EP1281796A1 - Fadenleitelement - Google Patents
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- EP1281796A1 EP1281796A1 EP02405545A EP02405545A EP1281796A1 EP 1281796 A1 EP1281796 A1 EP 1281796A1 EP 02405545 A EP02405545 A EP 02405545A EP 02405545 A EP02405545 A EP 02405545A EP 1281796 A1 EP1281796 A1 EP 1281796A1
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- shed
- lubricants
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- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D41/00—Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
- D03D41/005—Linear-shed multiphase looms
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H57/00—Guides for filamentary materials; Supports therefor
- B65H57/24—Guides for filamentary materials; Supports therefor with wear-resistant surfaces
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01H—SPINNING OR TWISTING
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- D01H13/04—Guides for slivers, rovings, or yarns; Smoothing dies
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01H—SPINNING OR TWISTING
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- D01H13/30—Moistening, sizing, oiling, waxing, colouring, or drying yarns or the like as incidental measures during spinning or twisting
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- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
Definitions
- the invention relates to a thread guide element and a method for Coating a surface of a thread guide according to the General term of the independent claim of the respective category.
- Thread guide elements Numerous components in textile machines that are in contact with threads, that are carried out at high speed are special loads exposed by frictional forces.
- Components of textile machinery in contact with guided threads stand and / or are intended to guide threads as Thread guide elements called.
- the term includes the following Fadens in addition to textile threads, consisting of different fabrics, such as for example wool, cotton or silk, also yarns or threads like e.g. Paper yarn, cellulose yarn or synthetic yarn made of Perlon, nylon, Dralon or other synthetic materials, as well as threads in the broadest sense, i.e. for example, wires made of glass, metal or other materials.
- Particularly large frictional forces occur in places where the Thread pressed onto the corresponding thread guide element with great force becomes.
- Thread guide elements which are entirely are made of ceramic materials.
- the disadvantage of such Thread guiding elements consists on the one hand in that in the manufacturing process considerable effort must be made to precisely meet the required adhering to geometrical error tolerances, on the other hand, show ceramics basically significantly worse than with metals Thermal conductivity properties, so that the frictional heat generated during operation only insufficiently dissipated.
- thread guide elements are also known which are made entirely of metal are made.
- the surfaces of such thread guide elements are then common hardened with special processes to wear the relatively soft Reduce metal body in operation.
- the precise is true to size Manufacturing such thread guide elements technically and economically guaranteed, however, the susceptibility to wear is in comparison with that from ceramic materials manufactured thread guide elements despite hardened Surfaces still significantly higher.
- hardened surfaces usually have a high resistance compared to the investment and / or storage of third-party components demonstrate. This means in particular that carried along by the thread or on lubricants and / or lubricants supplied in other ways are either at all not or only insufficiently on and / or in the surface of the Can attach thread guide.
- the object of the invention is therefore to provide an improved thread guide develop that the frictional forces between guided thread and Thread guiding element reduced to a minimum, thereby reducing the friction Wear of the thread guiding element is substantially prevented and thus the Lifespan is increased massively and moreover economically and can be made to size with the highest precision.
- the thread guide element according to the invention for guiding threads is thereby characterized in that a surface of the body of the thread guide at least in the area in which the thread is guided, with a Surface coating is provided, which is designed as a matrix Has structure for receiving lubricants and / or lubricants.
- Such a thin film of lubricants and / or lubricants between Thread and surface coating of the thread guide element leads to the fact that the friction between thread and thread guide element to a considerable extent is reduced.
- both the mechanical wear of Thread, thread guide element and system or contacting them Machine components reduced in operation, as well as the production of Frictional heat further reduced.
- the life of the thread guide and the system or machine components in contact with it is significantly increased and the tissue quality is significantly improved.
- the inevitable residual heat due to an incomplete vanishing friction coefficient for the friction between thread and Thread guiding element is due to the good thermal conductivity of the Thread guide element according to the invention reliably discharged.
- the inventive method for coating a Thread guide element produced on the surface of the body of the Thread guide element at least in the area in which the thread is guided becomes a surface coating that has a structure formed as a matrix for receiving lubricants and / or lubricants.
- the surfaces of thread guide elements can be in different ways are treated and are often wholly or partly with Surface layers, consisting of various materials, Mistake. These surface layers are preferably used in Range of chemically, thermally or mechanically stressed Make the workpiece and usually have the job of Susceptibility to wear due to mechanical loads or corrosion reduce and thus increase the life of the workpiece.
