DE2118217C3 - Nutentrommel für den Gleitstein eines Changierfadenführers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nutentrommel für den Gleitstein eines Changierfadenführers mit kurzem Hub.

Bei einer derartigen Nutentrommel ist gemäß der US-PS 30 89 657 eine eingängige Führungsnut vorgesehen, die an ihren Umkehrstellen so ausgebildet ist, daß bei Durchlaufen der Umkehrstelle die Geschwindigkeit sich günstiger ändert als bei einer Nut, die in Abwicklung im wesentlichen sinusförmig ist. Die Führungsnut weist zu diesem Zweck Bahnabschnitte auf, die in der Abwicklung im wesentlichen gerade sind und mit dem abgewickelten Umfang eines Schnittkreises der Trommel einen Winkel von etwa 30° _M einschließen, entsprechend einem Helixwinkel von 60°. Dieser Winkel ändert sich bei Annäherung an die Umkehrstelle in einem kleinen Abschnitt auf mehr als 40°, das heißt auf einen Helixwinkel von weniger als 50°, entsprechend einem sogenannten Ausschwenkwinkel ^ von etwa 13°, im Höchstfall; mindestens soll dieser Winkel etwa 4° betragen, entsprechend einem Helixwinkel von etwa 56°.

Übliche Nutentrommeln weisen für die Führungsnut einen Helix-Winkel von etwa 70 — 90° auf, siehe auch Fig. 1 der FR-PS 7 93 309; ferner werden in der Praxis Nutentrommeln mit möglichst großem Durchmesser bevorzugt, da bei Nutentrommeln mit kleinen Durchmessern etwaige Bearbeitungs-Ungenauigkeiten sich besonders stark bemerkbar machen, so daß es zu Stoßbelastungen am Fadenführer und dementsprechend leicht zu Brüchen kommt. Bei Helix-Winkeln in dem angegebenen Bereich und größeren Nutentrommel-Durchmessern muß dagegen mit einer verhältnismäßig hohen Gleitgeschwindigkeit für den Gleitstein des Fadenführers und einer entsprechend großen Gesamtlaufstrecke des Führers in der Führungsnut gerechnet werden. Die bei solcher Anordnung hohe Geschwindigkeit des Gleitsteins in der Nut führt deshalb auch bei großem Helix-Winkel zu entsprechenden Beschleunigungen an den Umkehrstellen, wodurch ebenfalls merkliche Stöße von der Nut über den Gleitstein auf den Fadenführer übertragen werden. Die Fadenführer müssen deshalb wegen starker Abnutzung häufig ausgetauscht werden; durch die Stöße ergeben sich auch ω Brüche. Diese Abnutzungs- und Ausfallerscheinungen treten bei üblichen Changierfadenführern verstärkt auf, wenn die Changierfrequenz erhöht wird. Bei Frequenzen von 800— 1000 pro Minute oder noch mehr können die üblichen Nutentrommeln praktisch nicht mehr _br_y verwendet werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für den Gleitstein eines Changierfadenführers mit kurzem Hub eine Nutentrommel zu schaffen, die mit hoher Changierfrequenz arbeiten kann und insbesondere für das Wickeln von Elastomer-Fäden geeignet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Nutentrommel gemäß Anspruch 1 geschaffen. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Nutentrommel ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.

Durch Anwendung der Erfindung wird es möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit beim Wickeln von Spulen beträchtlich zu erhöhen. Trotz der erhöhten Geschwindigkeit werden einwandfreie Wicklungen hergestellt, und der Fadenführer zeigt eine verringerte Abnutzung, d. h., seine Lebensdauer wird verlängert und die für Reparatur und Instandhaltung aufzuwendenden Ausfallzeiten dementsprechend verringert.

