EP2556518A1 - Maschine zum verarbeiten von langgestrecktem stranggut - Google Patents

Maschine zum verarbeiten von langgestrecktem stranggut

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EP2556518A1
EP2556518A1 EP11701763A EP11701763A EP2556518A1 EP 2556518 A1 EP2556518 A1 EP 2556518A1 EP 11701763 A EP11701763 A EP 11701763A EP 11701763 A EP11701763 A EP 11701763A EP 2556518 A1 EP2556518 A1 EP 2556518A1
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EP
European Patent Office
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cross
longitudinal groove
rotor yoke
sectional area
machine according
Prior art date
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Application number
EP11701763A
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English (en)
French (fr)
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EP2556518B1 (de
Inventor
Helmut Laemmermann
Rainer Vockentanz
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Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2556518B1 publication Critical patent/EP2556518B1/de
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    • D07B3/00—General-purpose machines or apparatus for producing twisted ropes or cables from component strands of the same or different material
    • D07B3/08—General-purpose machines or apparatus for producing twisted ropes or cables from component strands of the same or different material in which the take-up reel rotates about the axis of the rope or cable or in which a guide member rotates about the axis of the rope or cable to guide the rope or cable on the take-up reel in fixed position and the supply reels are fixed in position
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    • D07B3/103—General-purpose machines or apparatus for producing twisted ropes or cables from component strands of the same or different material in which the take-up reel rotates about the axis of the rope or cable or in which a guide member rotates about the axis of the rope or cable to guide the rope or cable on the take-up reel in fixed position and the supply reels are fixed in position with provision for imparting more than one complete twist to the ropes or cables for each revolution of the take-up reel or of the guide member characterised by the bow construction
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D01H—SPINNING OR TWISTING
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    • D07B7/12—Machine details; Auxiliary devices for softening, lubricating or impregnating ropes, cables, or component strands thereof
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    • D07B2401/40—Aspects related to the problem to be solved or advantage related to rope making machines
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    • D07B2401/40—Aspects related to the problem to be solved or advantage related to rope making machines
    • D07B2401/406—Increasing speed

Definitions

  • the present invention relates to a machine for processing elongated extrudates with a rotatably mounted rotor yoke. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a rotor yoke.
  • Machines with a rotatably mounted rotor bar for processing elongated extrudates are known from the prior art. Such machines are used for processing conductors, wires, threads or cords to cables or ropes and referred to as stranding or Verlitzmaschinen, in principle, a distinction between einschlagigen or doppelschlagigen machines. In the following, the invention will be described using the example of a Doppeltschverlitzmaschine, but it should be noted that the invention also relates to all other types of machinery, in which a rotor yoke is used in the manner described.
  • Double weft-stranding machines are mainly used for the production of mass-produced goods, such as electrical cables for the automotive industry, and accordingly have an extremely high processing speed. Along with this, the rotational speed of the rotor yoke is high and sometimes amounts to several thousand revolutions per minute.
  • Doppelschlagverlitzmaschinen are often involved in production lines, ie in the so-called in-line production.
  • the double-twist extruder is before and / or downstream production steps for producing the final Product necessary.
  • insulating the cable is downstream of the stranding. If only one link in the production chain fails during in-line production, the entire production line comes to a standstill and high downtime costs arise. Therefore, extraordinary demands are placed on the functional reliability of a double impact adhesive machine.
  • rotatably mounted rotor yokes are used in Doppeltschverlitzmaschinen, which often consist of a high-strength metallic material, or rotor yokes which are designed as a very complex hollow body profile, as disclosed for example in US 2006/0196163 A1.
  • the object of the invention is to provide a machine with a rotatably mounted rotor bar for processing elongated extruded material, which increases the reliability of the machine and a method for producing a rotor yoke according to the invention.
  • the machine for processing elongate extrudates has a rotatably mounted rotor bar. This serves to twist the strand and extends, starting from a cross-sectional area in the direction of a longitudinal axis.
  • the rotor yoke extends at least partially bent in the direction of this longitudinal axis.
  • the rotor yoke has in this direction a substantially perpendicular to this cross-sectional area extending longitudinal groove.
  • This longitudinal groove is at least partially covered by at least one guide element.
  • the extruded material is guided movably in the direction of the longitudinal axis.
  • the rotor yoke according to the invention consists essentially of plastic, preferably with fiber reinforcement.
  • the cross-sectional area of the rotor yoke is to be understood as an area which is arranged essentially perpendicular to the longitudinal axis of the rotor yoke and describes the cross section of the rotor yoke at least in sections.
  • the rotor yoke extends at right angles to its cross-sectional area.
  • the cross-sectional area may vary along the longitudinal axis of the rotor yoke.
  • a rotor yoke is to be understood as meaning an elongated, partially bent component. The bending of the rotor yoke may be caused by individual kinks, wherein the rotor yoke is straight or bent between two consecutive kinks.
  • the rotor yoke Under a kink is a bend with a relatively small bending radius, preferably r ⁇ 100 mm to understand.
  • the rotor yoke can have a continuous bend in one area in the direction of the longitudinal axis and run without bending in another area, in which case the radius of the bend can be variable.
  • the rotor yoke is preferably rotatably mounted in the region of its ends and thus in particular rotatable about an axis of rotation.
  • a longitudinal groove is to be understood as meaning a recess in this rotor yoke which runs essentially in the direction of the longitudinal axis.