- the problem is the dimensional accuracy of the treated workpiece very often a central point as to the possible uses of different Coating techniques restricted or in the special case entirely can ban.
- the thickness of the layers applied is not uncommon due to the process outside tolerable tolerances, so that coated workpiece mechanically or chemically in complex processes must be reworked.
- the coating of metallic workpieces or workpieces made of plastic are suitable for the case that the dimensional accuracy of the workpiece with high precision must be guaranteed to process the workpiece itself during the Only slightly stress the coating process and moreover very thin surface layers with thicknesses in the range of a few Generate micrometers.
- a thread guide for guiding of threads in which a surface of the body of the Thread guide element at least in the area in which the thread is guided is provided with a surface coating one as a matrix trained structure for the absorption of lubricants and / or lubricants has a compartment holding element is described in the following, as in Row shed weaving machines is used, as well as a suitable one Process for producing a thin ceramic Surface coating specified.
- a thread guide can also in other forms, e.g. as a ring, eyelet, roll, comb, groove or on one other way to be carried out concretely.
- Fig. 1 shows a schematic representation of an inventive Shed holding element 1 for a row shed weaving machine.
- the one made of metal Manufactured body 3 of the compartment holding element 1 is completely or partially with a Ceramic surface layer 5 and is by the pin 6 in Web rotor anchored.
- the warp thread 8 is used for shed formation during operation the compartment holding element 1 perpendicular to the section line II - II along the direction I - I passed over the coated surface of the compartment holding element 1.
- the weft thread is guided through the weft insertion channel 2 perpendicular to the plane spanned by the section line II-II and the direction I-I .
- Fig. 2 shows the same compartment holding element 1 in section along the section line II - II, additional layers and a warp thread 8 are shown.
- Row shed weaving machines are multi-phase weaving machines, in which several weft threads shifted against each other in stages in rotating Weaving fans are entered, the weaving chain using a weaving rotor is performed, the continuous rotation of which is an essential component representing specialist training.
- the complete specialist training is done through the interaction of several functional elements.
- Compartment holding elements 1 the compartments arranged one behind the other. In doing so the warp threads 8 are positioned by a suitable device so that they when lifting by a compartment holding element 1 either form the high compartment or remain in the low position.
- this includes autismhaltelement 1 a body 3, which is delimited by an edge layer 4. It is known that the edge layers 4 of the compartment holding elements carbonitride to achieve a hardening of the surfaces and thus the Reduce wear from friction. A major disadvantage of the However, carbonitriding consists in the fact that the surface layers are treated in this way 4 generally a high resistance to deposition and / or Show storage of substances on and / or in the surface.
- Compartment holding element 1 with integrated weft insertion channel 2 consists of a body 3 made of metal, the one Has edge layer 4, which is made of the same material as the body 3 itself exists and at least one additional ceramic surface layer 5.
- the edge layer 4 of the metallic body 3 of the compartment holding element 1 is carbonitrided. Carbonitriding is a special type of Surface treatment of a metallic thread guide. there in a thermochemical process, the surface layers of the Thread guiding element enriched with carbon and nitrogen. On the Carbonitrided edge layer 4 of the compartment holding element 1 becomes a maximum layer 5, ten micrometers thick, consisting of a ceramic material applied by deposition from the gas phase.
- Titanium oxide is used for the coating material.
- the special advantages of sputtering over others Coating methods include the low one Deposition temperature and in the possibility of uniform thin Produce layers with controlled stoichiometry in the micrometer range can. Time-consuming reworking of the layers by mechanical or chemical process is not necessary.
- the points in the process of Sputtering applied ceramic surface formed as a matrix Structure that is suitable for the absorption of lubricants and / or lubricants is; so that the lubricants and / or lubricants in this matrix-like trained structure of the coated surface and / or can be stored.
- the warp thread 8 When processing the warp thread 8 in textile machines, the warp thread 8 generally not processed dry, but for various reasons impregnated with a mixture of different components, which besides other properties also certain lubrication and / or sliding properties having.
- the mixture of different components is usually referred to as sizing.
- the size is in the processing process from Warp thread 8 carried and can be at the points of contact between Warp thread 8 and compartment holding element 1 on the sputtered surface 5 of the Attach compartment holding element 1. It is not necessary that the thread carries the size to the compartment holding element 1. Rather, the size can also through special, possibly additional, devices on the surface of the compartment holding element 1 are applied.
