Die Erfindung betrifft einen Kern für eine Spinnspule und zur Aufnahme eines wickelfähigen
Gutes sowie ein Verfahren zum Herstellen des Kerns.
Garne, Gewebe, Fäden und dergleichen werden bei der Herstellung auf Spinnspulen
gewickelt. Diese weisen einen festen Kern auf, um den das zu wickelnde Gut herumgewickelt
wird. Die Erfindung befasst sich mit dem Aufbau und der Herstellung eines derartigen
Spinnspulenkerns.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spinnspulenkern zu schaffen, der auf
einfache Weise herstellbar ist.
Ein erfindungsgemäßer Kern für eine Spinnspule ergibt sich aus den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Insbesondere flaches Bandmaterial, etwa aus Kunststoff, wird auf
geeignete Weise gewickelt und bildet so den Kern. Das Bandmaterial, etwa ein Flachriemen,
ist vorzugsweise schrauben- und/oder wendelförmig gewickelt. Der Aufbau aus
einem Bandmaterial ermöglicht eine einfache und im Hinblick auf Durchmesser und
Längen äußerst flexible Herstellung.
Vorteilhafterweise sind nebeneinander liegende Abschnitte des Bandmaterials - letzteres
wird auch als Spulband bezeichnet - dauerhaft miteinander verbunden, etwa durch
Schweißung oder Klebung. Bei schraubenförmiger Anordnung des Bandmaterials und
Verschweißung desselben ergibt sich eine außerordentlich hohe Festigkeit, die der eines
nahtlosen Rohres nicht nachsteht.
Nebeneinanderliegende Abschnitte des Bandmaterials überlappen einander vorzugsweise.
Die Festigkeit und die Möglichkeit zur dauerhaften Verbindung der nebeneinanderliegenden
Abschnitte wird so weiter erhöht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind einander gegenüberliegende Ränder des
Bandmaterials dünner ausgebildet als ein mittlerer Bereich desselben, wobei die dünnen
Ränder nebeneinanderliegende Abschnitte einander überlappen. Dadurch ist es möglich,
den Kern trotz einander überlappender Bereiche mit kontinuierlicher Dicke auszubilden.
Auch wird Gewicht eingespart. Eine gleichbleibende Dicke oder Wandstärke des Kerns
ergibt sich insbesondere dann, wenn die einander überlappenden Ränder zusammengenommen
eine Stärke entsprechend den nicht überlappenden Bereichen, etwa
den mittleren Bereich, aufweisen.
Vorzugsweise weist das Bandmaterial einen flachen, rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere
sind die Ränder gestuft ausgebildet, um eine Überlappung zu ermöglichen.
Randseitige Absätze oder Stufen weisen eine Stärke auf, die der halben Stärke des
Bandmaterials im Übrigen entspricht. Denkbar sind auch unterschiedliche Stärken im
Bereich der einander gegenüberliegenden Ränder. Wichtig ist, dass die einander überlappenden
Ränder zusammengenommen eine Stärke entsprechend den nicht überlappenden
Bereichen aufweisen.
Vorteilhafterweise ist das Bandmaterial armiert, etwa durch eingebettete Zugträger, insbesondere
aus hochfesten Fasern wie beispielsweise Aramid oder Stahl. Die Zugträger
sind auch im Bereich der Ränder des Bandmaterials angeordnet, zumindest im Bereich
eines der einander gegenüberliegenden Ränder, so dass bei Überlappung der Ränder
über die gesamte Länge des Kerns Armierungen vorhanden sind. Zwingend ist dies aber
nicht.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das Bandmaterial ringförmig gewickelt.
Ein endloser Ring wird aus einem endlichen Abschnitt des Bandmaterials durch eine
Wicklung mit nur einer Windung gebildet. Dabei werden aneinander anstoßende Enden
des Bandmaterials miteinander verbunden.
Ein Kern mit einer längeren Abmessung in Axialrichtung ist gebildet durch dauerhafte
Verbindung mehrerer Ringe.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs
6, ggf. in Verbindung mit den anschließenden Unteransprüchen.
Vorteilhafterweise wird das Bandmaterial kontinuierlich schrauben- und/oder wendelförmig
gewickelt und bildet so den sich in Richtung einer Wickelachse erstreckenden
Kern.
Vorzugsweise wird das Bandmaterial auf einen Spuldorn aufgewickelt, etwa auf einen
motorisch angetriebenen Spuldorn. Der entstehende Kern ist hohl und kann nach Fertigstellung
vom Spuldorn abgezogen werden.