  • the longitudinal groove is intended to guide the elongated strand material in the direction of the longitudinal axis of the rotor yoke.
  • a guide element is to be understood as meaning a component which at least partially covers this longitudinal groove.
  • a guide element is provided to securely guide the elongate strand material in the longitudinal groove.
  • a plastic with fiber reinforcement is to be understood as meaning a material which has at least one proportion of matrix material and one portion of reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers of inorganic materials such as basalt, boron, glass, ceramic or silica; made of metallic materials such as steel, aluminum or titanium, as well as of metallic alloys; Made of natural materials such as wood, flax, hemp or sisal or preferably made of organic materials such as aramid, carbon, polyester, nylon, polyethylene or Plexiglas.
  • the reinforcing fibers used can have different fiber lengths. Preferably short fibers are used with a fiber length of 0.1 to 1 mm, these reinforcing fibers can be used advantageously in particular when the rotor yoke is produced in an injection molding process. Long fibers with a length of 1 mm to 50 mm are particularly preferably used, in particular in combination with a thermoset matrix material. Long fibers in particular lead to an increase in the strength and rigidity of the plastic with fiber reinforcement. Very particular preference is given to using continuous fibers having a length of more than 50 mm. Endless- Fibers are used in particular in the form of rovings or fabrics. A plastic with fiber reinforcement by continuous fibers meets the highest demands, in particular on the strength and rigidity.
  • the deformation behavior and / or the strength of the plastic can be influenced with fiber reinforcement.
  • the reinforcing fibers are preferably arranged randomly, multidirectionally in the matrix material.
  • an almost uniformly rigid and / or solid plastic with fiber reinforcement results in almost all spatial directions.
  • the reinforcing fibers are aligned according to known stresses of the rotor yoke. This results in particular in a multidirectionally directed or, preferably, a unidirectional alignment of the reinforcing fibers, so that the rotor hoop has a predeterminable deformation behavior in its main stress direction.
  • the matrix material of a plastic with fiber reinforcement preferably has as a component a thermoplastic such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI) or polytetrafluoroethene (PTFE) or preferably a thermosetting plastic such as epoxy resin (EP ), unsaturated polyester resin (UP), vinyl ester resin (VE), phenol-formaldehyde resin (PF), dialyl phthalate resin (DAP), methacrylate resin (MMA), polyurethane (PUR) or amino resin.
  • a thermoplastic such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI) or polytetrafluoroethene (PTFE) or preferably a thermosetting plastic such as epoxy resin (EP ), unsaturated polyester resin (UP), vinyl ester resin (VE), phenol-formal
  • the volume fraction of reinforcing fibers to matrix material is preferably adapted to the expected stress and the allowable deformation of the rotor yoke. In particular, a high proportion of longer fibers leads to an increase in rigidity and strength.
  • a fiber-reinforced plastic preferably has a fiber content of from 3 to 95% by volume, preferably from 60 to 80% by volume and particularly preferably from 65 to 70% by volume.
  • the rotor yoke is made of a plastic without fiber reinforcement.
  • the cross-sectional area of the rotor yoke has a first and a second axis.
  • these first and second axes are perpendicular to each other.
  • these first and second axes are essentially the two semiaxes of an ellipse.
  • the cross-sectional area is substantially symmetrical with respect to the first axis and / or to the second axis. Due to its cross-sectional area, a rotor bracket according to the invention has in particular both directions at right angles to the direction of the longitudinal axis, substantially the same drag coefficient and can thus be used in particular independently of the direction of rotation. This reduces the risk of errors when using the rotor yoke and thus in particular increases the reliability of the dual-stroke helicopter.
  • the rotor yoke has a longitudinal groove.
  • the shape of this longitudinal groove is determined in part by a longitudinal groove cross-sectional area which is preferably in a common plane with the cross-sectional area of the rotor yoke. Starting from this longitudinal groove cross-sectional area, the longitudinal groove extends in the direction of the longitudinal axis of the rotor yoke.
  • the longitudinal groove cross-sectional area intersects the first axis of the cross-sectional area of the rotor yoke and in particular is symmetrical with respect to the second axis of this cross-sectional area.
  • the elongated extruded material is protected during the rotational movement, it is particularly exposed to external stress, such as air currents, only slightly.
  • external stress such as air currents
  • the surface of this longitudinal groove at least partially on a coating.
  • the longitudinal groove is at least partially provided with a wear-reducing and / or friction-increasing coating.
  • a wear-reducing and / or friction-increasing coating By increasing the friction to ⁇ > 0, 1 at the longitudinal groove surface is achieved in particular that on the surface of the longitudinal groove a sliding material can be secured against slipping. Due to the anti-slip fastening in particular the reliability of Doppelschlagverlitzmaschine is increased.
  • the surface of the longitudinal groove is at least partially provided with a wear and / or friction-reducing coating.
  • the friction-reducing coating achieves, in particular, that the elongate extruded material with a coefficient of friction of ⁇ ⁇ 0.1 can slide in the longitudinal groove. Due to this low coefficient of friction, the reliability of Doppelschlagverlitzmaschine is increased.
  • the surface of the longitudinal groove is provided with no coating.
  • the surface of this longitudinal groove is provided with a sliding plate.
  • the sliding plate consists of a friction and / or wear-reducing material.
