, die im wesentlichen aus einem Saugrohr mit Injektorwirkung bestehen, welches an eine Druckluftquelle so anschließbar ist, daß durch das Saugrohr eine Strömung von dem vorderen Ende in Richtung auf das hintere Ende des Saugrohrs entsteht. Das hintere Ende des Saugrohrs, welches auch als Griffstück dient, ist oft mit einen luftdurchlässigen Behälter verbunden bzw. endet in einem solchen, so daß der Faden durch die Saugwirkung in das Saugrohr eingesaugt und in dem Behälter abgelagert werden kann. Gleichzeitig läßt sich der auch weiterhin anfallende Faden über das vordere Ende der Absaugpistole
handhaben, z.B. über Galetten oder über eine Aufwickeleinrichtung schlingen. Es bereitet jedoch manchmal Schwierigkeiten, den anfallenden Faden entgegen der auf ihn einwirkenden Fadenspannung in der betreffenden Maschine in das vordere Ende des Saugrohrs einzusaugen. Besondere Schwierigkeiten entstehen hier bei Monofilamenten die dem am vorderen Ende des Saugrohrs einwirkenden Sog kaum eine Angriffsfläche bieten, insbesondere wenn sie einen hohen Titer aufweisen und entsprechend steif sind. Multifilamente, Zwirnfäden oder Bändchen sind demgegenüber viel leichter mit einer Absaugpistole erfaßbar. Auch die Erhöhung der Druckstufe und damit die Vergrößerung der Saugwirkung führt insbesondere bei Monofilamenten nicht weiter. Es besteht dann auch die Gefahr, daß sich das Filament quer vor die Öffnung des Saugrohrs legt und der Sog nicht ausreicht, um es zu einer Schlaufenbildung am Anfang des Saugrohrs zu veranlassen. Dies hat bei Monofilamenten schon dazu geführt, daß die betreffenden Maschinen nur mit einer solchen Geschwindigkeit betrieben oder zumindest angefahren werden können, bei der das Einfädeln und Anlegen laufender Monofilamente gerade noch von Hand möglich ist.
Die DE-A-35 17 117 zeigt als Teillösung eine Absaugpistole für Monofilamente, die weitgehend bekannten Absaugpistolen für sonstige Fäden entspricht, aber einen Fadenfänger aufweist, der das Monofilament mechanisch in das Saugrohr einführt. Auch eine Abschneidevorrichtung für das bereits angefallene Monofilament ist vorgesehen. Diese Vorrichtung löst aber nicht das Problem, die biegesteifen Monofilamente auch abzuführen.
Aus der DE-A-37 41 673 ist eine Vorrichtung bekannt, zum Führen von laufenden Fäden mit einer Einzugsöffnung für die Fäden und eine Auslaßöffnung sowie einem Griffstück, gekennzeichnet durch eine mechanische Einzugsvorrichtung, die die Fäden durch die Einzugsöffnung in die Vorrichtung einzieht, eine Schneidvorrichtung, der die Fäden von der Einzugsvorrichtung zugeführt werden und die diese in kurze Abschnitte zerschneidet, wobei die Einzugsvorrichtung und die Schneidvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht in ihrem relativ hohen Gewicht, das zum großen Teil von dem schweren Messerkopf der Schneideinrichtung und der zum Schneiden erforderlichen kräftigen Antriebseinheit verursacht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, leichter zu handhabende Vorrichtung bereitzustellen, mit der auch laufende, schwierig zu ergreifende biegesteife Fäden, wie insbesondere Monofilamente, sicher geführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen verbesserten Manipulator zum Führen von laufenden Fäden mit einer Einzugsöffnung für die Fäden und eine Auslaßöffnung sowie einem Griffstück, einer mechanischen Einzugsvorrichtung, die die Fäden durch die Einzugsöffnung in die Vorrichtung einzieht, einer Schneidvorrichtung, der die Fäden von der Einzugsvorrichtung zugeführt werden und die diese in kurze Abschnitte zerschneidet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einzugsvorrichtung (21) und die Schneidvorrichtung (23) getrennt sind, und durch eine flexible Röhre (7) miteinander verbunden sind, durch die das von der Einzugsvorrichtung eingezogene biegesteife Mono- oder Multifilament der Schneidvorrichtung zugeschoben wird.