Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Cordfadens durch Cablieren
zweier Fäden nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim Cablieren handelt es sich um ein besonderes Zwirnverfahren, bei welchem zwei
Komponenten verzwirnt werden, ohne daß diese ― wie bei üblichen Zwirnverfahren ― selbst
eine Drehung erhalten. Beim Cablieren verbleiben also die Einzelkomponenten des Zwirns
ungedreht. Der Vorteil von durch Cablieren hergestellten Cordfäden liegt in deren höherer
Zugfestigkeit, da die Einzelfilamente immer genau in Belastungsrichtung liegen.
Vorzugsweise werden derartige Cordfäden als Reifencorde benutzt.
Gattungsgemäße Vorrichtungen sind beispielsweise in den Druckschriften DE 36 11 735 A1,
DE 94 11 246 U1 und DE 41 21 913 A1 dargestellt. Insbesondere letztere Druckschrift zeigt
eine Vorrichtung zur Herstellung eines Cordfadens mit einer einen Innenfaden tragenden, mit
vertikaler Achse orientierten Spule, wobei der Innenfaden von dieser Spule über Kopf nach
oben abgezogen wird. Die Vorrichtung weist ferner eine Zuführvorrichtung für einen diese
Spule umkreisenden Außenfaden auf, sowie eine vor Eintritt dieses Außenfadens in die
Zuführvorrichtung angeordnete Außenfadenbremse. Oberhalb der Spule und in deren Achse
befindet sich eine Fadenführeröse, bei welcher Innen- und Außenfaden sich umwindend
zusammenlaufen. Zwischen der Spule und der Fadenführeröse befindet sich ferner eine
Innenfadenbremse.
Bei der beschriebenen Vorrichtung müssen die Spannungen bzw. Geschwindigkeiten beider
Fäden durch entsprechende Einstellung der Außen- und Innenfadenbremse abgestimmt
werden. Aufgrund unterschiedlicher Spannungen im Innen- und Außenfaden ist dies jedoch
nicht zuverlässig zu bewerkstelligen. Insbesondere ist es kaum möglich, mit der
Außenfadenbremse gezielt auf die Spannung des Außenfadens einzuwirken, da der von dem
Außenfaden gebildete Fadenballon (der Außenfadenbremse nachgeordnet) eine eigenen
Dynamik hat und damit eine Justierung der Außenfadenbremse nicht unmittelbar auf die
Spannung des Außenfadens am Cablierpunkt wirkt. Hierdurch entstehen Längenunterschiede
zwischen Innen- und Außenfaden, welche als Überlängen bezeichnet werden und für die
Qualitätsbeurteilung des Cords von entscheidender Bedeutung sind.
In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 94 11 246 U1 ist eine Cabliervorrichtung
beschrieben, bei der die Innenfadenbremse während des Betriebs mittels eines drahtlosen
Sender-Empfänger-Systems zentral von außen zu beeinflussen ist, um hierdurch die
Fadenspannung des Innenfadens zu beeinflussen.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 297 19 456 U1 ist eine Direktcablierspindel
bekannt, welche eine rotatorisch antreibbare Spindel und einen auf der Spindel gelagerten und
gegen Rotation gesicherten Schutztopf zur Aufnahme einer Vorlagespule aufweist. Ein erster
Faden wird von der Vorlagespule nach oben abgezogen, während ein zweiter Faden von einer
weiteren Vorlagespule abgezogen und durch den hohl ausgebildeten Schaft der Spindel
geführt und in ein Fadenführungsorgan eines mit der Frequenz der rotierenden Spindel
umlaufenden Zylindermantels eingeleitet wird. Dadurch wird der zweite Faden (Außenfaden)
in dem rotierenden Zylindermantel begrenzt, wodurch sich die Beanspruchung des
Außenfadens und damit die Gefahr von Fadenbrüchen vermindert.
Bei diesen bekannten Cabliervorrichtungen erfolgt die Angleichung der dynamischen
Eigenschaften von Innenfaden und Außenfaden durch Beeinflussung des Innenfadens. Dies ist
jedoch sehr umständlich, da der Innenfaden aufgrund des umkreisenden Außenfadens schwer
zugänglich ist. Andererseits ist eine Beeinflussung des Außenfadens jedoch bei den bekannten
Vorrichtungen nicht wirkungsvoll, da die dynamischen Eigenschaften des Außenfadens ganz
wesentlich von der Eigendynamik des Fadenballons beeinflußt werden, so daß eine Justierung
der Außenfadenbremse nicht unmittelbar auf die Spannung des Außenfadens am Cablierpunkt
einwirkt.
