Verfahren und Spinnkopf zum Herstellen von mit Faserstoffäden umhüllten Drähten, insbesondere von isolierten elektrischen Leitern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Spinnkopf zum Herstellen von mit Faserstoffäden umhüllten Drähten, insbesondere von isolierten elek trischen Leitern.
Wie bekannt, wird bei der Herstellung von Dräh ten der erwähnten Art der Draht in seiner Längs richtung mitgenommen und dabei mit den Fäden umsponnen, die um den Draht kreisen. Es ist ferner bekannt, dass die Herstellung von Drähten mit ge sponnenem Mantel jene von Drähten mit geflochte nem Mantel hinsichtlich der Produktivität und Einfachheit wesentlich übertrifft, wogegen die me chanische Haltbarkeit z. B. der Isolation von elektri schen Leitern mit geflochtenem Mantel jene der im Spinnverfahren hergestellten Umhüllungen überragt. Wo z.
B. die Fäden eines gesponnenen Mantels unter beinahe 90 zur Längsachse des Drahtes liegen, ent fernen sich die Windungen der Umhüllung bei Defor mationen, insbesondere beim Biegen des Drahtes von einander, wobei sie sich auf die Art einer gebogenen Spiralfeder fächerartig ausbreiten. Eine auf der Draht oberfläche befindliche Lackschicht erleidet dabei not wendigerweise Beschädigungen, die in Brüchen der Lackschicht erscheinen und die isolierende Wirkung des Mantels örtlich aufheben.
Bei geflochtenen Umhüllungen dagegen liegen die Fäden des Mantels unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Drahtes, der wesentlich geringer ist als 90 . Dies hat zur Folge, dass sie bei Biegung einen wesentlichen Teil der Biegebeanspruchung des Mantels aufnehmen, so dass durch Biegungen bedingte Dehnungen durch die gesamte Isolierschicht, nämlich durch den Lack und den Faserstoff aufgenommen werden. Die Lackschicht ist somit wesentlich geringe- ren Beanspruchungen ausgesetzt, so dass sie ihre Un versehrtheit wesentlich länger bewahren kann.
Wird die Isolationsschicht verletzt, so besteht bei gesponnenen Mänteln die Möglichkeit einer Auf lösung, da ihre Fäden sich nicht gegenseitig nieder halten. Demgegenüber werden die Fäden eines ge flochtenen Mantels gegenseitig niedergehalten, so dass der Mantel bei Verletzung der Isolierschicht nicht zerfällt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, gesponnene Mäntel herzustellen, deren Fäden bereits nicht unter rechtem Winkel zur Längsachse des Drahtes auf die sem aufliegen, sondern einen spitzen Winkel mit der Drahtlängsachse einschliessen. Eine Verdrillung der verschiedenen Fäden des Mantels erfolgt aber auch hier nicht. Es wird vielmehr ein Faden bei grosser Gewindehöhe entlang des Drahtes gelegt und dann diese Schicht in der gleichen Richtung, aber unter symmetrisch entgegengesetztem Winkel bei gleicher Gewindehöhe mit einem zweiten Faden umsponnen.
Auf diese Weise entstehen zwei voneinander unab hängig abwickelbare gleichmittige Fadenschichten, die am Aufbau ihrer Nachbarschaft nicht teilnehmen. Bei geflochtenen Umhüllungen dagegen nehmen sämt liche Fäden am Aufbau einer Schutzschicht teil, da sie beim Flechten verstürzt werden.
Bei den jüngsten durch Spinnen hergestellten Um hüllungen sind somit die erwähnten Nachteile einer geringen Gewindehöhe zwar behoben, so dass bereits vorteilhaftere mechanische Eigenschaften auftreten, sie sind aber noch immer mit dem Mangel an einer Verstürzung der Fäden behaftet, wodurch sie die Qualität der geflochtenen Mäntel noch immer nicht erreichen.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Unvollkommenheit und die Schaffung eines Verfah rens zum Herstellen von gesponnenen Umhüllungen oder Mänteln, bei welchen die Fäden einander ge genseitig niederhalten, d. h. verstürzt sind, so dass durch Spinnverfahren gleichsam geflochtene Umhüllun gen verfertigt werden können, deren Eigenschaften jene der geflochtenen Mäntel praktisch erreichen oder mindestens annähern.
