Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung
In Spinnereien, insbesondere bei der Herstellung von Kunstseide und andern synthetischen Fasern, wird das aus Düsen plastisch austretende Spinngut nach einer der Art des jeweiligen Stoffes entsprechenden Behandlung als praktisch feste, zum Teil aber noch dehnbare Faser durch eine Spul- bzw. Aufwickelmaschine mit etwa konstanter Geschwindigkeit auf einem Spulenkörper aufgewickelt. Bei den bekannten Spinnmaschinen wird der Faden oder das aus mehreren Einzelfasern bestehende Faserbündel entweder durch die Aufwickelmaschine direkt oder durch sogenannte Galetten aus der Düse des Spinnschachtes abgezogen.
Hierbei kommt es sehr auf die hohe Konstanz des Aufwickelprozesses an; besonders ungleichmässige Aufwickelgeschwindigkeiten ergeben einen ungleicbmässigen Abzug des Fadens aus der Düse bzw. eine ungleichmässige Verstreckung und damit unerwünschte Schwankungen in der Fadendicke (Titerschwankungen).
Gleichgültig, ob es sich bei den genannten Spulbzw. Aufwickelmaschinen um Maschinen mit Gruppen- oder Einzelantrieb handelt, ob die Regelung der Aufwickelgeschwindigkeit mechanisch, durch Fliehkraftregler, durch Fadenspannung oder elektronisch erfolgt, ob der Faden mit geringerer oder höherer Spannung (Verstreckung zum Zwecke der Verfestigung) aufgewickelt wird, allen diesen Maschinen ist der über die Spule hin und her bewegte Fadenführer gemeinsam. Dieser führt den Faden so über die Spule, dass ein für die Weiterverarbeitung des Spinngutes günstiger Spulenaufbau gewährleistet ist.
Der hin und her bewegte Fadenführer der Spulmaschine bewirkt nun, beginnend von der Spulenmitte nach beiden Spulenenden hin, eine zunehmende Verlängerung des aufzuwickelnden Fadens, entsprechend dem Unterschied zwischen der Höhe und den Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks, wie beispielsweise Fig. 1 zeigt. Der Spinnschacht mit der Spinndüse 1 befindet sich in der Mitte über der Spule 2. Der aus der Spinndüse austretende Faden 3 wird in bekannter Weise mit dem hier nicht dargestellten Fadenführer auf die Spule aufgewickelt.
Das gleichschenklige Dreieck wird gebildet durch die Länge L der Spule 2 als Basis und die Entfernung H der Spule von der Spinndüse 1, wenn sich der Fadenführer in der Mitte der Spule befindet. Die grösste Verlängerung A 1 des Fadens ergibt sich an den Umlenkstellen des Fadenführers an den beiden Enden der Spule. Die Verlängerung J 1 des Fadens wird relativ um so grösser, je kleiner die freie Fadenlänge F zwischen der Spinndüse oder dem letzten Fadendurchlauf 1 vor der Spule 2 ist. In der rechten Hälfte der Fig. list gezeigt, wie bei Verkürzung der freien Fadenlänge F' durch Heranrücken der Spinndüse bzw. des letzten Fadendurchlaufes 1' an die Spule 2 die Verlängerung 1' grösser wird.
Noch grösser wird die Längenänderung dl bei unsymmetrischer Anordnung der Spinndüse bzw. des Fadendurchlaufes 1 zur Spule 2, wie Fig. 2 zeigt. Die Ver längerung z11 1 muss von dem aufzuwickelnden Faden als Dehnung hergegeben werden. Erfahrungsgemäss reicht die freie Fadenlänge F bei schon festem Faden nicht aus, um diese erforderliche Längenänderung elastisch herzugeben. Die sich als Spannungs änderung auswirkende Fadenlänge pflanzt sich bei den für die genannten Anwendungsgebiete üblichen hohen Aufwickel- und damit auch Fadenführerge schwindigkeiten als Spannungs schwingung entlang des Spinnfadens bis in die noch plastische Zone unter den Spinndüsen fort und bewirkt hier eine unerwünschte periodische Dickenänderung des Fadens.
Beim Aufwickeln hinter Galetten oder mit erhöhter Fadenspannung zur Verstreckung, zum Zwecke der Verfestigung, wird durch die genannte Spannungsschwingung die periodische Dehnung und damit die unerwünschte Dickenänderung des Spinnfadens noch grösser.
Man hat daher Fadenführungen für Spulenspinnmaschinen zum Ausgleich der Spannungs-oder Längenänderungen des Fadens geschaffen, bei denen der Fadenführer nach den Enden der Spule hin auf einer Kurvenbahn geführt wird. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die Kurvenführung des an der Spule angeordneten Fadenführers durch lange Hebel erzwungen, deren Länge beispielsweise der Entfernung des Kunstfadens von der Düsenausmündung bis zur zugehörigen Fadenöse entspricht. Die grosse Masse der langen, hin und her schwingenden Hebel hat den Nachteil, dass an den Umkehrpunkten, das heisst an den Enden der Spule, ein tAberschwin- gen auftritt.