- the measured coefficient of friction ⁇ show Values in the order of ⁇ ⁇ 0.20 - 0.30 and are characterized by strong fluctuations in the value of the coefficient of friction ⁇ depending from time. These fluctuations in the coefficient of friction ⁇ lead to corresponding fluctuations in the mechanical tension in the warp thread 8.
- 4 shows the results of analog measurements of the Friction coefficient ⁇ for glass 40, cotton 41 and polyester 42, which at Use of the inventive, coated with titanium oxide Compartmental element 1 were achieved. After a short time the falls The coefficient of friction ⁇ massively decreases to values in all threads examined are more than 30% lower than the uncoated Specialist elements, which on the training of the thin mentioned Sizing film 7 on the ceramic surface layer 5 of the Compartment holding element 1 is attributable (see Fig. 4).
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Abstract
Fadenleitelement zum Führen von Fäden, bei welchem eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Fadenleitelement sowie ein Verfahren zum
Beschichten einer Oberfläche eines Fadenleitelementes gemäss dem
Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.
Zahlreiche Komponenten in Textilmaschinen, die mit Fäden in Kontakt stehen,
die mit hoher Geschwindigkeit geführt werden, sind besonderen Belastungen
durch Reibungskräfte ausgesetzt. Im Rahmen dieser Anmeldung werden
Komponenten von Textilmaschinen, die in Kontakt mit geführten Fäden
stehen und / oder zur Führung von Fäden bestimmt sind, als
Fadenleitelemente bezeichnet. Dabei umfasst im folgenden der Begriff des
Fadens neben Textilfäden, bestehend aus verschiedenen Stoffen, wie
beispielsweise Wolle, Baumwolle oder Seide, auch Garne oder Zwirne wie
z.B. Papiergarne, Zellstoffgarne oder synthetische Garne aus Perlon, Nylon,
Dralon oder anderen synthetischen Stoffen, sowie Fäden im weitesten Sinne,
d.h. beispielsweise auch Drähte aus Glas, Metall oder anderen Materialien.
Besonders grosse Reibungskräfte treten an solchen Stellen auf, an denen der
Faden an das entsprechende Fadenleitelement mit grosser Kraft angepresst
wird. Wird dabei der Faden zusätzlich mit hoher Geschwindigkeit geführt,
kann dies aufgrund von Reibungsverlusten die Freisetzung erheblicher
Wärmemengen zur Folge haben. Die negativen Auswirkungen der
beschriebenen Reibungseffekte gewinnen insbesondere dann dramatisch an
Bedeutung, wenn eine sehr grosse Zahl von Fadenleitelementen auf engsten
Raum miteinander in thermischem Kontakt stehen. Das führt insgesamt zu
nicht vertretbaren Temperaturerhöhungen sowohl des Fadens selbst, als auch
des Fadenleitelementes und mit diesem in Kontakt stehenden System- oder
Maschinenkomponenten. Eine entsprechende Temperaturerhöhung kann im
Zusammenspiel mit damit einhergehenden Temperaturgradienten im Material
zu Verformungen von Fadenleitelement und / oder anderer beteiligter Systemoder
Maschinenkomponenten führen und in manchen Fällen auch durch
direkte oder indirekte Auswirkungen der verschiedenen
Reibungsmechanismen die Beschädigung des geführten Fadens zur Folge
haben. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass das in der Regel
aggressive Scheuerverhalten des Fadens im Zusammenspiel mit den
diskutierten Reibungseffekten schnell zu einer massiven mechanischen
Abnutzung des Fadenleitelementes führt. Die beschriebenen Effekte führen
dann in vielen Fällen letztlich zu einer Verminderung der Qualität des
Endproduktes und zu einem vorzeitigen Verschleiss der beteiligten
Komponenten.
Um den durch Reibungsmechanismen hervorgerufenen Verschleiss zu
reduzieren, sind Ausführungen von Fadenleitelementen bekannt, die gänzlich
aus keramischen Materialien gefertigt sind. Der Nachteil solcher
Fadenleitelemente besteht einerseits darin, dass im Herstellungsprozess ein
erheblicher Aufwand betrieben werden muss, um präzise die geforderten
geometrischen Fehlertoleranzen einzuhalten, andererseits zeigen Keramiken
grundsätzlich im Vergleich mit Metallen deutlich schlechtere
Wärmeleiteigenschaften, so dass die im Betrieb erzeugte Reibungswärme nur
ungenügend abgeführt werden kann.
