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Die Erfindung betrifft eine Auflösewalze zur Vereinzelung von Fasern eines zugeführten Faserbandes bei einer Spinnmaschine, insbesondere einer Offenend-Spinnmaschine.
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Auflösewalzen sind seit langem in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und beschrieben. Solche Auflösewalzen dienen dazu, in Rotation ein in Spinnkannen abgelegtes und eine Arbeitsstelle der Spinnmaschine zugeführtes bzw. vorgelegtes Faserband in Einzelfasern aufzulösen. Die Einzelfasern werden anschließend von der Auflösewalze durch einen Faserleitkanal einer Spinneinheit der Spinnmaschine zugeführt und zu einem Faden gesponnen. Bei der Spinnmaschine kann es sich bspw. um eine Luftspinn- oder Rotorspinnmaschine handeln.
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Die Auflösewalzen umfassen eine oder mehrere Zahngarnituren jeweils mit einer Vielzahl von wenigstens in Reihe angeordneten Zähnen, welche in ihrer Gesamtheit eine in Umfangsrichtung der Auflösewalze spiralförmig verlaufende Zahnanordnung ausmachen können. Die Zähne werden zumeist mittels Drehen, Schleifen oder Fräsen gleichartig ausgebildet, wie beispielhaft in den Dokumenten
DE 102 24 188 A1 ,
DE 37 30 297 A1 und
WO 2007/090501 A1 offenbart.
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Die Zähne solch hergestellter Auflösewalzen sind jedoch verfahrensbedingt in der Formgebung der möglichen Zahnformen beschränkt. Zudem werden mit einer Auflösewalze, dessen Zähne bspw. mittels eines üblichen automatisierten Schleifverfahrens aus einem Solidring ausgebildet werden, herkömmlicherweise nur eine Zahnform bereitgestellt. Dabei sind für unterschiedliche Auflösewalzen, die sich durch ihre Zahnform untereinander unterscheiden, ferner unterschiedliche Schleifscheiben vorzusehen. Die Zahnform ist allerdings maßgeblich für das Auflöse- und Transportverhalten einer Auflösewalze.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Auflösewalze bereitgestellt werden, welche Zahngarnituren aufweisen kann, dessen Zähne eine Zahnform haben, die mittels eines zerspanenden Fertigungsverfahren wie Drehen, Fräsen oder Schleifen ohne Weiteres nicht herstellbar sind.
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Dazu wird mit der vorliegenden Erfindung eine Auflösewalze vorgeschlagen, welche wenigstens eine Zahngarnitur mit einer Vielzahl von wenigstens in Reihe angeordneten Zähnen aufweist, wobei wenigstens ein Zahn aus der Vielzahl von Zähnen eine durch Drahterodieren ausgebildete Zahnform aufweist. Drahterodieren ist bekanntermaßen ein elektrothermisches Trennverfahren, bei welchem die materialabtragende Wirkung elektrischer Entladungen zwischen zwei Elektroden, ausgebildet durch das Werkstück und einem Draht, ausgenutzt wird. Im Gegensatz zu den zerspanenden Fertigungsverfahren wie das Drehen, Schleifen und Fräsen erfolgt beim Drahterodieren kein mechanischer Materialabtrag.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, einer größeren Auswahl an Zahnformen für Auflösewalzen bereitstellen zu können, welche dadurch einfacher an die Eigenschaften des Faserbands in optimaler Weise angepasst werden können, da mit dem elektrothermischen Trennverfahren im Vergleich zu den mechanisch Material abtragenden Verfahren eine genauere Geometriekomplexität, Linearität, Oberflächenqualität sowie die Ausbildbarkeit kleinster Eckradien einhergeht, wodurch sich eine Auflösewalze mit einem verbesserten Auflöse- und Transportverhalten erreichen lässt. Dies kann sich zudem positiv auf die Garnwerte des zu spinnenden Fadens auswirken, wodurch ferner eine verbesserte Garnqualität erreichbar ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zahnform eine Formgebung aufweisen, die unterschiedlich zu mittels Drehen, Fräsen oder Schleifen ausbildbaren Zahnformen ist. Beispielsweise kann die Zahnform einen Hinterschnitt aufweisen, der weiter bevorzugt an einem Zahnrücken und/oder im Bereich eines Zahngrunds des Zahnes ausgebildet ist. Insbesondere kann der am Zahnrücken ausgebildete Hinterschnitt ein positiver Hinterschnitt sein, der durch einen Vorsprung wie bspw. eine Auswölbung gekennzeichnet ist. Ein solch hervorstehender Hinterschnitt wird im Allgemeinen auch als positiver Hinterschnitt bezeichnet. Dahingegen kann beispielsweise ein im Bereich des Zahngrunds ausgebildeter Hinterschnitt ein negativer Hinterschnitt sein, der durch eine Aussparung oder Auskehlung bzw. durch eine Verjüngung der Zahnform im Bereich des Zahngrunds gekennzeichnet ist. Ein solch positiver und negativer Hinterschnitt können weiterhin bevorzugt ineinander übergehend mit dem Zahn ausgebildet sein bzw. werden. Solch beispielhaft beschriebene Hinterschnitte führen insbesondere zu einem verbesserten Auflöseverhalten der Auflösewalze.