Vorteilhafterweise wird das Bandmaterial in fester Position - relativ zur Richtung der
Wickelachse - stationär zugeführt. Dabei wandert ein freies Ende des gewickelten Kerns
kontinuierlich in Richtung der Wickelachse. Bei Verwendung eines Spuldorns endlicher
Länge "wächst" das freie Ende über ein freies Ende des Spuldorns hinaus.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von dem freien
Ende des gewickelten Kerns Abschnitte definierter Länge abgetrennt. Bei gleichbleibender
Wickelgeschwindigkeit ist die Länge des gewickelten Kerns abhängig von der
verstrichenen Zeit. In einer automatisierten Anlage ist dadurch auf einfache Weise eine
programmierte Steuerung möglich.
Eine zum Abtrennen des Abschnitts definierter Länge vorgesehene Schneideinrichtung
wandert während des Abtrennens in Richtung der Wickelachse bzw. wird parallel hierzu
mitgeführt. Die Wandergeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 50 mm/min und entspricht
dabei dem durch Zufuhr und Wickeln des Bandmaterials bedingten Längenwachstums
des Kerns. Auf diese Weise können äußerst exakte und gerade Schnitte ausgeführt
werden. Möglich ist auch eine zeitweise Ankopplung der Schneideinrichtung an den
Kern, etwa durch Greifelemente, die nach dem Abschneiden eines fertigen Kerns gelöst
und nach einer Rückschubbewegung erneut am nachwachsenden Kern festhalten und
mit diesem mitwandern.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- einen gewickelten Kern in Seitenansicht,
- Fig. 2
- den Kern gemäß Fig. 1 im Querschnitt,
- Fig. 3
- einen Kern während der Herstellung in Seitenansicht,
- Fig. 4
- einen Querschnitt durch ein zur Herstellung des Kerns verwendetes Spulband
mit Zugträgem,
- Fig. 5
- einen Kern aus einem einzelnen Ring, wobei dessen Enden noch nicht
miteinander verbunden sind,
- Fig. 6
- eine auseinandergezogene Darstellung zweier Ringe auf einem Dorn zur
Bildung eines Kerns, und
- Fig. 7
- eine auseinandergezogene Darstellung zweier Ringe zur Bildung eines
Kerns.
Ein Kern 10 für eine Spinnspule und zur Aufnahme eines wickelfähigen Gutes, etwa
einer Faser oder eines Gewebes zeigt Fig. 1. Gut erkennbar ist ein Aufbau aus einem
wendelförmig gewickelten Material. Dieses wird im vorliegenden Fall als Bandmaterial 11
bezeichnet.
Der Kern 10 ist nach Art eines Rohres hohl ausgebildet, siehe Fig. 2. Der Innendurchmesser
beträgt bspw. 300mm, die Länge des Kerns bspw. 350 bis 400mm.
Das Bandmaterial nach Art eines Flachriemens besteht aus thermoplastischem Kunststoff
und wird vorzugsweise durch Extrusion oder in einem anderen kontinuierlichen
Verfahren hergestellt und kann armiert sein. Fig. 4 zeigt in das Bandmaterial II eingebettete
Zugträger 12, die sich in Richtung des Bandmaterials erstrecken und die vorzugsweise
mit gleichen Abständen parallel nebeneinander verlaufen. Als Zugträger
kommen Drähte, hochfeste Fasern und dergleichen in Betracht.
Eine Einrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Spinnspulenkerns ist in Fig.
3 skizziert. Das Bandmaterial 11 wird über eine stationäre bzw. ortsfeste Führungseinheit
13 einem Spuldorn 14 zugeführt und kommt an diesem zur Anlage. Der Spuldom 14 sitzt
auf einer Welle 15, die durch geeignete Lager 16 zur Aufnahme von Querkräften
abgestützt und in nicht gezeigter Weise angetrieben ist. Die Führungseinheit 13 befindet
sich unmittelbar vor der Auflaufstelle des Bandmaterials 11 am Spuldorn 14.
Durch die Führungseinheit 13 wird das Bandmaterial 11 dem Spuldorn 14 nicht genau
quer zur Wickelachse 17 zugeführt sondern unter einem kleinen Winkel hierzu. Der Winkel
ist abhängig von der Breite des Bandmaterials 11 und gerade so gewählt, dass durch
den Wickelvorgang auf dem Spuldorn 14 unmittelbar zueinander benachbarte Abschnitte
des Bandmaterials 11 ohne Zwischenräume nebeneinander zu liegen kommen. Dabei ist
das Bandmaterial wendelförmig bzw. nach Art eines Schraubengewindes um den
Spuldorn 14 herumgewickelt.
Ein dabei entstehender Wickel 19 wird durch das zugeführte Bandmaterial 11 kontinuierlich
weitergeschoben und kann nahezu beliebig lang sein. Zweckmäßigerweise wird ein
Kern 10 mit der gewünschten Länge durch eine verstellbare Schneidvorrichtung 18 vom
Wickel 19 abgetrennt. Letzterer gleitet auf dem Spuldorn 14, so dass ein freies Ende 20
in Richtung der Wickelachse 17 wandert.