Der nach der Erfindung vorgesehene Winkelbereich bedeutet bei sonst gleichen Bedingungen kürzere Wege für den Gleitstein und auch geringere Geschwindigkeiten. Durch die Erfindung ergibt sich, daß, je kleiner die nutzbare Länge der Spule ist, die Gangzahl der Nut um so größer gewählt werden muß. Zusätzlich sollte aber, je geringer der Durchmesser der Nutentrommel ist, die Gangzahl um so kleiner gewählt werden.

Durch die Erfindung ergibt sich weiter, daß die sonst an den Umkehrpunkten der Changierbewegung auftretenden starken mechanischen Stöße außerordentlich verringert werden. Der Gleitstein des Fadenführers wird durch die Nut nach der Erfindung äußerst glatt und praktisch stoßfrei geführt. Dadurch wird auch die Gebrauchsdauer der Nut merklich verlängert. Bei sonst gleichen Bedingungen kann nach der Erfindung die Drehzahl der Nutentrommel gegenüber der bislang üblichen Drehzahl erheblich verringert werden, so daß auch der Kraftaufwand entsprechend verringert wird. Auf diese Weise kann selbst für kurze Spulen eine Changierbewegung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz bei entsprechend gewähltem Helix-Winkel ausgeführt werden.

Während nach der bisher üblichen Technik bei Verwendung von Nutentrommeln mit einem Durchmesser von 90 mm oder weniger der Lauf des Fadenführers häufig beträchtlich gestört ist, da bei diesen Abmessungen der Fadenführer zu Schwingungen neigt, die mit entsprechender Abnutzung der Nut einhergehen, kann nach der Erfindung der Durchmesser der Nutentrommel auf etwa 50 mm verringert werden.

Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Zusammenstellung von Reibungskoeffizienten einerseits zwischen Fadenführer und Führungsnut, andererseits zwischen Fadenführer und der Trägerstange des Fadenführers.

	Material Fadenführer	3	Führungsnut	21 18 21	7	0,4	4	arctg (mu\ +1	Anwesenheit 77Ui) von Schmieröl
	Stahl		Stahl			0,12		38,6	nein
Tabelle	Stahl	Stahl	Trägerstange		0,21	13,5	ja
	Polyacetal	Stahl	Stahl		0,26	22,8	nein
1.	Nylon 6	Stahl	Stahl	Reibungskoeffizient mu\ mii2	0,14	27,5	nein
2.	Nylon 6	Stahl	Stahl	0,4	0,26	16,3	ja
3.	Nylon 66	Stahl	Stahl	0,12	0,14	27,5	nein
4.	Nylon 66	Stahl	Stahl	0,21	0,3	16,3	ja
5.	Polystyrol	Stahl	Stahl	0,26	0,18	31,0	nein
6.	Bleibronze	Stahl	Stahl	0,14	0,2	19,8	nein
7.	/ Aluminium |_ \ Bronze j	Stahl	Stahl	0,26	0,46	21,8	nein
8.	Messing	Stahl	Stahl	0,14	0,16	42,6	nein
9.	Messing	Stahl	Stahl	0,3	0,4	18,6	ja
10.	Aluminium	Stahl	Stahl	0,18	0,16	38,6	nein
11.	Aluminium	Stahl	Stahl	0,2	0,26	18,6	ja
12.	Nylon 6	Messing	Stahl	0,46	0,26	27,5	nein
13.	Nylon 66	Messing	Stahl	0,16	27,5	nein
14.	Messing	0,4
15.	Messing	0,16
16.	0,26
0,26

Die Tabelle zeigt beispielsweise den kleinsten Wert des Helix-Winkels für die Nut, der definiert ist durch arc tg (/77Oi + mui). Wenn ohne Schmierung gearbeitet wird, beträgt der kleinste Wert allgemein etwa 25°. Bei Schmierung kann dieser niedrige Wert noch weiter auf etwa 20° verringert werden. Weniger als 20° sollten aus mechanischen Gründen vermieden werden.