Andererseits sind auch Fadenleitelemente bekannt, die vollständig aus Metall
gefertigt sind. Die Oberflächen solcher Fadenleitelemente werden dann häufig
mit speziellen Verfahren gehärtet um die Abnutzung des relativ weichen
Metallkörpers im Betrieb zu reduzieren. Zwar ist die präzise masshaltige
Fertigung solcher Fadenleitelemente technisch und wirtschaftlich
gewährleistet, jedoch ist die Verschleissanfälligkeit im Vergleich mit den aus
keramischen Werkstoffen gefertigten Fadenleitelementen trotz gehärteter
Oberflächen immer noch signifikant höher. Darüber hinaus ist bekannt, dass
solche gehärteten Oberflächen in der Regel einen hohen Widerstand
gegenüber dem Anlagern und / oder Einlagern von Fremdkomponenten
zeigen. Das heisst insbesondere, dass vom Faden mitgeführte oder auf
anderem Wege zugeführte Gleit- und / oder Schmiermittel sich entweder gar
nicht oder nur ungenügend an und / oder in der Oberfläche des
Fadenleitelementes anlagern können. Dabei sind gerade diese Effekte häufig
erwünscht, weil dadurch die Möglichkeit zur Ausbildung eines zusätzlichen
Gleit- und / oder Schmierfilms zwischen Faden und Oberfläche des
Fadenleitelementes besteht, der die relevanten Reibungskoeffizienten
zusätzlich reduzieren und damit sowohl die Erzeugung von Reibungswärme
als auch den mechanischen Verschleiss von Faden und Systemkomponenten
durch Reibung drastisch herabsetzen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Fadenleitelement zu
entwickeln, das die Reibungskräfte zwischen geführtem Faden und
Fadenleitelement auf ein Minimum reduziert, wodurch die reibungsbedingte
Abnutzung des Fadenleitelementes im wesentlichen verhindert und damit die
Lebensdauer massiv erhöht wird und das darüber hinaus wirtschaftlich und
mit höchster Präzision masshaltig gefertigt werden kann.
Die diese Aufgaben in verfahrenstechnischer und apparativer Hinsicht
lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des
unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders
vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Das erfindungsgemässe Fadenleitelement zum Führen von Fäden ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers des Fadenleitelementes
wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt wird, mit einer
Oberflächenbeschichtung versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete
Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
Ein derartiger dünner Film aus Schmier- und / oder Gleitmitteln zwischen
Faden und Oberflächenbeschichtung des Fadenleitelementes führt dazu, dass
die Reibung zwischen Faden und Fadenleitelement in erheblichem Masse
vermindert wird. Dadurch wird sowohl der mechanische Verschleiss von
Faden, Fadenleitelement und mit diesen in Kontakt stehenden System- oder
Maschinenkomponenten im Betrieb herabgesetzt, als auch die Produktion von
Reibungswärme weiter reduziert. Die Lebensdauer des Fadenleitelementes
und der mit ihm in Kontakt stehenden System- oder Maschinenkomponenten
wird dadurch signifikant erhöht und die Gewebequalität deutlich verbessert.
Die unvermeidlich entstehende Restwärme aufgrund eines nicht vollständig
verschwindenden Reibungskoeffizienten für die Reibung zwischen Faden und
Fadenleitelement wird aufgrund der guten Wärmeleiteigenschaften des
erfindungsgemässen Fadenleitelementes zuverlässig abgeführt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Beschichten eines
Fadenleitelementes erzeugt auf der Oberfläche des Körpers des
Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt
wird eine Oberflächenbeschichtung, die eine als Matrix ausgebildete Struktur
zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
Die Oberflächen von Fadenleitelementen können auf unterschiedliche Weise
behandelt werden und sind häufig ganz oder teilweise mit
Oberflächenschichten, bestehend aus den verschiedensten Materialien,
versehen. Diese Oberflächenschichten finden bevorzugt Verwendung im
Bereich von chemisch, thermisch oder mechanisch stark beanspruchten
Stellen des Werkstückes und haben in der Regel die Aufgabe, die
Verschleissanfälligkeit durch mechanische Belastungen oder Korrosion zu
vermindern und damit die Lebensdauer des Werkstückes zu erhöhen.