  • this sliding plate lowers the coefficient of friction between the elongated extrudate and the sliding plate to ⁇ ⁇ 0.1.
  • the sliding plate is made of a metallic material.
  • a Doppeltschverlitzmaschine a rotor bracket with a guide element made of a wear and / or friction-reducing material.
  • this guide element is made of a metallic or preferably of a ceramic material.
  • a guide element has at least a proportion of silicon carbide, preferably of aluminum oxide and particularly preferably of zirconium oxide.
  • a guide element with a fastening element on this rotor bracket is releasably attached.
  • the guide element is fastened by a pin, preferably by a rivet and more preferably by a screw.
  • a guide element is fastened with 1 to 4 fastening elements, preferably with 2 to 3 and particularly preferably with 2 fastening elements such as a screw connection. Due to the detachable connection between
  • the guide element can be easily and safely replaced and thus prevents this is used despite heavy wear. As a result, the reliability of Doppeltschverlitzmaschine is increased.
  • the guide element is integrally connected to the rotor yoke.
  • the guide element partially overlaps the longitudinal groove so that an overall cross-sectional area with a substantially closed strand guide recess arises in this covered area.
  • the strand guide recess can be prevented that the strand unscheduled leaking from the longitudinal groove.
  • the reliability of Doppelschlagverlitzmaschine is increased.
  • at least one of the attachment means does not protrude beyond the overall cross-sectional area.
  • a fastening means is introduced by the guide member in the rotor yoke and no longer protrudes beyond the attachment of the guide member beyond this.
  • the fastening element is a screw and the guide element has a recess for receiving a fastening means.
  • the arrangement of the recess in the guide element of the rotor yoke is less weakened than in an arrangement of the recess in the rotor yoke. The rotor bar thus has a less diminished
  • a fastening means is inserted through the rotor bracket into the guide element and, after the fastening of the guide element has been completed, no longer projects beyond the rotor bracket.
  • the fastening means is a screw and the rotor bracket has a recess for receiving the screw head and the guide element has a threaded portion.
  • the guide elements are positioned so that the strand is deflected at least on two successive guide elements by the same angle, in particular to follow the course of the longitudinal groove.
  • a plurality of but at least two guide elements are claimed substantially equal by this type of attachment of the guide elements.
  • the same stress on identical guide elements causes a similar wear, so that inferred by the control of a guide element on the state of wear of several guide elements and thus their replacement can be simplified. In particular, by the simplified replacement of the guide elements, the reliability of Doppelschlagverlitzmaschine is increased.
  • a rotor yoke according to the invention is first produced from a plastic, in particular with fiber reinforcement, on which a guide element is subsequently attached.
  • this has in particular the steps of prototyping and curing or cooling of this rotor yoke.
  • plastic with fiber reinforcement in a mold, which is preferably substantially a negative form of the rotor yoke to understand.
  • the matrix material and the reinforcing fibers are introduced together, in particular by injection molding, in the negative mold.
  • the matrix material and the reinforcing fibers are preferably introduced into the negative mold separately from one another.
  • the rotor yoke has substantially the desired mechanical properties, in particular with regard to its rigidity and strength, especially after completion of this process.
  • a guide element By attaching a guide element is to be understood that this is positively connected to the rotor bracket, for example by a fastener or that this is materially connected to the rotor yoke.
  • a fastener is a rivet or a screw to understand.
  • a guide element is fastened with two fastening elements on the rotor yoke, particularly preferably with two screws.
  • a rotor bracket 1 is shown for use in a Doppeltschverlitzmaschine. On the rotor bracket 1 guide elements 2 are attached.
  • the rotor yoke 1 extends in the direction of the longitudinal axis 3, at right angles to its cross-sectional area 4 (not shown) and has a bend in the middle region.
  • the rotor yoke 1 is rotatably mounted in the region of its ends 14 and can rotate about the axis of rotation 13.
  • the cross-sectional area 4 of the rotor yoke 1 is shown.
  • the cross-sectional area 4 has a first axis 5 and a second axis 6.
  • the cross-sectional area 4 is symmetrical.
  • the illustrated cross-sectional area 4 essentially has an elliptical basic shape.
  • Fig. 3 the total cross-sectional area of the rotor yoke is shown, which is composed of the cross-sectional area 4 of the rotor yoke and the cross-sectional area of the guide element 2.
  • the guide element 2 covers in the plane shown the longitudinal groove cross-sectional area 10, so that a closed strand guide recess 12 is formed.
  • the surface of the longitudinal groove 11 is partially covered with a sliding plate 8.
  • the guide element 2 has two threaded portions 7 for receiving the fastening screws 15.
  • the fastening screws 15 are inserted through the rotor yoke 1 in the guide element 2 and connected thereto, while the heads of the fastening screws 15 are substantially received in recesses 9 in the rotor yoke 1.
  • the longitudinal groove cross-sectional area 10 intersects the first axis 5 and is symmetrical to the second axis 6.
  • the extruded material (not shown) is well protected from external influences, such as air currents, in the longitudinal groove during the rotational movement.