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, das biegesteife Mono- oder Multifilament durch die flexible Röhre ohne Stauungserscheinungen über eine so große Entfernung vorwärts zu schieben, daß die leichtgewichtige Einzugsvorrichtung frei beweglich ist und auch in schwer zugängliche Stellen von Spinnanlagen eingeführt werden kann.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Manipulator in schematischer Darstellung. Am vorderen Ende der Einzugsvorrichtung (21) befindet sich die Einzugsöffnung (1), die in den Einzugskanal (2) mündet. Durch den Einzugskanal läuft der Faden zu dem mechanischen Einzugsorgan (3), das ihn durch die flexible Röhre (7) weitertransportiert und der Schneidvorrichtung (23) mit dem Schneidorgan (4) zuführt. Die geschnittenen Fäden treten durch die Auslaßöffnung (5) entweder ins Freie aus oder können in einem Auffangsbehälter gesammelt werden. Schließlich ist in der Fig. 1 noch ein Griffstück (6) angedeutet, das die Führung des Manipulators erleichtern soll.
Das Einzugsorgan (3) und das Schneidorgan (4) werden über die Kraftübertragungen (9) und (9a) von je einer Antriebseinheit (8) und (8a) angetrieben.
Das mechanische Einzugsorgan besteht zweckmäßigerweise aus einem rotierenden walzenförmigen Bauelement, das den Faden z.B. durch Friktion auf seiner Oberfläche durch Klemmung z.B. in einem Walzenspalt oder durch eine Oberflächengestaltung, die sich in die Oberfläche des zu transportierenden Fadens einhaken kann, in die Einzugsöffnung einzieht und der Schneidvorrichtung zuführt. Je nach Ausführung des mechanischen Einzugsorgans kann der Fadentransport formschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen. Bevorzugt ist der kraftschlüssige Transport, wobei die Antriebseinheit zweckmäßigerweise einen Elektro- oder Druckluftmotor enthält und so ausgeführt ist, daß sie das Einzugsorgan mit einer frei wählbaren Geschwindigkeit antreibt. Sehr vorteilhaft ist es auch, die Antriebseinheit des Manipulators mit einer Regelvorrichtung für die Umdrehungsgeschwindigkeit des Fadeneinzugsorgans auszustatten, bei dem die Drehgeschwindigkeit und damit die Einzugsgeschwindigkeit des Fadens so reguliert wird, das der eingezogene Faden stets unter einer vorgewählten Zugspannung steht. Derartige Regelvorrichtungen für elektrische Antriebseinheiten sind bekannt und werden beispielsweise unter der Bezeichnung torque control bei Handbohrmaschinen, elektrischen Schraubendrehern und dergleichen eingesetzt.
Beispiele für solche Einzugsorgane sind Paare von zwei Gummiwalzen oder von zahnradähnlich ineinandergreifenden Walzen oder Paarungen von einer Walze und einer zugeordneten Andruckwalze oder auch eine einzelne, in einem relativ engen Gehäuse rotierende Messerwalze.
Die Einzugsöffnung für den Faden ist so im Gehäuse des Manipulators positioniert, daß der Faden beim Einführen von den mechanischen Transportorganen ergriffen und eingezogen werden kann. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Einzugsöffnung in einen Einzugskanal mündet, der dem Faden eine Richtung erteilt, die ihn in Kraftschluß mit dem Transportorgan bringt. Wird z.B. als Einzugsorgan ein Walzenpaar oder eine Walze mit Andruckwalze (Gegenwalze) benutzt, so mündet der Einzugskanal zweckmäßigerweise in der Nähe des Walzenspaltes. Besteht das Einzugsorgan aus einer in einem sie eng umschließenden Gehäuse rotierenden Messerwalze, so mündet die Einzugsöffnung in einen Einzugskanal dessen Richtung eine Sekante des Kreises ist, den die rotierenden Messerschneiden beschreiben.