Der höchste Wert hängt von der Changierweite und -frequenz, der V/ickelgeschwindigkeit, der Spulengröße, der Trommelgröße, der Art und Eigenschaft des Garnes und/oder ähnlichen jeweiligen Anforderungen ab. Er beträgt allgemein jedoch etwa 45°. Bei Schmierung hängen die Reibungskoeffizienten mu\ und mu2 stärker vorherrschend von der Art und den Eigenschaften des Schmiermittels ab. Der Wert arc tg (mu\ + /77/72) stellt den erforderlichen eingeschlossenen Minimalwinkel dar, aufgrund dessen auf den Fadenführer eine Kraft übertragen wird, die für die Reibungswiderstände reicht, die zwischen der Nut und dem Fadenführer und diesem und seiner Trägerstange auftreten. Bei geringeren Werten für den eingeschlossenen Winkel wäre es praktisch unmöglich, die Changierbewegung des Fadenführers auszuführen. Bei über 45° liegenden Werten würde dagegen die Abnutzung, die zwischen der Nut und dem Fadenführer auftritt, unerträglich groß, wenn die beabsichtigte Changierbewegung mit großer Geschwindigkeit ausgeführt wird. In Verbindung damit würden erhebliche Schwingungen und Stöße auftreten, wie oben erwähnt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte schaubildliche Ansicht der wesentlichen Teile einer Aufwickeleinrichtung und

F i g. 2 und 3 in die Ebene abgewickelte Darstellungen zweier Ausführungsformen der Führungsnut in einer Nutentrommel.

In F i g. 1 wird ein kontinuierlich laufendes Garn 1 von einer üblichen, nicht dargestellten Galette zugeführt.

Ein Elektromotor 2 üblicher Bauart ist als Antrieb vorgesehen. Seine Motorwelle 2a ist gleichzeitig die Welle 3a der Nutentrommel 3, die mit einer zickzackförmigen, in sich geschlossenen Führungsnut 6 ausgebildet ist. Der in die Ebene abgewickelte Verlauf der Nut kann die bei 6a in F i g. 2 oder 6b in F i g. 3 gezeigte Form haben. Das linke Ende der Trommelwelle 3a ist drehbar in einem nur vereinfacht dargestellten festen Lager 7 angeordnet. Ein Fadenführer 5 steht an seinem hakenförmigen Ende in Gleitberührung mit dem Garn 1, das bei la auf eine sich drehende Spule 8 gewickelt wird, die starr auf einer drehbaren Spulenwelle 9 angeordnet wird, die ihrerseits mit ihren beiden Enden in nur vereinfacht dargestellten, geeigneten festen Lagern 10, 11 drehbar gehalten wird. Eine Treibwalze 12 ist auf einer Welle 13 angeordnet, die an ihren beiden Enden drehbar in einem Paar stationärer Lager 14 und 15 gehalten wird. Die Treibwalze 12 wird zunächst mit der Spule 8 und dann mit der allmählich anwachsender Garnwicklung la auf der Spule während des fortschreitenden Wickelvorganges in Reibungsberührung gehalten. Zu diesem Zweck ist eines der Lagerpaare 10, 11 oder 14, 15, vorzugsweise das erstere in an sich bekannter Weise als selbsttätig rücklaufend ausgeführt. Die Treibwalze wird von irgendeiner nicht näher dargestellten bekannten Antriebsvorrichtung angetrieben, so daß sie mit einer bestimmten Geschwindigkeit sich dreht.

Der Fadenführer 5 ist auf einem Zwischenabschnitt fest an einem Schlitten 16 angeoidnet, der gleitfähig auf einer Trägerstange 4 sitzt, die ihrerseits an beiden Enden in einem Paar Lagern 17 und 18 angeordnet ist. Das andere Ende des Fadenführers 5 wird in Glei'.berührung mit der Nut 6 gehalten. Wenn daher die Nutentrommel 3 mit einer bestimmten Geschwindigkeit zusammen mit den Wellenabschnitten 2a und 3a gedreht wird, kann der Fadenführer 5 zusammen mit seinem Schlitten 16 entlang der Stange 4 hin- und herschwin-

gen, um eine durch den Doppelpfeil 19 angedeutete Changierbewegung auszuführen.