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Abstract

Maschine zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut, welche einen drehbar gelagerten Rotorbügel (1) aufweist. Dieser dient zum Verdrehen des Strangguts und erstreckt sich aus gehend von einer Querschnittsfläche (4) in Richtung einer Längsachse (3). Der Rotorbügel (1) verläuft in Richtung dieser Längsachse (3) wenigstens abschnittsweise gebogen. Der Rotorbügel (1) weist in dieser Richtung eine im Wesentlichen zu dieser Querschnittsfläche (4) rechtwinklig verlaufende Längsrille auf. Diese Längsrille wird wenigstens bereichsweise von wenigstens einem Führungselement (2) überdeckt. In diesem Rotorbügel (1) wird das Stranggut in Richtung der Längsachse (3) beweglich geführt. Der erfindungsgemäße Rotorbügel (1) besteht im Wesentlichen aus Kunststoff, vorzugsweise mit Faserverstärkung.

Description

MASCHINE ZUM VERARBEITEN VON LANGGESTRECKTEM STRANGUUT
Besc h re i bu n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut mit einem drehbar gelagerten Rotorbügel. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorbügels.
Maschinen mit einem drehbar gelagerten Rotorbügel zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Maschinen werden zum Verarbeiten von Leitern, Adern, Fäden oder Schnüren zu Kabeln oder Seilen verwendet und als Verseil- oder Verlitzmaschinen bezeichnet, grundsätzlich wird zwischen einschlagigen oder doppelschlagigen Maschinen unterschieden. Nachfolgend wird die Erfindung am Beispiel einer Doppelschlagverlitzmaschine beschrieben, es wird aber darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung auch auf alle anderen Arten von Maschinen bezieht, in welchen ein Rotorbügel in der beschriebenen Art eingesetzt wird.
Alle bekannten Ausführungsformen von Doppelschlagverlitzmaschinen stimmen insoweit überein, dass die Führung des langgestreckten Strangguts über einen Rotor- oder Verseilbügel verläuft, dass zwei Verlitzpunkte vorgesehen sind und doppelt so viele Verlitzschläge wie Rotorbügelumdrehungen erzeugt werden. Diesbezüglich wird auf die EP 1 441 063 A1 und die WO 95/04185 verwiesen.
Das Funktionsprinzip der beschriebenen Doppelschlagverlitzmaschinen sieht vor, dass der Rotorbügel um eine Achse rotiert. Doppelschlagverlitzmaschinen werden vorwiegend zum Herstellen von Massenware, wie zum Beispiel Elektrokabel für die Automobilindustrie eingesetzt und weisen dementsprechend eine äußerst hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit auf. Damit einhergehend ist die Rotationsgeschwindigkeit des Rotorbügels hoch und beträgt zum Teil mehrere tausend Umdrehungen pro Minute.
Doppelschlagverlitzmaschinen sind häufig in Produktionsstraßen, also in der sogenannten In-Line-Produktion eingebunden. Bei dieser Art der Verarbeitung sind der Doppelschlagverlitzmaschine vor und/oder nachgelagerte Produktionsschritte zum Herstellen des End- Produktes notwendig. Bei der Herstellung eines Elektrokabels ist dem Verlitzen beispielsweise das Isolieren das Kabels nachgelagert. Fällt bei der In-Line-Produktion nur ein Glied der Produktionskette aus, so kommt die gesamte Produktionsstraße zum Stillstand und es entstehen hohe Ausfallkosten. Daher werden an die Funktionssicherheit einer Doppel- schlagverlitzmaschine außerordentliche Anforderungen gestellt.
Bisher werden in Doppelschlagverlitzmaschinen drehbar gelagerte Rotorbügel eingesetzt, welche häufig aus einem hochfesten metallischen Werkstoff bestehen, oder Rotorbügel welche als sehr aufwändiges Hohlkörperprofil ausgebildet sind, wie dies zum Beispiel in der US 2006/0196163 A1 offenbart ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine mit einem drehbar gelagerten Rotorbügel zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut bereitzustellen, welcher die Funktionssicherheit der Maschine erhöht sowie ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Rotorbügels.
Diese Aufgabe wird durch eine Maschine mit drehbar geleagertem Rotorbügel gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorbügels gemäß Anspruch 11 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche beziehen sich auf zu bevorzugende Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Maschine.
Die Maschine zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut weist einen drehbar gelagerten Rotorbügel auf. Dieser dient zum Verdrehen des Strangguts und erstreckt sich ausgehend von einer Querschnittsfläche in Richtung einer Längsachse. Der Rotorbügel verläuft in Richtung dieser Längsachse wenigstens abschnittsweise gebogen. Der Rotorbügel weist in dieser Richtung eine im Wesentlichen zu dieser Querschnittsfläche rechtwinklig verlaufende Längsrille auf.
Diese Längsrille wird wenigstens bereichsweise von wenigstens einem Führungselement überdeckt. In diesem Rotorbügel wird das Stranggut in Richtung der Längsachse beweglich geführt. Der erfindungsgemäße Rotorbügel besteht im Wesentlichen aus Kunststoff, vorzugsweise mit Faserverstärkung.