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zahnform unterschiedlich zu wenigstens einer, insbesondere mittels Drahterodieren hergestellten, Zahnform eines anderen Zahns aus der Vielzahl von Zähnen sein. Weiter bevorzugt sind der wenigstens eine Zahn und der andere Zahn benachbart zueinander angeordnet. Unter benachbart ist in diesem Zusammenhang die Anordnung der beiden Zähne ohne einen weiteren dazwischen angeordneten Zahn zu verstehen. Die benachbarte Anordnung kann bevorzugt entlang der in Reihe angeordneten Zähne oder in einer Richtung quer dazu sein. Die Reihenanordnung der Zähne kann abhängig von der Ausgestaltung der die Zähne tragenden Zahngarnitur vorzugsweise in Umfangsrichtung der Auflösewalze oder in einer Richtung quer dazu sein. Dadurch kann im Vergleich zu bisher erhältlichen herkömmlichen Auflösewalzen eine Auflösewalze mit Zähnen unterschiedlichster Zahnformen auf einer einzigen Umfangsfläche bereitgestellt werden, welches sich abhängig von der Faserart des aufzulösenden Faserbands positiv auf das Auflöse- und/oder Transportverhalten der Auflösewalze auswirken kann.
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Die Ausbildung der Zahnformen der Zähne kann verfahrensabhängig bedarfsgerecht vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Zahnform sämtlicher Zähne oder nur ausgewählter Zähne der Auflösewalze mittels Drahterodieren ausgebildet sein, während beim Letzteren die Zahnform der übrigen Zähne beispielhaft durch ein zerspanendes Fertigungsverfahren wie bspw. Drehen, Fräsen oder Schleifen ausgebildet sein können. Bevorzugter Weise wird bei einer zur Ausbildung einer Auflösewalze vorgesehenen Zahngarnitur mit mittels wenigstens zwei unterschiedlicher Verfahren auszubildenden Zahnformen zunächst das zerspanende Fertigungsverfahren und im Anschluss das elektrothermische Trennverfahren, also das Drahterodieren angewandt, wodurch die Auflösewalze bzw. die entsprechende Zahngarnitur aufwandsreduzierter und teils auch kostengünstiger herstellbar ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren und Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Patentansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Rotorspinnvorrichtung;
- 2 eine schematische Seitenansicht eines Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur einer herkömmlichen Auflösewalze;
- 3 eine schematische Seitenansicht eines Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur einer Auflösewalze nach einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Seitenansicht eines Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur einer Auflösewalze nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Seitenansicht eines Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur einer Auflösewalze nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 6 ein schematischer Verfahrensablauf zum Herstellen einer mit den mit den 3 bis 5 gezeigten Auflösewalze nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Rotorspinnvorrichtung 1. Derartige Rotorspinnvorrichtungen 1 verfügen, wie bekannt, jeweils über ein Rotorgehäuse 2, in dem die Spinntasse eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft.
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Der Spinnrotor 3 ist dabei beispielsweise mit seinem Rotorschaft 4 in Lagerzwickeln einer so genannten Stützscheibenlagerung 5 abgestützt und wird durch einen maschinenlangen Tangentialriemen 6, der durch eine Andrückrolle 7 beaufschlagt wird, reibschlüssig angetrieben. Die axiale Fixierung des Rotorschaftes 4 erfolgt beispielsweise durch ein permanentmagnetisches Axiallager 18.
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Das nach vorne hin an sich offene Rotorgehäuse 2 ist während des Spinnbetriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen, in das eine Kanalplatte eingelassen ist, die mit einer umlaufenden Lippendichtung 9 am Rotorgehäuse 2 anliegt.
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Das Rotorgehäuse 2 ist außerdem über eine entsprechende Unterdruckleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen, die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen Spinnunterdruck erzeugt.
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In einer Aufnahme der (nicht näher dargestellten) Kanalplatte ist auswechselbar ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der den Mündungsbereich eines Faserleitkanals 14 sowie eine erfindungsgemäße Fadenabzugsdüse 13 aufweist, an die sich ein Fadenabzugsröhrchen 15 anschließt.
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Des Weiteren ist in das Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert ist, eine Faderbandauflöseeinrichtung integriert.
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Mit anderen Worten weist das Deckelelement 8 ein Auflösewalzengehäuse 17 sowie rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 30 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.