Der Spuldorn 14 kann mit in Richtung der Wickelachse 17 angeordneten (nicht gezeigten)
Vortriebseinrichtungen, beispielsweise Abzugsraupen, versehen sein, um die beschriebene
Wanderbewegung des Wickels 19 auf dem Spuldorn 18 zu ermöglichen.
Der Spuldorn 14 erstreckt sich nicht ganz bis zum Arbeitsbereich der Schneideinrichtung
18 und weist einen über seine Länge konstanten Querschnitt auf. In einer nicht gezeigten
Ausführung verjüngt sich der Querschnitt des Spuldorns 14 in Richtung auf die
Schneideinrichtung 18. Dies verhindert einen festen Sitz des Wickels 19 auf dem Spuldorn
18 bei schrumpfendem Bandmaterial 11. Vorzugsweise ist der Spuldorn 14 dann
leicht kegelförmig ausgebildet.
Die Schneidvorrichtung 18 wird während des Schneidvorgangs mit dem wandernden
freien Ende 20 mitgeführt, um Schnitte genau quer zur Wickelachse 17 zu ermöglichen.
Nach dem Schneiden werden das freie Ende 20 bzw. die hier umlaufende Schnittfläche
des Wickels 19 und/oder die korrespondierende Schnittfläche des abgetrennten Kerns
10 nachbehandelt. Angestrebt ist eine Versiegelung und/oder Glättung der Schnittflächen,
insbesondere der ggf. vorhandenen Armierungen oder Zugträger 12. Hierzu werden
die Schnittflächen mit Hitze beaufschlagt. Ein Verschweißen kann vorzugsweise als
Spiegelschweißen, mit Heißluft oder als Ultraschall-Schweißen erfolgen.
Das auf dem Spuldorn 14 zu liegen kommende Bandmaterial 11 bzw. dessen zueinander
benachbarte Windungen werden dauerhaft miteinander verbunden. Hierzu ist in Fig.
3 eine Schweißeinheit 21 etwa gegenüber der Führungseinheit 13 angeordnet. Seitliche
Ränder 22, 23 des Bandmaterials 11 werden unmittelbar miteinander verschweißt oder
auf andere Weise dauerhaft miteinander verbunden. Dies erhöht die Festigkeit des entstehenden
Kerns 10. Eine lösbare Verbindung ist vorteilhaft, wenn das Bandmaterial 11
wiederverwertet werden soll, etwa für Kerne anderer Durchmesser und/oder Längen.
Bevorzugt ist eine in Richtung der Wickelachse 17 ebene Oberflächengestaltung des
Kerns 10. Gleichwohl sollen die zueinander benachbarten Abschnitte des Bandmaterials
11 gut miteinander verbunden sein. Hierzu ist der Querschnitt des Bandmaterials 11 (Fig.
4) in besonderer Weise gestaltet. Die Ränder 22, 23 sind jeweils dünner ausgebildet als
das Bandmaterial 11 in einem mittleren Bereich 24, vorzugsweise jeweils halb so dick.
Dadurch können die seitlichen Ränder 22, 23 einander überlappen und trotzdem eine
ebene Oberfläche des Kerns 10 bilden.
Gemäß Fig. 4 weist das Bandmaterial 11 einen flachen, rechteckigen Querschnitt mit
randseitigen Absätzen 25, 26 auf. Diese kommen im gewickelten Kern 10 aufeinander zu
liegen. Die Verschweißung bzw. Verbindung durch die Schweißeinheit 21 erfolgt an dem
das nachfolgende Bandmaterial 11 aufnehmenden seitlichen Rand 23 und zwar in einem
Bereich, in dem die verringerte Stärke des seitlichen Randes 23 beginnt, in Fig. 4 an
einer dem Absatz 26 zugewandten Stufenstirnfläche 27. An dieser kommt eine gegenüber
dem Absatz 25 abgewinkelte äußere Stirnfläche 28 zu liegen.
Anstelle der in Fig. 4 gezeigten, gestuften Ausführung kann das Bandmaterial 11 auch
einen seitlich jeweils spitz zulaufenden Querschnitt aufweisen. Wichtig ist die Eignung
für eine möglichst ebene Oberfläche des fertigen Kerns 10 bei vorzugsweise teilweiser
Überlappung des Bandmaterials 11.