Unter der Querschnittsfläche des Rotorbügels ist eine Fläche zu verstehen, welche im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rotorbügels angeordnet ist, und den Querschnitt des Rotorbügels wenigstens abschnittsweise beschreibt. Der Rotorbügel erstreckt sich rechtwinklig zu seiner Querschnittsfläche. Die Querschnittsfläche kann sich entlang der Längsachse des Rotorbügels verändern. Unter einem Rotorbügel ist ein langgestrecktes, abschnittsweise gebogenes Bauteil zu verstehen. Die Biegung des Rotorbügels kann durch einzelne Knicke entstehen, wobei der Rotorbügel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knicken gerade oder gebogen verläuft . Unter einem Knick ist dabei eine Biegung mit relativ kleinem Biegeradius, vorzugsweise r < 100 mm, zu verstehen. Der Rotorbügel kann in Richtung der Längsachse eine kontinuierliche Biegung in einem Bereich aufweisen und in einem anderen Bereich ohne Biegung verlaufen, dabei kann der Radius der Biegung variabel sein. Durch die beschriebene Formgebung des Rotorbügels wird das Verdrehen des langgestreckten Strangguts ermöglicht. Der Rotorbügel ist vorzugsweise im Bereich seiner Enden drehbar gelagert und somit insbesondere um eine Rotationsachse drehbar.
Unter einer Längsrille ist eine Ausnehmung in diesem Rotorbügel zu verstehen, welche im Wesentlichen in Richtung der Längsachse verläuft. Die Längsrille ist dazu vorgesehen das langgestreckte Stranggut in Richtung der Längsachse des Rotorbügels zu führen.
Unter einem Führungselement ist ein Bauteil zu verstehen, welches diese Längsrille wenigstens teilweise überdeckt. Ein Führungselement ist dazu vorgesehen, das langgestreckte Stranggut sicher in der Längsrille zu führen.
Unter einem Kunststoff mit Faserverstärkung ist ein Werkstoff zu verstehen, welcher wenigstens einen Anteil Matrixwerkstoff und einen Anteil Verstärkungsfasern aufweist.
Dabei können die Verstärkungsfasern aus anorganischen Werkstoffen wie Basalt, Bor, Glas, Keramik oder Kieselsäure; aus metallischen Werkstoffen wie Stahl, Aluminium oder Titan, sowie aus metallischen Legierungen; aus natürlichen Werkstoffen wie Holz, Flachs, Hanf oder Sisal oder vorzugsweise aus organischen Werkstoffen wie Aramid, Kohlenstoff, Polyester, Nylon, Polyethylen oder Plexiglas bestehen.
Die eingesetzten Verstärkungsfasern können unterschiedliche Faserlängen aufweisen. Vorzugsweise werden Kurzfasern mit einer Faserlänge von 0,1 bis 1 mm eingesetzt, diese Verstärkungsfasern können insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Rotorbügel in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Besonders bevorzugt werden, insbesondere in Kombination mit einem duroplastischen Matrixwerkstoff, Langfasern mit einer Länge von 1 mm bis 50 mm eingesetzt. Langfasern führen insbesondere zu einer Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit des Kunststoffs mit Faserverstärkung. Ganz besonders bevorzugt werden Endlosfasern mit einer Länge von über 50 mm eingesetzt. Endlos- fasern werden insbesondere in Form von Rovings oder Geweben eingesetzt. Ein Kunststoff mit Faserverstärkung durch Endlosfasern genügt höchsten Ansprüchen insbesondere an die Festigkeit und Steifigkeit.
Durch die Ausrichtung der Verstärkungsfasern im Matrixwerkstoff kann insbesondere das Verformungsverhalten und/oder die Festigkeit des Kunststoffs mit Faserverstärkung beein- flusst werden. Die Verstärkungsfasern werden vorzugsweise regellos, multidirektional im Matrixwerkstoff angeordnet. Somit ergibt sich ein nahezu in alle Raumrichtungen gleichmäßig steifer und/oder fester Kunststoff mit Faserverstärkung. Bevorzugt werden die Verstärkungsfasern entsprechend bekannter Beanspruchungen des Rotorbügels ausgerichtet. Somit ergibt sich insbesondere eine multidirektional gerichtete oder vorzugsweise eine uni- direktionale Ausrichtung der Verstärkungsfasern, so dass der Rotorbügel in seine Hauptbeanspruchungsrichtung ein vorgebbares Verformungsverhalten aufweist.
Der Matrixwerkstoff eines Kunststoffs mit Faserverstärkung weist als einen Bestandteil vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff wie Polyetheretherketon (PEEK), Poly- phenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) oder Polytetrafluorethen (PTFE) oder bevorzugt einen duroplastischen Kunststoff wie Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP) , Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Dial- lylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR) oder aus Aminoharz.