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Die Auflösewalze 30 wird dabei über einen umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24, der einen Wirtel 23 der Auflösewalze 30 beaufschlagt, angetrieben, während der Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine maschinenlange Antriebswelle 25 erfolgt.
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines schematischen Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur 32 einer herkömmlichen Auflösewalze 30, wie diese bspw. in der mit 1 gezeigten Rotorspinnvorrichtung 1 zur Anwendung gelangt. Die Zahngarnitur 32 weist eine Vielzahl von wenigstens in Reihe angeordneten Zähnen 34 auf. Die Vielzahl von Zähne 34 sind allesamt mittels eines zerspanenden Fertigungsverfahren ausgebildet und weisen eine zueinander identische Zahnform unter Einbezug fertigungsbedingter Toleranzen auf. Im Einzelnen weist jeder Zahn 34 eine ausgehend von einem unter einem definierten Radius ausgebildeten vorderen Zahngrund 36 geradlinig verlaufende Zahnbrust 38 mit einer daran angrenzenden annähernd geradlinigen Zahnspitze 40 und einer davon zu einem unter einem definierten Radius ausgebildeten hinteren Zahngrund 44 geradlinig wegführenden Zahnrücken 42 auf. Dabei bildet der einem Zahn 32 zugeordnete hintere Zahngrund 44 gleichzeitig einen vorderen Zahngrund 36 für einen unmittelbar nachfolgenden Zahn 34 aus.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines schematischen Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur 32 einer Auflösewalze 30 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie diese bspw. in der mit 1 gezeigten Rotorspinnvorrichtung 1 zur Anwendung gelangen kann. Im Unterschied zur 1 umfasst die Zahngarnitur 32 im dargestellten Ringsegmentausschnitt zwei aufeinanderfolgend angeordnete Zähne 34a, 34b mit zueinander unterschiedlicher Zahnform. Der in der 3 dargestellte mittlere Zahn 34a ist im Vergleich zu den in der 3 dargestellten benachbart angeordneten Zähnen 34b im Besonderen in Bezug auf die Zahnbrust 38, die Zahnspitze 40 als auch den Zahnrücken 44 unterschiedlich ausgebildet. So schließt die Zahnbrust 38 des mittleren Zahnes 34a mit einer Mittensenkrechten MS der Auflösewalze 30 einen kleineren Winkel ein als die jeweilige Zahnbrust 38 der beiden anderen Zähne 34b. Weiterhin ist die Zahnspitze 40 des mittleren Zahnes 34a kürzer als die Zahnspitze 40 der beiden anderen Zähne 34b ausgebildet und verläuft zudem quer zu einer Verlaufsrichtung der benachbarten Zahnspitzen 40. Des Weiteren ist der Zahnrücken 42 des mittleren Zahnes 34a länger ausgebildet als der jeweilige Zahnrücken 42 der beiden benachbarten Zähne 34b.
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Der mittlere Zahn 34a ist beispielhaft durch ein elektrothermisches Trennverfahren wie Drahterodieren ausgebildet worden, wohingegen die beiden benachbarten Zähne 34b im Vorwege durch ein zerspanendes Fertigungsverfahren wie bspw. Drehen, Schleifen oder Fräsen ausgeformt worden sind. Alternativ dazu können sämtliche Zähne der Zahngarnitur 32 und/oder der Auflösewalze 30 durch Drahterodieren hergestellt sein.
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4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht eines schematischen Ringsegmentausschnitts einer Zahngarnitur 32 einer Auflösewalze 30 nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie diese bspw. in der mit 1 gezeigten Rotorspinnvorrichtung 1 zur Anwendung gelangen kann. Die Zahnformen der jeweiligen Zähne 34a sind unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Toleranzen mittels Drahterodieren identisch zueinander ausgebildet.
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Die mit 4 gezeigte Zahnform unterscheidet sich von den anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen im Wesentlichen durch Vorsehen einer Kombination aus einer positiven und negativen Hinterschneidung bzw. eines positiven Hinterschnitts 46 und eines negativen Hinterschnitts 48. Der positive Hinterschnitt 46 ist im Bereich des Zahnrückens 42 ausgeformt und zeichnet sich durch eine definiert ausgewählte Vergrößerung der Zahndicke bzw. durch eine vorbestimmt ausgewählte Auswölbung aus. Der negative Hinterschnitt 48 schließt sich bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel unmittelbar an dem positiven Hinterschnitt 46 in den hinteren Zahngrund 44 übergehend an und ist durch eine Verjüngung der Zahndicke im Vergleich zu dem positiven Hinterschnitt 46 gekennzeichnet.
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Mit 5 wird eine Zahnform gezeigt, welche sich zu den anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen dahingehend im Wesentlichen unterscheidet, dass die Zahnbrust 38 und der Zahnrücken 42 eines jeden Zahnes 34a in einem definierten Abschnitt ausgehend von der Zahnspitze 40 zueinander parallel verlaufen, wobei die Zahnspitze 40 eine Auskehlung 40a umfasst.