Beim erfindungsgemässen gesponnenen Mantel sind demnach die Vorteile von durch Spinnen bzw. durch Flechten hergestellten Um hüllungen, d. h. die Produktivität und Einfachheit des Spinnverfahrens mit der Verstürzung beim Flech ten vereinigt. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Fäden je volle Umdrehung paarweise miteinander mindestens einmal gekreuzt und verdrillt auf den Draht geführt werden. Es ist leicht einzuse- hen, dass anstatt zwei Fäden jeweils deren mehrere gekreuzt und verdrillt werden und nicht nur paar weise, sondern auch einander anders zugeordnet zur Anwendung gelangen können. In allen Fällen wird ein prinzipiell gleicher Mantel erhalten.
Bei mehr als zwei Fäden handelt es sich eben um eine Vermehr- fachung des Grundvorganges, der in einer Kreuzung und Verdrillung von jeweils zwei Fäden besteht.
Handelt es sich z. B. um in der Elektroindustrie weit verbreitete sögenännte Flachdrähte, scr wer den zweckmässig zwei Fäden zur Umhüllung ver wendet, die sich tatsächlich je 180 halbe Umdre hung eines Spinnkopfes einmal kreuzen und einmal miteinander verdrillt werden, während der Draht in seiner Längsrichtung fortschreitet. Bei entsprechen der Einstellung kann erreicht werden,. dass Kreuzuri= gen bzw. Verdrillungen jeweils auf den beiden ein ander gegenüberliegenden Flachseiten des Drahtes zu liegen kommen.
Je nach der Zahl der am Aufbau der Umhüllung oder des Mantels teilnehmenden Fäden wird jeweils ein anderer Spinnkopf verwendet, während die Zahl der einander kreuzenden und miteinander verdrillten Fäden ihrerseits von der Querschnittsform des zu umhüllenden Drahtes abhängt, durch die Wahl der Art des Spinnens und hierdurch die Zahl der am Auf bau der Umhüllung teilnehmenden Fäden weitgehend bestimmt wird.
Bei praktisch derselben Qualität des gesponnenen Mantels wie bei geflochtenen Mänteln. weist das er findungsgemässe Verfahren selbst dem Flechten ge genüber bedeutende Vorteile auf. Seine Produktivität beträgt ein Mehrfaches der Produktivität beim Flech ten.
Umhüllungen oder Mäntel von guter Qualität können ohne kostspielige Flecht- oder Klöppelmaschi- nen hergestellt werdest. Bereits bestehende übliche Spinnmaschinen können bei geringem Umbau zum Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung verwendet werden. Glasfäden, die behri Flechten oder Klöppeln sehr heikel und empfindlich sind, kön nen ziemlich leicht verarbeitet werden.
Mit Draht sollen iss dieser 13eschteibung auch an dere längliche Körper, wie Dochtgarne usw., bezeiCh- net werden. Der Ausdruck Faden bedeutet dabei nicht nur Faserstoffäden von verschiedensten Arten wie Glas-, Seiden-, Baumwollfäden usw., sondern alle Fäden aus organischen, anorganischen oder metalli schen Stoffen, die durch Ziehen, Spinnen, Weben, Verdrillen usw. hergestellt worden sind und einen einzigen Faden, einen Strang oder ein Band bilden.
Zum Ausüben des erfindungsgemässen Verfahrens ist ein Spinnkopf mit Fadenführern verwendet, bei welchem die Fadenführer um eine zur Achse des Spinnkopfes quergerichtete Achse mindestens jede halbe Umdrehung zwangläufig um 180 verschwenk- bar angeordnet sind. Ein Spinnkopf dieser Art ist z. B. geeignet, zwei Spinnfäden zwei verschiedenen Seiten eines zu umhüllenden Drahtes zuzuführen. Mit dem erfindungsgemässen Spinnkopf können die zu kreuzenden und miteinander zu verdrillenden Fäden an derselben Seite eines zu verhüllenden Drahtes mit eckigem Querschnitt zugeführt werden.