Der Volumenanteil von Verstärkungsfasern zu Matrixwerkstoff wird vorzugsweise an die zu erwartende Beanspruchung und die zulässige Verformung des Rotorbügels angepasst. Insbesondere führt ein hoher Anteil längerer Fasern zu einer Steigerung der Steifigkeit und Festigkeit. Vorzugsweise weist ein Kunststoff mit Faserverstärkung einen Faseranteil von 3 bis 95 Volumen-% auf, bevorzugt von 60 bis 80 Volumen-% und besonders bevorzugt von 65 bis 70 Volumen-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Rotorbügel aus einem Kunststoff ohne Faserverstärkung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Querschnittsfläche des Rotorbügels eine erste und eine zweite Achse auf. Vorzugsweise sind diese erste und diese zweite Achse rechtwinklig zueinander. Insbesondere sind diese erste und diese zweite Achse im Wesentlichen die beiden Halbachsen einer Ellipse. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche im Wesentlichen symmetrisch zu der ersten Achse und/oder zu der zweiten Achse. Ein erfindungsgemäßer Rotorbügel weist aufgrund seiner Querschnittsfläche insbesondere in beide Richtungen rechtwinklig zur Richtung der Längsachse, im Wesentlichen den gleichen Luftwiderstandsbeiwert auf und kann damit insbesondere unabhängig von der Rotationsrichtung eingesetzt werden. Dadurch wird das Risiko von Fehlern beim Einsatz des Rotorbügels gesenkt und damit insbesondere die Funktionssicherheit der Doppelschlag- verlitzmaschine gesteigert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotorbügel eine Längsrille auf. Die Gestalt dieser Längsrille wird teilweise durch eine Längsrillen-Querschnittsfläche bestimmt, welche vorzugsweise mit der Querschnittsfläche des Rotorbügels in einer gemeinsamen Ebene liegt. Ausgehend von dieser Längsrillen-Querschnittsfläche erstreckt sich die Längsrille in Richtung der Längsachse des Rotorbügels. Vorzugsweise schneidet die Längsrillen-Querschnittsfläche die erste Achse der Querschnittsfläche des Rotorbügels und ist insbesondere symmetrisch zur zweiten Achse dieser Querschnittsfläche. Insbesondere durch diese Ausgestaltung wird das langgestreckte Stranggut während der Rotationsbewegung geschützt, so ist es insbesondere äußeren Beanspruchen, wie zum Beispiel Luftströmungen, nur wenig ausgesetzt ist. Durch diesen Schutz des Strangguts wird insbesondere die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine gesteigert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche dieser Längsrille wenigstens bereichsweise eine Beschichtung auf. Vorzugsweise ist die Längsrille zumindest bereichsweise mit einer verschleißmindernden und/oder reibungserhöhenden Beschichtung versehen. Durch die Reibungserhöhung auf μ > 0, 1 an der Längsrillenoberfläche wird insbesondere erreicht, dass auf der Oberfläche der Längsrille ein Gleitwerkstoff verrutschsicher befestigt werden kann. Durch die verrutschsichere Befestigung wird insbesondere die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht. Bevorzugt ist die Oberfläche der Längsrille zumindest bereichsweise mit einer verschleiß- und/oder reibungsmindernden Beschichtung versehen. Durch die reibungsmindernde Beschichtung wird insbesondere erreicht, dass das langgestreckte Stranggut mit einem Reibwert von μ < 0,1 in der Längsrille gleiten kann. Durch diese niedrige Reibungszahl wird die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der Längsrille mit keiner Beschichtung versehen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche dieser Längsrille mit einem Gleitblech versehen. Insbesondere besteht das Gleitblech aus einem reibungs- und/oder verschleißmindernden Werkstoff. Vorzugsweise senkt dieses Gleitblech die Reibungszahl zwischen dem langgestreckten Stranggut und dem Gleitblech auf μ < 0,1. Vorzugsweise besteht das Gleitblech aus einem metallischen Werkstoff. Durch ein Gleitblech wird insbesondere verhindert, dass ein durch das Gleiten des langgestreckten Wickelguts verursachter Verschleiß die Struktur des Rotorbügels schädigt und damit die Bauteilfestigkeit verringert. Durch ein Gleitblech wird somit insbesondere die
Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine gesteigert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Doppelschlagverlitzmaschine einen Rotorbügel mit einem Führungselement aus einem verschleiß- und/oder reibungsminderndem Werkstoff auf. Vorzugsweise ist dieses Führungselement aus einem metallischen oder bevorzugt aus einem keramischen Werkstoff hergestellt. Insbesondere weist ein Führungselement wenigstens einen Anteil von Siliciumcarbid vorzugsweise von Aluminiumoxid und besonders bevorzugt von Zirkonoxid auf. Durch eine verschleißarmes und reibungsmin- derndes Führungselement wird insbesondere die Funktionssicherheit einer Doppelschlagverlitzmaschine gesteigert, da sich insbesondere das langgestreckte Stranggut beim Gleiten durch das Führungselement nur wenig erwärmt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber anderen ist, dass das Stranggut weniger beansprucht und gedehnt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Führungselement mit einem Befestigungselement auf diesem Rotorbügel lösbar befestigt. Vorzugsweise ist das Führungselement durch einen Stift, bevorzugt durch einen Niet und besonders bevorzugt durch eine Schraube befestigt. Vorzugsweise ist ein Führungselement mit 1 bis 4 Befestigungselementen befestigt, bevorzugt mit 2 bis 3 und besonders bevorzugt mit 2 Befestigungselementen wie beispielsweise einer Schraubverbindung. Durch die lösbare Verbindung zwischen
Führungselement und Rotorbügel kann das Führungselement einfach und sicher ausgewechselt werden und somit wird verhindert, dass dieses trotz starkem Verschleiß weiterverwendet wird. Dadurch wird die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht. In einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist das Führungselement stoffschlüssig mit dem Rotorbügel verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform überdeckt das Führungselement die Längsrille bereichsweise so, dass in diesem überdecktem Bereich eine Gesamtquerschnittsfläche mit einer im Wesentlichen geschlossenen Stranggutführungs-Ausnehmung entsteht. Durch diese Ausprägung der Stranggutführungs-Ausnehmung kann verhindert werden, dass das Stranggut unplanmäßig aus der Längsrille austritt. Insbesondere durch die sichere Führung des Strangguts in der Längsrille wird die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform ragt wenigstens eines der Befestigungsmittel nicht über die Gesamtquerschnittsfläche hinaus. Vorzugsweise wird ein Befestigungsmittel durch das Führungselement in den Rotorbügel eingeführt und ragt nach abgeschlossener Befestigung des Führungselements nicht mehr über dieses hinaus. Vorzugsweise ist das Befestigungselement eine Schraube und das Führungselement weist eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels auf. Durch die Anordnung der Ausnehmung im Führungselement wird der Rotorbügel weniger geschwächt als bei einer Anordnung der Ausnehmung im Rotorbügel. Der Rotorbügel weist damit eine weniger verminderte
Bauteilfestigkeit auf.