Es sind eine ganze Reihe verschiedener Verfahren zum Aufbringen von
Oberflächenschichten bekannt, die auf ganz unterschiedlichen Prinzipien
beruhen können. So sind beispielsweise Verfahren zum Oberflächen-Legieren
eines Basis-Metalls mittels Hochenergiestrahlen wie Laser- oder
Elektronenstrahlen wohlbekannt, wobei die aufgeschmolzene Oberfläche des
Basis-Metalls mit dem Legiermetall legiert wird. Auch das Aufbringen von
zusätzlichen neuen Oberflächenschichten zum Beispiel mittels thermischer
Spritzverfahren, durch Plasmaspritzen oder elektrodenlose Tauchverfahren
sind bekannte Techniken.
Dabei ist die Problematik der Masshaltigkeit des behandelten Werkstückes
sehr häufig ein zentraler Punkt, was die Einsatzmöglichkeiten verschiedener
Beschichtungstechniken einschränkt oder im speziellen Fall gänzlich
verbieten kann. Nicht selten ist die Dicke der aufgebrachten Schichten
verfahrensbedingt ausserhalb vertretbarer Toleranzen, so dass das
beschichtete Werkstück mechanisch oder chemisch in aufwendigen Verfahren
nachbearbeitet werden muss. Insbesondere für die Beschichtung von
metallischen Werkstücken oder Werkstücken aus Kunststoff bieten sich für
den Fall, dass die Masshaltigkeit des Werkstückes mit hoher Präzision
gewährleistet sein muss, Verfahren an, die das Werkstück selbst während des
Beschichtungsvorganges thermisch nur wenig belasten und darüber hinaus
sehr dünne Oberflächenschichten mit Dicken im Bereich von wenigen
Mikrometern erzeugen.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fadenleitelementes zum Führen
von Fäden, bei welchem eine Oberfläche des Körpers des
Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt
wird, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die eine als Matrix
ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln
aufweist, wird im folgenden ein Fachhalteelement beschrieben, wie es in
Reihenfachwebmaschinen zum Einsatz kommt, sowie ein geeignetes
Verfahren zur Erzeugung einer dünnen keramischen
Oberflächenbeschichtung angegeben. Dabei kann ein Fadenleitelement auch
in anderen Formen, z.B. als Ring, Oese, Rolle, Kamm, Nut oder auf eine
andere Weise konkret ausgeführt sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematische Darstellung eines Fachhalteelementes mit integriertem Schusseintragskanal für den Einsatz im Webrotor einer Reihenfachwebmaschine,
- Fig. 2
- Schnitt durch einen Teil eines oberflächenbeschichteten Fachhalteelementes nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II,
- Fig. 3
- Reibungskoeffizient µ in Abhängigkeit von der Zeit für geschlichtete Fäden bestehend aus verschiedenen Materialien bei Einsatz von herkömmlichen unbeschichteten Fachhalteelementen,
- Fig. 4
- wie Figur. 3, aber für erfindungsgemässe Fachhalteelemente.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemässes
Fachhalteelement 1 für eine Reihenfachwebmaschine. Der aus einem Metall
gefertigte Körper 3 des Fachhalteelementes 1 ist ganz oder teilweise mit einer
keramischen Oberflächenschicht 5 versehen und wird durch die Zapfen 6 im
Webrotor verankert. Zur Fachbildung wird im Betrieb der Kettfaden 8 durch
das Fachhalteelement 1 senkrecht zur Schnittlinie II - II entlang der Richtung
I - I über die beschichtete Oberfläche des Fachhalteelementes 1 geführt.
Durch den Schusseintragskanal 2 wird senkrecht zu der von der Schnittlinie II
- II und der Richtung I - I aufgespannten Ebene der Schussfaden geführt.
Fig. 2 zeigt das gleiche Fachhalteelement 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie
II - II, wobei zusätzliche Schichten, sowie ein Kettfaden 8 dargestellt sind.