Die bereits beschriebene Armierung durch die Zugträger 12 ist vorzugsweise nicht über
den gesamten Querschnitt des Bandmaterials 11 angeordnet. Vielmehr sind die Zugträger
12 nur im mittleren Bereich 24 und in einem der beiden seitlichen Ränder 22, 23
vorhanden. In Fig. 4 sind im seitlichen Rand 23 keine Zugträger angeordnet. Im Ergebnis
führt dies dazu, dass der fertige Kern 10 über seine gesamte Länge Zugträger mit
gleichen Abständen zueinander aufweist. Zur Erhöhung der Nahtstellen zwischen den
benachbarten Windungen des Bandmaterials 11 können aber auch beide seitlichen
Ränder 22, 23 mit Zugträgern 12 ausgestattet sein. Ebenfalls möglich ist eine Aussparung
der seitlichen Ränder 22, 23 als Aufenthaltsort für die Zugträger 12. Insbesondere
bei relativ dicken Zugträgern im Verhältnis zur Stärke der seitlichen Ränder kann dies
angezeigt sein.
Das Bandmaterial hat vorzugsweise eine Breite von 120 mm. An Stelle eines einzelnen
Flachriemens kann dieser auch geteilt sein, so dass mehrere nebeneinander geführte
Teil-Riemen, etwa 3 Teilriemen mit je 40 mm Breite für die Herstellung des Kerns 10
verwendet werden. Es müssen dann auf dem Spuldom 14 auch die nebeneinander zu
liegen kommenden Teil-Riemen miteinander verschweißt werden. Die Herstellung mit
Teil-Riemen verhindert eventuelle Verwindungen und Wölbungen eines ohne Teilung
relativ breiten Riemens.
Ein zu einem Ring 29 gekrümmtes bzw. gewickeltes Bandmaterial zeigt Fig. 5. Freie Enden
30, 31 sind noch miteinander zu verbinden, vorzugsweise durch Schweißen oder
Kleben. Im einfachsten Fall bildet der Ring 29 den Kern 10. Dessen Erstreckung in
Axialrichtung ist dann abhängig von der Breite des verwendeten Bandmaterials 11, hier
vorzugsweise bis etwa 120 mm.
Zur Bildung längerer Kerne werden mehrere Ringe 29 in Axialrichtung nebeneinander
angeordnet und im Bereich von umlaufenden Stirnflächen 32, 33 miteinander verbunden.
Auch dies erfolgt vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben. Besonders geeignete
Schweißmethoden sind das Spiegelschweißen und das Ultraschall-Schweißen.
Für das Verbinden zweier Ringe 34, 35 werden diese vorzugsweise auf einen Dorn 36
aufgezogen, der - analog der Darstellung in Fig. 3 - motorisch angetrieben sein kann.
Vorteilhaft ist eine senkrechte Ausrichtung des Dorns 36. Der untere Ring 35 kommt
dann auf einem umlaufenden Absatz 37 des Dorns zu liegen.
Zum Verbinden der Ringe 34, 35 ist eine Selbstzentrierung derselben vorteilhaft. Diese
wird erzielt durch entsprechende Gestaltung der umlaufenden Stirnflächen 32, 33. Gemäß
Fig. 6 sind die Stirnflächen relativ zu einer Mittelachse 38 abgeschrägt. Sobald die
Ringe 34, 35 aneinander anliegen, sind diese zueinander zentriert ausgerichtet.
Fig. 7 zeigt eine Abwandung in der Gestaltung der umlaufenden Stirnflächen 32, 33 -
etwa analog Fig. 4. Die Stirnflächen sind gestuft ausgebildet. Die "aufnehmende" Stirnfläche
32 weist einen inneren umlaufenden Absatz 39 mit benachbarter Innenfläche 40
auf. Demgegenüber ist die "eintretende" Stirnfläche 33 mit einem äußeren umlaufenden
Absatz 41 und einer demgegenüber nach innen versetzten Außenfläche 42 versehen.
Bei dieser Gestaltung können die Ringe 34, 35 ineinandergesteckt und anschließend
dauerhaft miteinander verbunden werden. Gerade bei dieser Ausführung ist ein Dorn als
Zentrierhilfe entbehrlich.
Bezugszeichenliste:
- 10
- Kern
- 11
- Bandmaterial
- 12
- Zugträger
- 13
- Führungseinheit
- 14
- Spuldorn
- 15
- Welle
- 16
- Lager
- 17
- Wickelachse
- 18
- Schneidvorrichtung
- 19
- Wickel
- 20
- freies Ende
- 21
- Schweißeinheit
- 22
- seitlicher Rand
- 23
- seitlicher Rand
- 24
- mittlerer Bereich
- 25
- Absatz
- 26
- Absatz
- 27
- Stufenstirnfläche
- 28
- äußere Stirnfläche
- 29
- Ring
- 30
- freies Ende
- 31
- freies Ende
- 32
- umlaufende Stirnfläche
- 33
- umlaufende Stirnfläche
- 34
- Ring
- 35
- Ring
- 36
- Dorn
- 37
- Absatz
- 38
- Mittelachse
- 39
- innerer Absatz
- 40
- Innenfläche
- 41
- äußerer Absatz
- 42
- Außenfläche