Anhand der Zeichnungen wird der Aufbau von erfindungsgemäss hergestellten Umhüllungen bzw. zwei Ausführungsbeispiele für deren Herstellung er läutert.
Die Fig. 1 zeigt dabei die Draufsicht eines er findungsgemäss umhüllten Drahtes.
Fig.2 ist ein Querschnitt des Drahtes gemäss Fig. 1, wrlbei je eine Windring der Umhüllung in die Zeichnungsebene verschwenkt dargestellt ist.
Fig. 3 bzw.4 zeigen je ein Ausführungsbeispiel der Herstellungsart.
Fig. 5 stellt einen Längsschnitt eines Spinnkopfes für die Herstellungsart gemäss Fig. 4 dar.
Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Fig. 5.
Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen weisen auf ähnliche Einzelheiten hin.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Draht 11 mit einem Mantel versehen, der bei den dar gestellten Ausführungsbeispielen aus zwei gesponne nen Schichten besteht. Die eine Schicht ist in der Zeichnung mit starken Linien gezeichnet und besteht aus aufeinanderfolgenden Windungen eines Fadens 12, die unter einem spitzen Winkel Alpha zur Längs achse 13 des Drahtes 11 liegen. Die andere Schicht wird aus einem in den Zeichnungen mit dünnen Linien dargestellten Faden 14 aufgebaut, dessen auf einanderfolgende Windungen sich mit den Windungen des Fadens 12 schneiden und somit ebenfalls einen spitzen Winkel Alpha mit der Längsachse 13 des Drahtes 11 einschliessen.
Somit werden die Windun gen der einen Schicht durch jene andere niederge halten, wie dies bei zeitgemässen gesponnenen Draht umhüllungen üblich ist.
Bei der Umhüllung worden aber die sich kreuzen den Fäden 12, 14 an zwei Seiten lla bzw. 11b Fig. 2 des Drahtes 11 verdrillt angebracht, wodurch die übereinander liegenden beiden Schichten abwechselnd oben hzw. unten zu liegen kommen.
Dies bedeutet, dass die Fäden 12, 14 nicht nur senkrecht zueinander liegen und sich gegenseitig niederhalten, sondern auch verstürzt sind, wie dies bei einem geflochtenen Man tel der Fall ist, ohne dass hierdurch aus dem Mantel hervorstehende nahtartige Wulste entstehen würden.
Es ist auch leicht einzusehen, dass bei einer Ver doppelung der Kreuzungen und Verdrillungen auch an den schmalen Seiten 11c, 11d (Fig. 2) des Drahtes 11 Verstürzungsstellen zwischen den beiden Fäden 12 und 14 entstehen, wodurch die Formbeständigkeit des Mantels weiter zunimmt. Es ist auch möglich, mehr als zwei Schichten aus mehr als zwei Fäden herzustellen, wobei aber die Kreuzung und Ver- drillung der Fäden immer paarweise erfolgt.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungs gemässen Verfahrens dargestellt, bei welchem die Fä den 12 und 14 sich auf derselben Seite 11b des Drah tes 11 in der Längsachse 13 desselben kreuzen und verdrillen.
16 und 17 bezeichnen dabei Fadenführer, die derart bewegt werden, dass die erfindungsgemässe Kreuzung und Verdrillung der Fäden 12 und 14 zustandekommt. Zu diesem Zweck werden die Faden führer 16 und 17 nicht nur um die Längsachse des Drahtes<B>11</B> in kreisende Bewegung versetzt, sondern entsprechend der gewünschten Zahl der Verdrillungen bzw.
der Verdrillungsstellen um 180 um eine Achse 18 auch verschwenkt, die zur Achse 13 senkrecht liegt und sich mit ihr im Kreuzungspunkt P (Fig. 1) schneidet. Die Kreisbahnen der Fadenführer 16, 17 sollen mit I bzw. 1I bezeichnet sein.