Die Nut 6a ist auf der Nutentrommel 3 vereinfacht dargestellt. In der Darstellung nach F i g. 2 weist die Nut 6a zwei Spitzen 20 und 21 auf, wenn die eine Seite einer Achse A'-.Y'betrachtet wird, welche den Mittelpunkt der Changierbewegung des Fadenführers darstellt. Die Kurve der Nut 6a bildet einen Helix-Winkel Θι von etwa 30°. Der Helix-Winkel ist der Winkel, den die Nut mit einer parallel zur Achse der Nutentrommel liegenden Mantellinie am Schnittpunkt der Nut mit der Achse X-X' einschließt. Diese Mantellinie entspricht der Changierrichtung des Fadenführers 5 parallel zur Längsachse der Nutentrommel 3.

In F i g. 3 entspricht die Achse Y- K'der Achse X-X'm F i g. 2. Der Helix-Winkel Θ2 beträgt in diesem Fall etwa 20°. Die Kurve 6b stellt eine Nut 6, siehe F i g. 3, mit drei Wellenspitzen 22, 23 und 24 dar, wenn die Seite rechts von der Achse Y- Y' betrachtet wird. Die Anzahl dieser pro Umdrehung der Nutentrommel auftretenden Wellenspitzen kann nach Wunsch noch weiter erhöht werden. Die Wellenspitzen 20 — 24 haben jeweils abgerundete Kuppen. Bei jeder Umdrehung der Nutentrommel führt der Garnführer 5 zwei oder drei Changierbewegungen auf der Trägerstange 4 im Falle der Fig. 2bzw.3aus.

Im folgenden werden zur zusätzlichen Erläuterung mehrere numerische Beispiele gegeben:

Beispiel 1

Für einen Vergleichsversuch wurde der Changierhub mit 40 mm und der Helix-Winkel der Nut mit etwa 76° gewählt. Die Nut war so ausgebildet, daß der Fadenführer, wie in F i g. 1 dargestellt, eine vollständige Changierbewegung für jede Umdrehung der Trommel ausführte, die einen Durchmesser von 108 mm hatte. Die Wickelgeschwindigkeit wurde auf 600 m/min eingestellt. Die Frequenz der Changierbewegung des Fadenführers wurde auf 1400 pro Minute eingestellt. Das aufzuwickelnde Elastomer-Garn wurde von einer üblichen Trockenspinnmaschine zugeführt. Der Fadenführer zeigte dabei eine beträchtliche Abnutzung, die an dem in der Nut geführten Gleitstein des Fadenführers gemessen wurde. Beträchtliche Stöße traten bei jeder Bewegungsumkehr des Fadenführers auf, der im Mittel alle zwei Tage durch einen neuen Fadenführer ersetzt werden mußte. Durch diese häufige Auswechslung des Fadenführers hatte der Wickelvorgang nur eine geringe Leistung und machte es praktisch unmöglich, wirtschaftlich zu arbeiten.

Sodann wurde der Trommeldurchmesser auf 60 mm verringert. Die Nut wurde so abgewandelt, daß sie zwei Changierbewegungen des Fadenführers pro Trommeldrehung ermöglichte, siehe Fig.2. Der Helix-Winkel der Nut wurde auf 43" verringert Die Wickelgeschwindigkeit und die Anzahl der Changierbewegungen des Fadenführers wurden auf die gleichen Größen wie vorher eingestellt

Die Arbeitsergebnisse waren derart daß der Fadenführer nur einmal je 40 Arbeitstage ausgewechselt werden mußte, da die Reibungsverluste und die Querstöße beträchtlich vermindert worden waren. Der Kraftverbrauch pro Fadenführer wurde von 0,12 kW auf 0,06 kW verringert.