Reihenfachwebmaschinen sind Mehrphasenwebmaschinen, bei welchen
mehrere gegeneinander in Stufen verschobene Schussfäden in rotierende
Webfächer eingetragen werden, wobei die Webkette über einen Webrotor
geführt wird, dessen kontinuierliche Rotation einen wesentlichen Bestandteil
der Fachbildung darstellt. Dabei geschieht die komplette Fachbildung durch
das Zusammenspiel mehrerer Funktionselemente. Auf dem Rotor selbst sind
das im wesentlichen die Fachhalteelemente 1 mit integriertem
Schusseintragskanal 2 sowie die Anschlagkämme. Bis zu insgesamt 10.000
der Fachhalteelemente 1 sind kammartig in axialer Richtung in mehreren
Reihen auf der Oberfläche entlang des Umfangs des Webrotors angeordnet.
Im Zusammenwirken von Rotorkrümmung und Rotorbewegung öffnen die
Fachhalteelemente 1 die hintereinander angeordneten Fächer. Dabei werden
die Kettfäden 8 durch eine geeignete Vorrichtung so positioniert, dass sie
beim Anheben durch ein Fachhalteelement 1 entweder das Hochfach bilden
oder in der Tieffachposition verbleiben.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das
Fachhaltelement 1 einen Körper 3, der von einer Randschicht 4 begrenzt wird.
Es ist bekannt, dass die Randschichten 4 der Fachhaltelemente carbonitriert
werden, um eine Härtung der Oberflächen zu erzielen und damit die
Abnutzung durch Reibung zu reduzieren. Ein wesentlicher Nachteil des
Carbonitrierens besteht jedoch darin, dass derartig behandelte Randschichten
4 im allgemeinen einen hohen Widerstand gegen die Anlagerung und / oder
Einlagerung von Stoffen an und / oder in die Oberfläche zeigen.
Beim Einsatz der bekannten Fachhalteelemente in Reihenfachwebmaschinen
treten erhebliche Reibungskräfte an den Kontaktstellen zwischen Kettfaden 8
und Fachhalteelement auf, deren Stärke in Abhängigkeit von der Zeit
zusätzlich grosse Fluktuationen aufzeigt, was sich unter anderem im
zeitabhängigen Verhalten des zugehörigen Reibungskoeffizienten
widerspiegelt (siehe Fig. 3). Bedingt durch die hohe Rotationsfrequenz des
Webrotors und die Kräfte, mit denen der Kettfaden 8 an das
Fachhalteelement, insbesondere beim Aufbau des Fachs, angepresst wird,
werden durch die auftretenden Reibungskräfte zwischen Kettfaden 8 und der
Oberfläche des Fachhalteelementes beträchtliche Wärmemengen erzeugt.
Dadurch, dass auf einem einzigen Webrotor insgesamt bis zu 10.000
Fachhalteelemente montiert sind, die über den Webrotor zudem in gutem
thermischen Kontakt miteinander stehen, gewinnen die negativen
Auswirkungen der beschriebenen Reibungseffekte zusätzlich dramatisch an
Bedeutung. Die mit der Wärmeerzeugung einhergehende
Temperaturerhöhung kann unter anderem zu einer Deformation des
Webrotors und zur Beschädigung des Kettfadens 8 durch diverse
Reibungsmechanismen führen. Das trifft insbesondere auf Glasfäden zu, so
dass die Herstellung von qualitativ hochwertigem Glasgewebe mit den bisher
im Einsatz befindlichen Fachhalteelementen nicht möglich ist. Als
Konsequenz ergibt sich, dass die Webgeschwindigkeit von
Reihenfachwebmaschinen in erster Linie durch die Reibung zwischen
Kettfaden 8 und Fachhalteelement begrenzt wird.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Fachhalteelementes 1 mit integriertem Schusseintragskanal 2 nach Fig. 1 und
Fig. 2 besteht aus einem aus Metall gefertigten Körper 3, der eine
Randschicht 4 aufweist, die aus dem gleichen Material wie der Körper 3 selbst
besteht und mindestens einer zusätzlichen keramischen Oberflächenschicht
5. Die Randschicht 4 des metallischen Körpers 3 des Fachhalteelementes 1
ist carbonitriert. Unter Carbonitrieren versteht man eine spezielle Art der
Oberflächenbehandlung eines metallischen Fadenleitelementes. Dabei
werden in einem thermochemischen Verfahren die Oberflächenschichten des
Fadenleitelementes mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert. Auf die