Bevorzugte Einzugorgane sind Walzenpaare oder Kombinationen von Walzen mit Andruckwalzen.
Die die Einzugsvorrichtung mit der Schneidvorrichtung verbindende flexible Röhre hat zweckmäßigerweise Länge von 1 bis 5 m. Diese Länge gewährt dem Operateur eine ausreichende Bewegungsfreiheit und führt erfahrungsgemäß nicht zu Störungen im Filamenttransport. Größere Längen sind möglich, wenn ein spezieller Einsatz des Gerätes dies erfordert. Falls besonders biegesteife Fäden manipuliert werden sollen, sind Längen bis zu 2 m ohne weitere Vorkehrungen möglich. Bei der Manipulation von nicht besonders biegesteifem Fasermaterial ist es jedoch vorteilhaft, für die flexible Röhre ein besonders gleitfähiges Material einzusetzen oder die Röhre mit einer besonders gleitfähigen Innenbeschichtung zu versehen.
Die lichte Weite der flexiblen Röhre liegt zweckmäßigerweise zwischen 1,5 und 5 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm.
Als Material für die Röhre dienen Metalle, flexible Kunststoffe, wie z.B. Polyamide, PVC (Polyvinylchlorid) oder Polyolefine, insbesondere miteiner Faserverstärkung. Bevorzugt werden dabei solche Materialien, die bei hoher Flexibilität eine möglichst verschleißfeste Oberfläche aufweisen und/oder die einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten haben, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE).
Aus Kostengründen können auch flexible Kunststoffschläuche mit einer Innenbeschichtung aus PTFE mit besonderem Vorteil als Verbindungsröhre zwischen der Einzugsvorrichtung und der Schneidvorrichtung des erfindungsgemäßen Manipulators eingesetzt werden. Weiterhin eignen sich sog. Flachdrahtschläuche, wie sie in Bowdenzügen verwendet werden, sehr gut als erfindungsgemäß einzusetzende flexible Verbindungsröhre zwischen Einzugs- und Schneidvorrichtung.
Als mechanische Schneidvorrichtung des erfindungsgemäßen Manipulators eignet sich im Prinzip jede bekannte Ausführungsform. Da die Schneideinrichtung von der Einzugsvorrichtung räumlich getrennt ist, kann sie in einem stationären Gehäuse untergebracht werden und ist daher keinen gewichtsmäßigen und volumenmäßigen Einschränkungen unterworfen.
Zweckmäßigerweise wird eine mechanische Schneidvorrichtung mit einem rotierenden Schneidwerkzeug eingesetzt. Eine bekannte Schneidvorrichtung weist eine messerbestückte, rotierende Walze auf, deren Messerschneiden sich im wesentlichen in Achsrichtung erstrecken oder eine spiralförmige Anordnung aufweisen, die in einem sie in definierten Abstand umschließenden Gehäuse rotiert, wobei Abschneiden der Fäden in dem Bereich erfolgt, an dem die Entfernung der Gehäuseinnenwand von den Messerschneiden einen kritischen Mindestabstand unterschreitet. Diese Schneideinrichtung übt gleichzeitig eine fördernde (transportierende) Wirkung auf des zu schneidende Material aus.
Die Schneidvorrichtung kann jedoch auch mit rotierenden Radialmessern arbeiten, die die Filamente abschlagen oder die im Zusammenwirken mit Gegenmessern einen scherenartigen Schnitt der Filamente bewirken, oder es können auch oszillierende Messer in der Schneideinrichtung eingesetzt werden. Eine solche Einrichtung hat keine garnfördernde Wirkung und ist für den Erfindungsgemäßen Einsatz bevorzugt.