Vorzugsweise wird ein Befestigungsmittel durch den Rotorbügel in das Führungselement eingeführt und ragt nach abgeschlossener Befestigung des Führungselements nicht mehr über den Rotorbügel hinaus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Befestigungsmittel eine Schraube und der Rotorbügel weist eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Schraubenkopfes und das Führungselement einen Gewindeabschnitt auf. Insbesondere durch die hohe Festigkeit des Führungselements entsteht so eine besonderes tragfähige Schraubenverbindung und die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine wird erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Führungselemente so positioniert, dass das Stranggut wenigstens an zwei aufeinanderfolgenden Führungselementen um den gleichen Winkel abgelenkt wird, um insbesondere dem Verlauf der Längsrille zu folgen. Vorzugsweise werden durch diese Art der Anbringung der Führungselemente mehrere aber wenigstens zwei Führungselemente im Wesentlichen gleich beansprucht. Vorzugsweise verursacht die gleiche Beanspruchung an baugleichen Führungselementen einen ähnlichen Verschleiß, so dass durch die Kontrolle eines Führungselements auf den Verschleißzustand mehrerer Führungselemente gefolgert und damit deren Austausch vereinfacht werden kann. Insbesondere durch den vereinfachten Austausch der Führungselemente wird die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht. Durch diese Art der Positionierung der Führungselemente ist es möglich weniger Führungselemente einzusetzen, dadurch wird zum einen die Anzahl an verschleißenden Teilen reduziert, zum anderen verlängert sich die freie, nicht überdeckte Strecke zwischen den Führungselementen. Beim Gleiten des langgestreckten Strangguts durch die Längsrille und/oder durch ein Führungselement können sich Partikel vom Stranggut und/oder von den Gleitflächen lösen und am Rotorbügel ablagern, insbesondere lagert sich Kupfer- oder Zinnstaub am Rotorbügel ab. Der durch die Rotationsbewegung entstehende Luftstrom kann in vorteilhafter Weise auf den freien nicht überdeckten Strecken des Rotorbügels diese Partikel entfernen. Somit wird durch die beschriebene Art der Positionierung der
Führungselemente die Funktionssicherheit der Doppelschlagverlitzmaschine erhöht.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Rotorbügels insbesondere zum Einsatz in einer Doppelschlagverlitzmaschine wird zunächst ein erfindungsgemäßer Rotorbügel aus einem Kunststoff, insbesondere mit Faserverstärlung hergestellt, auf diesem wird anschließend ein Führungselement angebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellverfahrens weist dieses insbesondere die Schritte Urformen und Aushärten beziehungsweise Abkühlen dieses Rotorbügels auf. Insbesondere ist unter Urformen das Einbringen von Kunststoff mit Faserverstärkung in eine Form, welche vorzugsweise im Wesentlichen eine Negativform des Rotorbügels darstellt, zu verstehen. Vorzugsweise werden der Matrixwerkstoff und die Verstärkungsfasern gemeinsam, insbesondere durch Spritzgießen, in die Negativform eingebracht. Bevorzugt werden der Matrixwerkstoff und die Verstärkungsfasern getrennt voneinander in die Negativform eingebracht.
Unter Aushärten beziehungsweise Abkühlen ist zu verstehen, dass der Rotorbügel insbesondere nach Abschluss dieses Vorgangs im Wesentlichen die gewünschten mechanischen Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf seine Steifigkeit und Festigkeit besitzt.
Unter dem Befestigen eines Führungselements ist zu verstehen, dass dieses formschlüssig mit dem Rotorbügel, zum Beispiel durch ein Befestigungselement verbunden wird oder, dass dieses stoffschlüssig mit dem Rotorbügel verbunden wird. Vorzugsweise ist unter einem Befestigungselement ein Niet oder eine Schraube zu verstehen. Vorzugsweise wird ein Führungselement mit zwei Befestigungselementen am Rotorbügel befestigt, besonders bevorzugt mit zwei Schrauben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 einen Rotorbügel 1 zum Einsatz in einer Doppelschlag-Verlitzmaschine, wobei dieser einige Führungselemente 2 aufweist, Fig. 2 die Querschnittsfläche 4 eines Rotorbügels 1 mit einer ersten Achse 5 und einer zweiten Achse 6,
Fig. 3 die Gesamtquerschnittsfläche 4 mit einer Stranggutführungs-Ausnehmung 6, wobei der Längsrillen-Querschnitt 10 ein Teil dieser ist und zwei Befestigungselemente 15.