Zur Vermeidung von Überlängen kann ferner ein Cordregulator eingesetzt werden, wie er
beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster G 92 01 138.1 beschrieben ist, wobei über
starr verbundenen Rollen ein Längenausgleich vorgenommen wird. Trotz dieser Maßnahme
treten jedoch Überlängen gelegentlich auf. Außerdem verhindert der mitrotierende
Cordregulator hohe Produktionsgeschwindigkeiten. Darüberhinaus kommt es beim Start-Stopp-Vorgang
durch den Zusammenbruch des freien Fadenballons bzw. durch dessen
langsamen Aufbau vermehrt zu Überlängen oder zu Schädigungen des Außenfadens an den
Umlenkstellen, da weder die Innen- noch die Außenfadenspannung geregelt wird. Diese
Stellen beeinflussen die mechanischen Kennwerte des Cords teilweise sehr stark.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Cordfadens so
weiterzubilden, daß das Auftreten von Überlängen zuverlässig und mit einfachen Mitteln
vermieden wird und damit ein Cord hoher Qualität erzeugt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
begleitende Zeichnung näher erläutert, welche einen Querschnitt durch eine
Cabliervorrichtung zeigt.
Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 18 auf, an deren Oberseite ein im wesentlichen
zylindrisches Gehäuse 19 befestigt ist. In einer Bohrung der Grundplatte 18 befindet sich eine
Zuführvorrichtung 6 für einen Außenfaden 3, welcher von einer nicht dargestellten Spule im
Bereich der Oberseite der gesamten Vorrichtung abgezogen wird. Die Zuführvorrichtung 6
weist ein äußeres, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 19 auf, welches mit der Grundplatte
18 fest verbunden ist. Das Gehäuse 19 ist innen hohl ausgebildet und lagert über zwei
Rollenlager 20 eine vertikal verlaufende Hohlwelle 21. An ihrer Unterseite weist die
Zuführvorrichtung 6 einen Einlauf 22 für den Außenfaden 3 auf.
Die Welle 21 erstreckt sich oberhalb der Zuführvorrichtung 6 in den Innenraum des Gehäuses
19. Drehfest verbunden mit der Welle 21 ist dort zunächst ein Topf 10, im wesentlichen
bestehend aus einem Boden 23 und einer zylindrischen Wandung 24 mit ihrer Oberkante 11.
Über ein weiteres Paar von Rollenlagern 25 und 26 lagert die Hohlwelle 21 schließlich die
Spule 5 auf der ein Innenfaden 2 aufgewickelt ist.
Die Spule 5, ihre Lagerung und ihr Deckel 27 sind an sich aus dem Stand der Technik
bekannt und werden daher im folgenden nicht einzeln beschrieben. Hinzuweisen ist jedoch
darauf, daß die beschriebene Lagerung die freie Rotation des Topfes 10 mit der Hohlwelle 21
ermöglicht, während gleichzeitig die Spule 5, von der der Innenfaden 2 über Kopf abgezogen
wird relativ zu dem Gehäuse 19 still steht. Dies wird ermöglicht durch die Lagerung der Spule
5 über das Lagerpaar 25/26 und eine Magnethalterung, bestehend aus einem an der Oberseite
des Gehäuses 19 angeordneten Außenmagneten 28 sowie einem an der Oberseite der Spule 5
angeordneten Innenmagneten 29. Die Wechselwirkung zwischen diesen beiden Magneten 28
und 29 ist größer als die Reibungskraft im Lagerpaar 25 und 26, so daß die Spule 5 auch bei
rotierender Hohlwelle 21 relativ zum Gehäuse 19 in Ruhe gehalten wird.
Oben am Deckel 27 der Spule 5 befindet sich eine Innenfadenbeeiflussungsvorrichtung 9, die
weiter unten näher beschrieben wird, darüber eine Fadenführeröse 8.
Im Bereich des Außenfadens befindet sich eine ebenfalls weiter unten näher beschriebene
Außenfadenbeeinflußungsvorrichtung 7, welche vor Eintritt des Außenfadens 3 in die
Zuführvorrichtung 6 angeordnet ist. Ferner können verschiedene Umlenkrollen 29 für den
Außenfaden 3 vorgesehen sein.
Der Innenfaden 2 wird über Kopf von der Spule 5 abgezogen und tritt durch eine Bohrung im
Zentrum des Deckels 27 nach oben aus, durchläuft dann die
Innenfadenbeeinflussungsvorrichtung 9 und gelangt anschließend in vertikalem Verlauf nach
oben zur Fadenführeröse 8.
Der Außenfaden 3 wird über die Außenfadenbeeinflussungsvorrichtung 7 und eine
Umlenkrolle 29 der Zuführvorrichtung 6 zugeführt und verläuft vertikal nach oben (in der
Achse der Spule 5) bis über den Boden 23 des Topfes 10 hinaus. Anschließend wird der
Außenfaden 3 scharf nach außen umgelenkt und verläuft parallel zum Boden 23, also
zwischen Boden 23 und Spule 5 bis zur zylindrischen Wandung 24 des Topfes 10.
Anschließend verläuft der Außenfaden 3 entlang der zylindrischen Wandung 24 nach oben
und verläßt den Topf 10 an dessen Oberkante 11. Während der Außenfaden 3 innerhalb des
Topfes 10 zwangsgeführt ist und an dessen Innenwandung anliegt, verläuft er von der
Oberkante 11 des Topfes 10 bis hin zur Fadenführeröse 8 in einem freien Fadenballon. Die
Fadenführeröse 8 entspricht dem Zwirn- bzw. Cablierpunkt. Dort umwinden sich Innenfaden
2 und Außenfaden 3 gleichmäßig, um einen Cordfaden 1 zu bilden, der die Fadenführeröse 8
nach oben verläßt und anschließend gewickelt wird.