Die Schneidvorrichtung kann direkt in einen Abfallbehälter integriert werden in welchem sich die geschnittenen Filamente sammeln, oder die Fadenabschnitte können durch eine Auswurföffnung ins Freie ausgeworden werden oder sie können in einem an der Auswurföffnung angebrachten Auffangbehälter gesammelt werden. Vorzugsweise wird dann der Auswurf der Fadenabschnitte durch einen Luftstrom unterstützt.
Die Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Einzugsvorrichtung des erfindungsgemäßen Manipulators in der das Einzugsorgan durch eine durch die Kraftübertragung (9) angetriebenen Walze (3a) und die an letztere elastisch angedrückte Gegenwalze (3b) realisiert wird. Die trichterförmige Einzugsöffnung (1) mündet in diesem Fall in unmittelbarer Nähe des Einzugsspaltes des Walzenpaares, so daß ein durch sie eingeführtes Fadenende oder eine Fadenschlinge von den rotierenden Walzen (3a) und (3b) erfaßt und eingezogen wird. Aufgrund seiner Steife und Elastizität wird der einzogene Faden durch die flexible Verbindungsröhre (7) der Schneidvorrichtung zugeschoben. Im Griffstück (6) der in Fig. 2 schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antriebseinheit (8) untergebracht, die die beiden Einzugswalzen über die Kraftübertragung (9) antreibt. Zusätzlich ist hier eine kraftschlüssige Kupplung (14), z.B. eine hydraulische oder magnetische Kupplung in den Kraftübertragungsweg eingeschaltet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen der Einzugsvorrichtung und der Schneidvorrichtung noch eine Transporteinrichtung eingeschaltet, die die durch die flexible Röhre ankommenden Filamente aktiv kraftschlüssig weitertransportiert.
Für die Konstruktion dieser Transporteinrichtung gelten die gleichen Gesichtspunkte wie für die Einzugseinrichtung.
Diese zusätzliche Transporteinrichtung kann an einer beliebigen Stelle des flexiblen Verbindungsrohres zwischen Einzugs- und Schneidvorrichtung eingesetzt werden und ermöglicht dann eine weitere Verlängerung der flexiblen Verbindung oder sie kann auch in der Nähe der Schneidvorrichtung eingebaut werden, insbesondere wenn keine selbstfördernden Schneidaggregate verwendet werden.
Entsprechend der räumlichen Trennunung von Einzugs- und Schneidvorrichtung weisen diese Aggregate beim erfindungsgemäßen Manipulator zweckmäßigerweise getrennte Antriebseinheiten auf, die Elektro-oder Druckluftmotoren enthalten. Das gleiche gilt für eine eventuell in die flexible Verbindung eingeschaltete, zusätzliche Transportvorrichtung.
Das Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen Manipulator kann im Prinzip in der Weise vorgenommen werden, daß der Anfang des zu manipulierenden Fadens in die Einzugsöffnung des Gerätes so weit eingeführt wird, daß er mit dem Einzugselement in kraftschlüssige Verbindung kommt und von diesem Zeitpunkt an von selbst weiter eingezogen wird. Handelt es sich um einen laufenden Faden, so kann man einen Fadenanfang leicht durch Abschneiden der bereits ausgelaufenen Fadenmenge erhalten.