carbonitrierte Randschicht 4 des Fachhalteelementes 1 wird eine höchstens
zehn Mikrometer dicke Schicht 5, bestehend aus einem keramischen Material
durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebracht. Bevorzugt wird zur
Beschichtung als spezielles Verfahren, die Methode des Sputterns
angewendet, die im folgenden erläutert wird. Als bevorzugtes
Beschichtungsmaterial kommt Titanoxid zum Einsatz. Zur Beschichtung der
Randschichten 4 des Fachhaltelementes 1 wird hoch reines Titan in einer
Vakuum Kammer unter Anwesenheit von Sauerstoff aus einem Titan-Target
herausgelöst. Der Sauerstoff wird in einer chemischen Reaktion vom Titan
aufgenommen, wobei die Stöchiometrie der entstehenden Titanoxid-Verbindungen
durch den Partialdruck des Sauerstoffes bestimmt wird. Die so
entstandenen Titanoxid-Verbindungen lagern sich dann auf der Randschicht 4
des Fachhalteelementes 1, die sich gemeinsam mit dem Titan-Target
ebenfalls in der Vakuum Kammer befinden, an und bilden in Abhängigkeit von
der Reaktionsdauer eine Oberflächenschicht 5 bestimmter gleichmässiger
Dicke aus. Die besonderen Vorzüge des Sputterns gegenüber anderen
Beschichtungsmethoden liegen unter anderem in der niedrigen
Abscheidungstemperatur und in der Möglichkeit, gleichmässige dünne
Schichten mit kontrollierter Stöchiometrie im Mikrometerbereich herstellen zu
können. Aufwendiges Nachbearbeiten der Schichten durch mechanische oder
chemische Verfahren ist nicht notwendig. Dabei weist die beim Vorgang des
Sputterns aufgebrachte keramische Oberfläche eine als Matrix ausgebildete
Struktur auf, die zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln geeignet
ist; so dass-die Schmier- / und oder Gleitmittel in diese matrixartig
ausgebildete Struktur der beschichteten Oberfläche angelagert und / oder
eingelagert werden können.
Bei der Verarbeitung des Kettfadens 8 in Textilmaschinen wird der Kettfaden
8 in aller Regel nicht trocken verarbeitet, sondern aus verschiedenen Gründen
mit einem Gemisch aus verschiedenen Komponenten getränkt, das neben
anderen Eigenschaften auch gewisse Schmier und / oder Gleiteigenschaften
aufweist. Das Gemisch aus verschiedenen Komponenten wird üblicherweise
als Schlichte bezeichnet. Die Schlichte wird im Verarbeitungsprozess vom
Kettfaden 8 mitgeführt und kann sich an den Berührungsstellen zwischen
Kettfaden 8 und Fachhalteelement 1 an der aufgesputterten Oberfläche 5 des
Fachhalteelementes 1 anlagern. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Faden
die Schlichte zum Fachhalteelement 1 mitführt. Vielmehr kann die Schlichte
auch durch spezielle, eventuell zusätzliche, Vorrichtungen auf die Oberfläche
des Fachhalteelementes 1 aufgebracht werden. Im Betrieb bildet sich nach
einer kurzen Anlaufzeit ein dünner stabiler Film 7 aus Schlichte zwischen der
beschichteten Oberfläche 5 des Fachhalteelementes 1 und dem mit Schlichte
getränkten Kettfaden 8 aus. Im Zusammenspiel mit der relativ hohen
Luftfeuchtigkeit von ca. 70% - 80%, wie sie in der Umgebung des Webrotors
einer Reihenfachwebmaschine typischerweise eingestellt wird, führt der
dünne Schlichte-Film 7 zu einer bedeutenden Absenkung des
Reibungskoeffizienten µ. In Fig. 3 ist die zeitliche Entwicklung der
Reibungskoeffizienten µ dargestellt, wie sie für geschlichtete Fäden 8
unterschiedlicher Materialien beim Einsatz der herkömmlichen
unbeschichteten Fachhalteelemente gemessen wurden. Beispielhaft werden
in Fig. 3 die entsprechenden Messkurven für Fäden aus Glas 30, Baumwolle
31 und Polyester 32 gezeigt. Die gemessenen Reibungskoeffizienten µ zeigen
Werte in einer Grössenordnung von µ ≈ 0.20 - 0.30 und zeichnen sich durch
starke Fluktuationen des Wertes des Reibungskoeffizienten µ in Abhängigkeit
von der Zeit aus. Diese Fluktuationen des Reibungskoeffizienten µ führen zu
entsprechenden Fluktuationen der mechanischen Spannung im Kettfaden 8.