In Fig. 1 ist ein Rotorbügel 1 zum Einsatz in einer Doppelschlagverlitzmaschine dargestellt. Auf dem Rotorbügel 1 sind Führungselemente 2 befestigt. Der Rotorbügel 1 erstreckt sich in Richtung der Längsachse 3, rechtwinklig zu seiner Querschnittsfläche 4 (nicht dargestellt) und weist im mittleren Bereich eine Biegung auf. Der Rotorbügel 1 ist im Bereich seiner Enden 14 drehbar gelagert und kann um die Rotationsachse 13 rotieren.
In Fig. 2 ist die Querschnittsfläche 4 des Rotorbügels 1 dargestellt. Die Querschnittsfläche 4 weist eine erste Achse 5 und eine zweite Achse 6 auf. Zu diesen beiden Achsen 5 und 6 ist die Querschnittsfläche 4 symmetrisch. Die dargestellte Querschnittsfläche 4 weist im Wesentlichen eine elliptische Grundform auf.
In Fig. 3 ist die Gesamtquerschnittsfläche des Rotorbügels dargestellt, welche sich aus der Querschnittsfläche 4 des Rotorbügels und der Querschnittsfläche des Führungselements 2 zusammensetzt. Das Führungselement 2 überdeckt in der dargestellten Ebene die Längsrillen-Querschnittsfläche 10, so das eine geschlossene Stranggutführungs-Ausnehmung 12 entsteht. Die Oberfläche der Längsrille 11 ist bereichsweise mit einem Gleitblech 8 bedeckt. Das Führungselement 2 weist zwei Gewindebereiche 7 zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 15 auf. Die Befestigungsschrauben 15 werden durch den Rotorbügel 1 in das Führungselement 2 eingeführt und mit diesem verbunden, dabei werden die Köpfe der Befestigungsschrauben 15 im Wesentlichen in Ausnehmungen 9 im Rotorbügel 1 aufgenommen. Die Längsrillen-Querschnittsfläche 10 schneidet die erste Achse 5 und ist symmetrisch zur zweiten Achse 6. Durch diese Ausprägung der Längsrillen-Querschnittsfläche 10 liegt das Stranggut (nicht dargestellt) bei der Rotationsbewegung gut geschützt vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Luftströmungen, in der Längsrille.

Claims

Pate nta n s prüc he
1. Maschine zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut mit einem drehbar gelagertem Rotorbügel (1), welcher zum Verdrehen des Strangguts dient, mit:
einer Erstreckung im Wesentlichen entlang einer Längsachse (3), welche wenigstens bereichsweise gebogen ist; einem Querschnitt, der durch eine Querschnittsfläche (4) beschrieben wird und sich im Wesentlichen quer zu dieser Längsachse (3) erstreckt; einer Längsrille, die im Wesentlichen parallel zu dieser Längsachse (3) verläuft und deren Querschnitt durch eine Längsrillen-Querschnittsfläche (10) beschrieben wird, wobei in dieser Längsrille des Rotorbügels (1) das Stranggut in Richtung der
Längsachse (3) beweglich geführt ist; einem Führungselement (2), welches diese Längsrille wenigstens bereichsweise überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorbügel (1) aus Kunststoff, vorzugsweise mit einer Faserverstärkung besteht.
2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsfläche (4) des Rotorbügels (1 ) eine erste (5) und eine zweite (6) Achse aufweist, welche rechtwinklig zueinander sind,
wobei die Querschnittsfläche (4) zu diesen Achsen symmetrisch ist
und insbesondere eine elliptische Grundform aufweist.
3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Längsrillen-Querschnittsfläche (10) bereichsweise von der ersten Achse geschnitten wird und insbesondere symmetrisch zur zweiten Achse (6) ist.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberfläche (11) dieser Längsrille wenigstens bereichsweise mit einer Beschich- tung versehen ist, wobei diese aus einem verschleiß- und/oder reibungsminderndem Werkstoff besteht.
5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (11) dieser Längsrille wenigstens bereichsweise mit einem Gleitblech (8) versehen ist, wobei dieses zumindest bereichsweise aus einem verschleiß- und/oder reibungsminderndem Werkstoff besteht.
6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Führungselement (2) zumindest bereichsweise aus einem verschleiß- und/oder reibungsmindernden Werkstoff besteht, insbesondere aus einem Keramikwerkstoff.
7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Rotorbügel (1) wenigstens ein Führungselement (2) mittels wenigstens einem Befestigungselement (15) lösbar befestigt ist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem überdeckten Bereich eine Gesamtquerschnittsfläche mit einer umlaufend geschlossenen Stranggutführungs-Ausnehmung (12) ausgebildet ist.
9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Befestigungselement (15) im Wesentlichen nicht über die Gesamtquerschnittsfläche hinausragt.
10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass diese Führungselemente (2) so positioniert sind, dass der Ablenkwinkel, um welchen das Stranggut an einem Führungselement (2) abgelenkt wird, insbesondere um dem Verlauf der Längsrille zu folgen, bei zwei aufeinanderfolgenden Führungselementen (2) gleich groß ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines drehbar gelagerten Rotorbügels (1) zum Einsatz in einer Maschine zum Verarbeiten von langgestrecktem Stranggut, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorbügel (1) mit Längsrille aus Kunststoff, vorzugsweise mit Faserverstärkung hergestellt wird, und
dass wenigstens ein Führungselement (2) mit diesem verbunden wird.
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