Besonders bei Aufwickelgeschwindigkeiten von 400 m/Minute und mehr lässt sich mit der bekannten Fadenführung weder ein Spinngut mit brauchbarer Titergenauigkeit noch eine einwandfrei abzwirnbare Spule wickeln. Bei den heute üblichen grossen Einheiten mit 100 Spinnstellen würde sich ausserdem bei Verwendung der bekannten Fadenführung ein erheblicher Aufwand an mechanisch bewegten Teilen ergeben.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung zum Ausgleich der durch die Spulenbreite bedingten Spannungs- oder Längenänderungen des Fadens, bei welcher der Faden an der Spule in einer Kurvenbahn geführt ist, erfindungsgemäss über der waagrechten Spule ein praktisch kreisbogenförmiges Kurven stück ange- bracht, das sich längs der Spule erstreckt. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung er örtert. Das Kurvenstück kann entweder an der den Fadenführer tragenden Einrichtung unterhalb desselben befestigt sein oder aber der Fadenführer kann in einer schlitzförmigen Kurvenbahn hin und her gleiten.
Die Form des Kurvenstückes lässt sich leicht aus der Verlängerung des Fadens berechnen und ist ein Kreisbogen, dessen Höhe der Fadenlänge entspricht, wenn sich der Punkt 1 über der Mitte der Spule 2 befindet. Andernfalls tritt eine zusätzliche Auslenkung des Fadens ein und die Kurvenform weicht geringfügig vom Kreisbogen ab. Bedingt durch das feststehende Kurven stück hat der aufzuspulende Faden immer die gleiche Länge zwischen dem letzten Umlenkpunkt und der Spule. Der Fadenführer hat dabei nur die Aufgabe, den Faden über die Spule zu führen; auf die Einhaltung der immer gleichen Fadenlänge hat er keinen Einfluss.
Ein solches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Fadenführung kann an den eingangs beschriebenen Spul- bzw. Aufwickelmaschinen verwendet und ohne Schwierigkeiten auch nachträglich angebracht werden. Der aufzuwickelnde Faden oder der Fadenführer selbst werden an dem berechneten Kurvenstück entlang geführt, so dass neben dem hin und her gleitenden Fadenführer kein bewegtes Teil vorhanden ist; daher können keine Beschleunigungsfehler auftreten. Diese Vorrichtung ist für zylindrische und konische Spulen sowie für Spulen mit konischen Stirnflächen gleich gut geeignet. Es soll noch erwähnt werden, dass diese Fadenführung keine zusätzlichen Antriebskräfte beansprucht. Der Faden liegt unter Spannung und ist doch praktisch trägheitslos, so dass er auch bei höchster Geschwindigkeit dem Fadenführer ohne zusätzliche Spannung folgt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele der neuen Fadenführungseinrichtung an einer Kunstfaserspinnmaschine mit Spulvorrichtung. In Fig. 3 ist eine Spulmaschine dargestellt, bei der der gabelförmige Fadenführer 4 für den Faden 3 in einer Schwinge 5 angeordnet ist, die über die Stützwalze 6 gegen die waagrechte Spule 2 abgestützt ist. Das kreissegmentförmige Kurvenstück 7 ist in diesem Falle unmittelbar unterhalb des Fadenführers 4 über die Spule 2 angeordnet und erstreckt sich längs derselben. Die Anordnung kann aber auch umgekehrt getroffen werden, das heisst das praktisch kreisförmige Kurvenstück 7 kann auch unmittelbar oberhalb des Fadenführers angeordnet sein. Der Faden 3 läuft von dem Punkt 1 durch den parallel zur Spulenachse hin und her gehenden Fadenführer 4 über das Kurvenstück 7 auf die Spule 2.
Die kreisbogenförmige Fadenführungskurve kann aus einem flachen Stück irgendeines geeigneten Materials, beispielsweise aus Blech, bestehen oder aus Draht, beispielsweise Stahldraht hergestellt sein. Im Hinblick auf den Verschleiss muss auf eine harte Oberfläche der Gleitbahn Wert gelegt werden. Ferner muss die Gleitfläche glatt und gerundet sein, damit der Faden nicht beschädigt wird und eine möglichst geringe Reibung hat. Ene grössere Reibung könnte eine zusätzliche Fadenspannung hervorrufen. Das Kurvenstück bewirkt, dass der Faden in dem gabelförmigen Fadenführer 4 hin und her gleitet, so dass die Reibung des Fadens und damit der Verschleiss des Fa denführers bedeutend herabgemindert wird. Ausserdem ist auf kurze Totpunkte des Fadenführers an den Enden der Spule Wert zu legen.
Der Radius des Kreisbogens für das Kurvenstück richtet sich nach dem Abstand H zwischen der Spule 2 und dem letzten Fadendurchlauf 1 der Maschine. Dieser muss so weit von dem Kurvenstück entfernt liegen, dass bei der Änderung des Spulendurchmessers während des Aufwickelns die Fadenlänge zwischen dem letzten Fadendurchlauf und der Spule (Fl und F2) annähernd gleich bleibt. Durch die Ausbildung des Kurvenstückes 7 bleibt die Summe der beiden Fadenabschnitte F1 + F, konstant, und zwar an jedem Punkt der ganzen Spulenbreite. Die Enden des Kurvenstückes müssen abgerundet sein, damit sich der Faden beim Einführen in den Fadenführer nicht verfangen kann; dieses ist besonders für selbstfangende Fadenführer wichtig.