Die an der Oberseite des Deckels 27 angeordnete Fadenbeeinflussungsvorrichtung ist als
Innenfadenbremse 9 ausgebildet. Die Innenfadenbremse 9 weist eine Meßvorrichtung 13 für
mindestens eine dynamische Eigenschaft des Innenfadens 2 auf. Vorzugsweise werden
Geschwindigkeit und/oder Fadenspannung gemessen. Der Meßwert dieser Meßvorrichtung 13
wird, gegebenenfalls in elektronisch aufbereiteter Form, von einem Sender durchgeführt, der
diesen Meßwert laufend aussendet, beispielweise in einem Zeittakt von 100 ms. Der Sender
14 arbeitet vorzugsweise im optischen Bereich, beispielweise im Infrarotbereich,
beispielsweise im Infrarotbereich. In diesem Fall handelt es sich um eine im infraroten
Bereich emittierende Leuchtdiode oder einen Halbleiterlaser. Alternativ kann der Sender 14
auch im Radiofrequenzbereich arbeiten.
Die Stromversorgung der Meßvorrichtung 13, des Senders 14 und der eventuell vorhandenen
Aufbereitungselektronik erfolgt entweder durch Akkumulatoren auf dem Deckel 27 oder
vorzugsweise durch einen Generator, der die Energie des sich bewegenden Innenfadens 2
nutzt, um Strom zu erzeugen.
Die drahtlose Übertragung der Meßdaten ist notwendig, da der Außenfaden 3 im Bereich
zwischen der Oberkante 11 des Topfes 10 und der Fadenführeröse 8 einen freien Fadenballon
11 bildet, der sich in schneller Rotation bewegt und eine drahtgebundene Übertragung der
Meßergebnisse unmöglich macht.
Außerhalb des freien Fadenballons 12 im Sendebereich des Senders 14 befindet sich ein
korrespondierender Empfänger 15, bei dem es sich im Falle optischer Übertragung
beispielsweise um ein lichtempfindliches Halbleiterelement handelt, im Falle der Übertragung
durch Radiofrequenzen um eine Empfangsantenne. Dieser Empfänger 15 ist an eine
Auswerteeinheit 16 angeschlossen, die auf diese Weise ständig Informationen zur
momentanen Fadenspannung bzw. Fadengeschwindigkeit des Innenfadens 2 erhält. Die
Auswerteeinheit 16 kann wiederum die Vorrichtung zur Außenfadenbeeinflussung 7 steuern.
Bei der Vorrichtung zur Außenfadenbeeinflussung 7 handelt es sich im einfachsten Fall um
eine Fadenbremse, deren Bremskraft durch die Auswerteeinheit 16 gesteuert bzw. in
Abhängigkeit von der ermittelten Fadenspannung des Innenfadens 2 geregelt wird. Die
Auswerteeinheit 16 stellt hierbei die Bremskraft an der Außenfadenbremse 7 jeweils so ein,
daß der Außenfaden 3 die gleiche Spannung bzw. Geschwindigkeit aufweist, wie sie vom
Innenfaden 2 gemessen wurde.
Alternativ kann es sich bei der Außenfadenbeeinflussungvorrichtung 7 auch um ein aktives
Lieferwerk handeln, d. h. um eine Vorrichtung, mit der der Faden nicht nur gebremst, sondern
auch aktiv gefördert werden kann. Die Beeinflussung erfolgt jedoch in gleicher Weise,
nämlich in Anpassung an die gemessene Geschwindigkeit bzw. Spannung des Innenfadens 2
zur Aufrechterhaltung einer identischen Fadenspannung bzw. -geschwindigkeit von Innen-
und Außenfaden im Cablierpunkt.
Gemäß der Erfindung wird also eine Angleichung der dynamischen Eigenschaften von
Innenfaden und Außenfaden bewirkt, indem der leichter zugängliche Außenfaden beeinflußt
wird. Ermöglicht wird die beschriebene Beeinflussung des Außenfadens 3 in Abhängigkeit
vom Spannungszustand bzw. der Geschwindigkeit des Innenfadens 2 erst durch die
Verwendung des Topfes 10 anstelle eines durchgängigen freien Fadenballons. Durch die
kontrollierte Führung des Außenfadens 3 innerhalb des Topfes 10 führt nämlich eine
Beeinflussung des Außenfadens 3 noch vor Eintritt in die Zuführvorrichtung 6 zu einer
unmittelbaren, instantanen Beeinflussung von dessen Spannung bzw. Geschwindigkeit im
Cablierpunkt, da der verbleibende freie Fadenballon zwischen Oberkante 11 des Topfes 10
und Fadenführeröse 8 keine starke Eigendynamik mehr aufweist und die hohe Eigendynamik
des vollkommen freien Fadenballons durch Führung des Außenfadens 3 in dem Topf 10
aufgehoben ist.