Beispiel 2

■> Elastomer-Fäden wurden im üblichen Trockenspinnverfahren hergestellt und zu einem kontinuierlichen Garn gebündelt, das über eine Galette und eine Schmälzrolle einem Changierfadenführer zugeführt wurde, der mit 1000 Changierbewegungen pro Minute

κι und einem Changierhub von 45 mm arbeitete. Der Fadenführer machte zwei vollständige Changierbewegungen pro Trommelumdrehung; der Trommeldurch messer war 70 mm. Der Helix-Winkel der Nut betrug 45°. Der Fadenführer bestand aus Nylon, während die ■-, Nutentrommel aus Stahl hergestellt war. Der Reibungskoeffizient mu\ betrug 0,26. Die Trägerstange, auf der der Fadenführer sich bewegte, bestand aus Stahl. Dei Reibungskoeffizient /m/2 zwischen Fadenführer unc Trägerstange betrug 0,26. Der Wert von arc tg (mui + /m/2) betrug 27,5°.

Unter diesen Betriebsbedingungen wurde das Garn mit Changierbewegung auf eine Spule aufgewickelt. Die Einrichtung wurde fortlaufend 20 Tage lang betrieben Während dieser Zeit wurde kein Bruch der Garnfüh-

r> rung und äußerst geringe Reibungsabnutzung und Stöße beobachtet. Die auf diese Weise hergestellten Garnkörper zeigten keine beschädigten Kanten. Die Oberfläche der Garnmasse war sauber und zeigte ein gutes Aussehen mit einer regelmäßigen Trapezform. Selbsl

jo wenn das Garn von dem Garnkörper in axialer Richtung des Perns abgezogen wurde, traten sogar bei der geringstmöglichen Garnspannung keine Schwierigkeilen auf.

Beispie! 3

Durch Schmelzspinnen hergestelltes Nylon-6-Garr wurde nach Passieren einer Schmälzrolle bearbeitet.

Die Changierbewegungen betrugen 881 pro Minute bei einem Hub von 82 mm und einer Wickelgeschwindigkeit von 1000 m/min. Die Changiergeschwindigkeii des Fadenführers war 141 m/min. Der Fadenführer wurde mit zwei Changierbewegungen pro Umdrehung der Trommel betätigt, deren Durchmesser 102 mrr betrug. Der Helix-Winkel der Nut betrug 40°. Unter

4-, diesen Bedingungen wurde kontinuierlich 25 Tage lang gearbeitet. Dabei wurden keine Beschädigungen des Fadenführers und keine ernsten Reibungsverluste beobachtet. Die Garnkörper sahen sauber und gut aus und zeigten keinerlei abgefallene Kanten; das Garn HeE

so sich glatt und ohne Schwierigkeiten abwickeln.

Zur Veranschaulichung des Fortschritts wurde auch eine übliche Nutentrommel mit einem Durchmesser vor 102 mm verwendet deren Nut einen Helix-Winkel von 63° hatte und eingängig war. Die übrigen Betriebsbedingungen waren im wesentlichen dieselben wie vorher Dabei traten erhebliche Abnutzungen und Stöße während des Betriebes auf; nach mehreren Betriebsstunden war der Fadenführer gebrochen. Der aufgewikkelte Garnkörper zeigte abgefallene Kanten und

bo Wellungen auf der Körperoberfläche in einem solchen Ausmaß, daß der Garnkörper als Ausschuß anzusehen war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nutentrommel für den Gleitstein eines Changierfadenführers mit kurzem Hub, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (6) der Nutentrommel (3) bei abgewickeltem Mantel mindestens zwei aufeinanderfolgende Hin- und Hergänge aufweist, wobei der Helixwinkel (θι, Θ2) jeweils im Bereich von 20-45° liegt.

2. Nutentrommel nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der von der Führung (6) eingeschlossene Helixwinkel (θι, Θ2) mindestens gleich arc tg (mu^ + mui) ist, wobei mu\ der Reibungskoeffizient zwischen Führung (6) und Fadenführer (5) und mu₂ der Reibungskoeffizient zwischen Fadenführer (5,16) und dessen Trägerstange (4) ist