Schwierigkeiten können sich ergeben, wenn es sich um sehr schnell laufende Fäden handelt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Manipulator so auszugestalten, daß auch ein laufender Faden direkt von der mechanischen Einzugsvorrichtung ergriffen und der Schneidvorrichtung zugeführt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine an sich aus der Technik der Saugpistolen bekannte mechanische Hilfsvorrichtung erfolgen, die es gestattet, das laufende Filament einzufangen und in den Einzugsbereich der Einzugsvorrichtung zu bringen. Es ist auch möglich, das Gehäuse des erfindungsgemäßen Manipulators so zu gestalten, daß man den laufenden Faden direkt so weit an das Einzugselement heranführen kann, daß er von diesem ergriffen, eingezogen und der Schneidvorrichtung zugeführt werden kann. So kann bei Einsatz einer rotierenden Walze als Einzugsorgan z.B. in dem Walzengehäuse ein ggf. verschließbarer Schlitz so angebracht werden, daß die Verbindungsgerade seiner tiefsten Punkte eine Sekante der Einzugswalze bildet und somit ein in diesen Schlitz eingelegter laufender Faden von der rotierenden Walzenoberfläche erfaßt und in den Manipulator eingezogen werden kann.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Manipulators bei der eine Messerwalze den Einzug der Fäden besorgt, kann man eine Einlegemöglichkeit laufender Filamente dadurch schaffen, daß das Gehäuse im Bereich der Messerwalze so geteilt ist, daß die Teilung durch die Einzugsöffnungverläuft und die Gehäuseteile so weit voneinander entfernt werden können, daß sich ein durchgehender Spalt bildet, in dem der laufende Faden so eingelegt werden kann, daß er sich über die rotierende Messerwalze legt, von ihr mitgenommen und in die flexible Röhre geschoben wird.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Gesamtdarstellung des erfindungsgemäßen Manipulators mit der Einzugsvorrichtung (21), in der ein Walzenpaar als Einzugsorgan fungiert, der flexiblen Röhre (7), die über eine zwischengeschaltete zusätzliche Transportvorrichtung (24) zur Schneidvorrichtung (23) führt, welche mit einem durch einen Exzenter (25) angetriebenen oszillierenden Messer (26) ausgestattet ist, und die in einen Abfallkasten (27) integriert ist.
Der wesentliche Vorteil bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Manipulators besteht in seiner universellen Einsatzfähigkeit zum Führen von schnell laufenden Fäden aller Art insbesondere auch solcher, die eine hohe Steifheit aufweisen, wie z.B. hochtitrige Monofilamente, und die sich aus diesem Grunde mit pneumatischen Geräten nicht handhaben lassen.

Claims

Manipulator zum Führen von laufenden Fäden mit einer Einzugsöffnung für die Fäden und eine Auslaßöffnung sowie einem Griffstück, einer mechanischen Einzugsvorrichtung, die die Fäden durch die Einzugsöffnung in die Vorrichtung einzieht, einer Schneidvorrichtung, der die Fäden von der Einzugsvorrichtung zugeführt werden und die diese in kurze Abschnitte zerschneidet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einzugsvorrichtung (21) und die Schneidvorrichtung (23) getrennt sind, und durch eine flexible Röhre (7) miteinander verbunden sind, durch die das von der Einzugsvorrichtung eingezogene biegesteife Mono- oder Multifilament der Schneidvorrichtung zugeschoben wird.
Manipulator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugsvorrichtung ein rotierendes walzenförmiges Bauelement aufweist, das den Faden durch Friktion auf seiner Oberfläche oder durch Klemmung in einem Walzenspalt form- oder kraftschlüssig in die Einzugsöffnung einzieht.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung rotierende oder osziliierende Messer enthält.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung nichtfördernd ist.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Röhre eine Länge von 1 bis 5 m hat.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Röhre zumindest im Innern eine reibungsarme und/oder verschleißfeste Oberfläche hat.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Röhre ein Flachdrahtschlauch ist.
Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten für Eimzugs- und Schneidvorrichtung getrennt sind und Elektro-oder Druckluftmotoren enthalten.
Verfahren zum Führen von laufenden biegesteifen Fäden mit einem Manipulator, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch eine mechanische Einzugsvorrichtung in das Innere des Manipulators gezogen, durch eine flexibles Röhre einer Schneidvorrichtung zugeschoben werden, dort mit einer Schneidvorrichtung zerkleinert werden und die Fadenabschnitte durch eine Auslaßöffnung ausgeworfen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Manipulator gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 eingesetzt wird.
Verwendung eines Manipulators gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Führen von schnell laufenden Fäden.