Nun erfolgt der Spinnvorgang der dargestellten Art des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens in folgender Weise: Die Fäden 12 bzw. 14 kommen von nicht dar gestellten Vorratsspulen über die Fadenführer 16 bzw. 17 zur in der Zeichnung oberen flachen Seite 11b des Drahtes 11, wo sie sich kreuzen.
Bei Bewegung der Fadenführer 16 bzw. 17 in Richtung der Pfeile 21 bzw. 22 beschreiben sie die Kreise I bzw. 1I um die Längsachse 36 des Drahtes 11 als Stelle der Kreismittelpunkte, solange die auch nicht um die Achse 18 in Richtung des Pfeiles 19 bewegt werden. Erfolgt diese Bewegung um die Achse 18 um 180 , so bedeutet dies, dass die Fadenführer 16, 17 ihren Platz gewechselt haben, indem nun der Fadenführer 17 sich auf der Kreisbahn I und der Fadenführer 16 sich auf der Kreisbahn 1I fortbe wegt, wobei die Fäden 12 bzw. 14 sich naturgemäss miteinander verdrillt haben.
Es sei angenommen, dass Fadenführer 16 auf der Kreisbahn I aus seiner dargestellten Lage bis zur Stelle 23 vorgerückt ist. Dann ist auch der Faden führer 17 auf der Kreisbahn 1I bis zu einer Stelle 24 vorgerückt. Nun sollen die Fadenführer 16, 17 und die Achse 18 im Sinne des Pfeiles 19 um 180 ver- schwenkt werden. Dies bedeutet, dass der Faden führer 16 bei der Stelle 23 die Kreisbahn I verlässt und um die Achse 18 sich der anderen Kreisbahn II nähert, die sie bei einer Stelle 26 betreten wird.
Des gleichen wird der Fadenführer 17 um die Achse 18 im Sinne des Pfeiles 19 verschwenkt, so dass er die Kreisbahn Il verlässt und sich der Kreisbahn I nähert, die sie bei einer Stelle 27 betritt. Inzwischen hat sich keiner der Fadenführer auf den Kreisbahnen bewegt,
so dag die Strecken von 23 bis 27 der Kreisbahn I bzw. von 24 bis 26 auf der Kreisbahn II von keinem Fadenführer besetzt sind, da diese dann irgendwo zwischen den beiden Ebenen der Kreisbahnen I und II schweben.
Da beide Fadenführer 16, 17 auf einem gemeinsamen Träger 28 angebracht sind, erfolgt so wohl ihre Verschwenlcung um die Achse 18 wie auch ihre Kreisbewegung um die Achse 13 gleich förmig. Demgemäss werden sie die Kreisbahnen I bzw. 1I bei den Stellen 23 bzw. 24 gleichzeitig verlassen und bei den Stellen 27 bzw. 26 gleichzeitig betreten. Die Folge ist die dargestellte Lage bzw. Verdrillung der beiden Fäden 12 und 14 in der Kreuzungsstelle entlang der Drahtachse 13.
Sobald der Träger 28 nach Hinterlegung einer Strecke um die Achse 13 von etwa eines halben Kreisumfanges der Kreisbahnen I bzw. II eine Lage erreicht, in, welcher der sich nun auf der Kreisbahn I bewegende Fadenführer 17 eine Stelle 31 erreicht, während der dann auf der Kreisbahn II fortschrei tende Fadenführer 16 eine Stelle 32 erreicht,
erfolgt wieder eine Verschwenkung des Trägers 28 um die Achse 18 im Sinne des Pfeiles 19 um 180 , so dass nun wieder beide Fadenführer 16 und 17 jeweils auf die andere Kreisbahn hin mitgenommen werden.
Der Fadenführer 16 erreicht die Kreisbahn I an einer Stelle 33, die der Stelle 27 diametral gegen überliegt. In gleicher Weise betritt der Fadenführer 17 die Kreisbahn 1I bei einer Stelle 34, die der Stelle 26 diametral gegenüberliegt.