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6 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens 100 zum Herstellen einer mit den 3 bis 5 gezeigten Auflösewalze 30 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren 100 wird die Zahnform eines Zahnes aus der Vielzahl von wenigstens in Reihe angeordneten Zähnen der Auflösewalze durch Drahterodieren ausgebildet. Die Zahnform der anderen Zähne der Auflösewalze wird jeweils durch ein zu Drahterodieren unterschiedliches Verfahren wie bspw. das zerspanende Fertigungsverfahren ausgebildet. Dabei wird in einem ersten Schritt 110 die Zahnform der anderen Zähne, die mit dem einen Zahn auf einer gemeinsamen Zahngarnitur angeordnet sind, durch ein automatisiertes Schleifverfahren ausgeformt. In einem nachfolgenden zweiten Schritt 120 wird die Zahnform des einen Zahns durch Drahterodieren ausgebildet.
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Die Form und Größe der jeweiligen Zähne 34a, 34b kann geeignet ausgewählt sein. Üblicherweise bewegt sich die Zahngröße im Millimeter-Bereich. So kann bei den mit den 3 bis 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispielen eine vom Zahngrund 36; 44 bis zur Zahnspitze 40 geradlinig verlaufende Zahnhöhe bspw. im Bereich von 1 mm bis 3 mm betragen. Ein von einer Zahnbrust 38 eines ersten Zahnes 34a zu einer Zahnbrust 38 eines nachfolgend angeordneten zweiten Zahnes 34a; 34b geradlinig verlaufender Zahnabstand kann insbesondere im Bereich von 2,5 mm bis 5 mm liegen. Eine in Umfangsrichtung der Auflösewalze 30 zwischen Zahnbrust 38 und Zahnrücken 42 geradlinig verlaufende Zahndicke kann vorzugsweise im Bereich von 0,05 mm bis 3 mm je nach Ausgestaltung der Zahnform und Messpunkt der Zahndicke variieren. Ein zwischen einer Mittensenkrechten MS der Auflösewalze 30 und der Zahnbrust 38 eingeschlossener, einen Zahnanstellwinkel definierender Winkel kann beispielhaft zwischen 10° und 25° ausgewählt sein.
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Die mit den 3 bis 5 dargestellten Zahnformen zeigen in exemplarischer und nicht abschließender Weise, welche vielfältigen, vor allem mit üblichen zerspanenden Fertigungsverfahren nicht ohne Weiteres ausbildbare Zahnformen mittels Drahterodieren für Zahngarnituren von Auflösewalzen erreichbar sind. Auch wenn dies in den Figuren nicht explizit gezeigt ist, kann eine Form bzw. Querschnittsform der Zahnflanken, also die einander gegenüberliegenden Seitenflächenabschnitte eines Zahnes, welche die Zahnbrust mit dem Zahnrücken verbinden, geeignet und bedarfsgerecht gestaltet werden. Mittels der vorliegenden Erfindung kann somit eine auf die Faserart des aufzulösenden Faserbandes definiert abgestimmte Zahnform ausgestaltet werden, um insbesondere das Auflöse- und Transportverhalten der Auflösewalze und/oder Garnwerte des zu spinnenden Fadens verbessern zu können.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotorspinnvorrichtung
- 2
- Rotorgehäuse
- 3
- Spinnrotor
- 4
- Rotorschaft
- 5
- Stützscheibenlagerung
- 6
- Tangentialriemen
- 7
- Andrückrolle
- 8
- Deckelelement
- 9
- Lippendichtung
- 10
- Unterdruckleitung
- 11
- Unterdruckquelle
- 12
- Kanalplattenadapter
- 13
- Fadenabzugsdüse
- 14
- Faserleitkanal
- 15
- Fadenabzugsröhrchen
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Auflösewalzengehäuse
- 18
- Axiallager
- 19,20
- Lagerkonsole
- 22
- Faserbandeinzugszylinders
- 23
- Wirtel
- 24
- Tangentialriemen
- 25
- Antriebswelle
- 30
- Auflösewalze
- 32
- Zahngarnitur
- 34
- Zahn
- 34a
- durch Drahterodieren ausgebildeter Zahn
- 34b
- durch zerspanendes Fertigungsverfahren ausgebildeter Zahn
- 36
- vorderer Zahngrund
- 38
- Zahnbrust
- 40
- Zahnspitze
- 42
- Zahnrücken
- 44
- hinterer Zahngrund
- 46
- positiver Hinterschnitt
- 48
- negativer Hinterschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10224188 A1 [0003]
- DE 3730297 A1 [0003]
- WO 2007/090501 A1 [0003]