Fig. 4 zeigt dagegen die Ergebnisse analoger Messungen des
Reibungskoeffizienten µ für Glas 40, Baumwolle 41 und Polyester 42, die bei
Verwendung des erfindungsgemässen, mit Titanoxid beschichteten
Fachhalteelementes 1 erzielt wurden. Bereits nach kurzer Zeit fällt der
Reibungskoeffizient µ bei allen untersuchten Fäden massiv auf Werte ab, die
um mehr als 30% niedriger liegen, als bei den unbeschichteten
Fachhalteelmenten, was auf die Ausbildung des erwähnten dünnen
Schlichtefilms 7 auf der keramischen Oberflächenschicht 5 des
Fachhalteelementes 1 zurückzuführen ist (siehe Fig. 4). Darüber hinaus bleibt
der Wert des Reibungskoeffizienten µ im zeitlichen Verlauf deutlich stabiler,
das heisst, die Fluktuationen der mechanischen Spannungen im Kettfaden 8
werden in erheblichem Masse reduziert und damit der Kettfaden 8 wesentlich
schonender verarbeitet. Durch die Herabsetzung der Reibungskräfte und die
damit einher gehende deutlich verringerte Wärmeproduktion wird auch die
Auswahl der Materialien, die als Substratmaterial für den Körper des
erfindungsgemässen Fachhaltelementes 1 in Frage kommen, deutlich
verbreitert. So können neben metallischen oder keramischen
Substratmaterialen durchaus auch Kunststoffe wie Polyetheretherketon
(PEEK), Polyamid (PA) oder verschiedene gefüllte Kunststoffe (Composits) in
Betracht kommen. Letztlich führt die-massive Herabsetzung der
Reibungskräfte zwischen Kettfaden 8 und Fadenleitelement 1 dazu, dass der
für den Antrieb des Webrotors eingesetzte elektrische Antrieb eine geringere
Leistungsaufnahme zeigt, was somit zur Einsparung von elektrischer Energie
führt.
Claims (10)
- Fadenleitelement zum Führen von Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
- Fadenleitelement nach Anspruch 1, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) aus Keramik, die eine Dicke von weniger als zehn Mikrometern aufweist.
- Fadenleitelement nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Körper (3) aus Metall, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 20 W·m-1·K-1 besitzt oder mit einem Körper (3) aus Kunststoff, wie zum Beispiel Polyehteretherketon (PEEK), Polyamid (PA) oder mit einem Körper (3) aus einem gefüllten Kunststoff (Composit).
- Fadenleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Fachhalteelement (1) für einen Webrotor einer Reihenfachwebmaschine.
- Webrotor für eine Reihenfachwebmaschine mit Fachhalteelement (1 ) nach Anspruch 4.
- Reihenfachwebmaschine mit einem Webrotor nach Anspruch 5.
- Verfahren zum Beschichten eines Fadenleitelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
- Verfahren zum Beschichten von Oberflächen von Fadenleitelementen nach Anspruch 7 mittels Abscheidung aus der Gasphase durch Sputtern.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei für die Oberflächenbeschichtung (5) eine Keramik, die vorzugsweise Titanoxid umfasst, verwendet wird.
- Fachhalteelement (1) für Rotoren in Reihenfachwebmaschinen mit einer nach einem Verfahren nach Anspruch 7 bis 9 erzeugten Oberflächenbeschichtung (5), die eine Dicke von weniger als zehn Mikrometern besitzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP02405545A EP1281796A1 (de) | 2001-07-26 | 2002-06-28 | Fadenleitelement |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP01810738 | 2001-07-26 | ||
EP01810738 | 2001-07-26 | ||
EP02405545A EP1281796A1 (de) | 2001-07-26 | 2002-06-28 | Fadenleitelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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EP1281796A1 true EP1281796A1 (de) | 2003-02-05 |
Family
ID=26077408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP02405545A Withdrawn EP1281796A1 (de) | 2001-07-26 | 2002-06-28 | Fadenleitelement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1281796A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10331503A1 (de) * | 2003-07-10 | 2005-02-10 | Maschinenfabrik Rieter Ag | Fadenleitelement zum Führen von Fäden |
Citations (5)
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2002
- 2002-06-28 EP EP02405545A patent/EP1281796A1/de not_active Withdrawn
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