Damit haben die Faden- führer 16 und 17 ihre Plätze gewechselt und eine er neute Verdrillung auf der in der Zeichnung unteren Seite lla des Drahtes 11 der Fäden 12 und 14 be wirkt.
Auf diese Weise entsteht ein Mantel oder eine Umhüllung, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, dass beide Fäden halbwegs eine untere Schicht und halbwegs eine obere (innere oder äussere) Schicht bilden.
In gleicher Weise erfolgt die erfindungsgemässe Herstellung gemäss der Fig.4. Diese Ausführungs form unterscheidet sich von der vorherigen insbeson dere darin, dass die Fäden 12 und 14 an zwei ver schiedenen Flachseiten llb bzw. 11a des Drahtes il zugeführt werden.
Um die Verdrillungen herbeizu- führen, muss dann der Träger 28 nicht um 180 ver- schwenkt, sondern in der Achsrichtung 13 auf der Mittellinie 36 des Drahtes 11 in alternative Bewe gung gebracht werden, wie dies durch einen Doppel pfeil 31 angedeutet ist.
Der Spinnvorgang ist auf Grund der Fig. 4 leicht zu verfolgen: Beim Drehen des Trägers 28 um die Leitstange 36 in der Richtung des Pfeiles 22 bewegen sich beide Fadenführer 16 bzw. 17 zunächst auf der Kreisbahn Il. Sobald der Fadenführer 16 die Stelle 32 bzw. der Fadenführer 17 die Stelle 24 erreichen, wird der Träger 28 entlang der Leitstange 36 in Richtung des Pfeiles 15 verstellt, wobei die Fadenführer 16 und 17 die Kreisbahn II gleichzeitig verlassen.
Sie werden in Richtung des Pfeiles 15 so lange mitgenommen, bis sie an den Stellen 33 bzw. 27 die Kreisbahn I betreten und von nun an auf dieser fortschreiten. Dies be deutet aber eine Verdrillung der beiden Fäden 12 und 14 bei ihrer Kreuzung, so dass wieder der in Fig. 1 und 2 dargestellte Mantel am Draht 11 ent steht.
Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Spinnkopfes zum Ausüben des an hand der Fig. 4 erläuterten Spinnverfahrens. Wie er sichtlich, ist dieser Spinnkopf den bekannten üblichen Spinnköpfen bis auf die Anordnung der Fadenführer 16 und 17 ähnlich. Auf einer Scheibe 41 sind in an sich bekannter Weise ein Paar von Spulen 42 und 43, sowie ein Paar von Federn 44 und 45 zum Bremsen der Spulen 42 bzw. 43 vorgesehen. Ein Paar von fadenführenden Schleifen 47 und 48 sind auf einer Hülse 36a befestigt, die mit der Scheibe 41 ortsfest verbunden ist.
An Schleifen 51 bzw. 52 werden die Fäden von den Spulen 42 bzw. 43 den Schleifen 47 bzw. 48 zugeführt.
Die Scheibe 41 ist in an sich bekannter Weise mit einer Hohlwelle 53 starr verbunden. Über die Boh rung 53a der Hohlwelle 53 wird der umzuspinnende Draht 11 in Richtung des Pfeiles 15 mitgenommen. Die Hohlwelle 53 trägt eine Schnurscheibe 54 und ist in einem Wellenlager 56 drehbar gelagert.
Am Wellenlager 56 ist eine Nockenbahn 57 be festigt, auf der das untere Ende eines Stiftes 58 auf liegt. Oberhalb der Scheibe 41 wird der Stift 58 in einer Hülse 59 geführt, die mit der Scheibe 41 fest verbunden ist. Zwischen Stift 58 und Hülse 59 ist eine Feder 61 vorgesehen, die einerseits auf einem Anschlag 62 und anderseits auf einer überwurfmutter 63 aufliegt.
Das aus der Hülse 59 hervorstehende Ende des Stiftes 58 trägt einen Arm 64, der sich mit der Hülse 36a in Eingriff befindet. Zu diesem Zweck ist das freie Ende des Armes 64 als ein Auge 64a ausge bildet, das zugleich die Fadenführer 16 und 17 trägt. Es ist leicht einzusehen, dass der Arm 64 in Rich tung des Doppelpfeiles 31 auf der Hülse 36a alter native Bewegungen ausführen kann, wenn der Stift 58 durch die Nockenbahn 57 entgegen der Kraft der Feder 61 in alternative Bewegungen versetzt wird.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemässen Spinnkopfes gemäss Fig. 5 und 6 ar beitet wie folgt: Die Hohlwelle 53 wird über die Schnurscheibe 54 in Drehung versetzt, wobei auch der Stift 58 zu kreisen beginnt und somit zum Teil auf der Nocken bahn 57 und zum Teil auf der oberen Stirnfläche des Wellenlagers 56, läuft.
In der dargestellten Lage läuft der Stift 58 auf der oberen Stirnfläche des Wellen lagers 56, wobei der Arm 64 am oberen Ende des Stiftes 58 mit den beiden Fadenführern 16 und 17 seine in Fig. 5 untere Lage einnimmt.
Sobald der Stift 58 bei Drehung der Hohlwelle 53 die Nockenbahn 57 erreicht, wird er gegen die Feder 61 in Fig. 5 aufwärts gedrückt, wobei das Auge 64a des Armes 64 auf der Hülse 36a in Fig. 5 ebenfalls aufwärts, das heisst in der gleichen Richtung gleitet, das heisst die Faden führer 16, 17 aus der Kreisbahn II in die Kreisbahn I verlegt (Fig. 4).
Dies dauert so lange an, bis der Stift 58 die Nockenbahn 57 wieder verlässt und auf der in Fig. 5 oberen Stirnfläche des Wellenlagers 56 weiterläuft. Dieser Streckenabschnitt entspricht der dargestellten Lage des Armes 64 und somit der Fadenführer 16 und 17. Die Übergangsabschnitte, das heisst die An lauf- und Ablauframpen der Nockenbahn 57, entspre chen jenen Kreisabschnitten der Kreisbahnen 1 bzw.
1I, an denen die Fadenführer 16 bzw. 17 sich ausserhalb der Kreisbahnen I bzw. 1I, das heisst zwischen den Ebenen dieser Kreisbahnen bewegen. Dies ist in Fig. 4 mit der Anführung der Bezugszeichen 24, 32 bzw. 27, 33 (Stellen, bei welchen die Fadenführer die Kreisbahn Il verlassen und die Kreisbahn I betreten) angedeutet. Inzwischen wird über den Hohlraum 53a der Hohl- welle 53 in Richtung des Pfeiles 15 ein Draht mit genommen, der dabei durch von den Spulen 42 bzw. 43 abgewickelten Fäden in der in Fig. 4 dargestellten Art umsponnen wird.
Wird eine Wechsel der Lage der Fadenführer 16 und 17 zwischen den Kreisbahnen I und 1I je Um drehung der Scheibe 41 mehr als zweimal vorgenom men, so entstehen am durch den Hohlraum 53a hin durchgeführten Draht Windungen mit mehr als zwei Kreuzungen und Verdrillungen. Es ist leicht einzu sehen, dass dies durch geeignet ausgebildete Nocken bahnen erreicht werden kann. Bei vier Kreuzungen und Verdri'llungen je Umdrehung werden z.
B. ein Paar von Nockenbahnen 57 angewendet, deren jede sich auf etwa eine Viertelkreislänge erstreckt und die durch je eine ebenfalls etwa viertelkreislange Strecke auf der in Fig. 5 oberen Stirnfläche des Wellenlagers 56 voneinander getrennt sind.
Ein Spinnkopf zum Ausüben des Verfahrens nach Art der Fig.3 kann in ähnlicher Weise aufgebaut werden. Die Fadenführer 16 und 17 können aber dann nicht diametral einander gegenüber angeordnet sein und auch ihre Steuerung mu'ss je gesondert durch geführt werden.