(19)
(11) EP 0 402 782 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
19.12.1990  Patentblatt  1990/51

(21) Anmeldenummer: 90110857.1

(22) Anmeldetag:  08.06.1990
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5D02G 1/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
CH DE ES FR GB IT LI

(30) Priorität: 14.06.1989 DE 3919395

(71) Anmelder: BARMAG AG
D-42862 Remscheid (DE)

(72) Erfinder:
  • Lorenz, Hellmut
    D-5630 Remscheid 1 (DE)

(74) Vertreter: Pfingsten, Dieter, Dipl.-Ing. 
Barmag AG Postfach 11 02 40
42862 Remscheid
42862 Remscheid (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Reibscheibe


    (57) Die Reibscheibe (11) bildet mit zwei weiteren Reibscheiben (12, 13) einen Überlappungsbereich (14), durch welchen der Faden geführt wird.
    Dabei ist der Bereich des Umfangs, über den der Faden läuft, aufgeteilt in eine Zone großer Reibung (16) und eine Zone geringer Reibung (17). Die Zone großer Reibung (16) besitzt einen größeren Krümmungsradius als die Zone mit niedrigerem Reibbeiwert.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

    [0002] Derartige Reibscheiben sind z.B. bekannt aus der DE-A 23 06 853. Sie werden vornehmlich verwandt in Friktionsfalschdrallern mit drei Wellen, die auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks aufgestellt sind, die gleichsinnig rotieren und auf denen die Scheiben so aufgespannt sind, daß sie sich über dem Mittelpunkt des Dreiecks überlappen und dort einen zickzack-förmigen Fadenlauf bilden.

    [0003] Der Vorteil der bekannten Reibscheiben besteht darin, daß sie gleichzeitig den Faden drallen und fördern. Daher sind die Reibscheiben und die Friktionsfalschdraller, in denen sie verwandt werden, für hohe Fadengeschwindigkeiten bei starker Zwirngebung verwendbar.
    Es wird jedoch beobachtet, daß es über die mechanisch berechenbare Abhängigkeit hinaus eine nicht vorausberechnete Abhängigkeit zwischen der Drallwirkung und der Förderwirkung gibt. Hierdurch ist bei vorgegebener Drallhöhe eine Ein­schränkung der Fadengeschwindigkeit bedingt.

    [0004] Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.

    [0005] Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

    [0006] Durch die Erfindung wird die Reibscheibe ebenfalls in Zonen aufgeteilt, von denen eine Zone die Funktionen der Drallge­bung und Förderung und die andere Zone die Funktion der optimalen Fadenführung erfüllt. Dabei sind jedoch die Zonen für die Drallgebung und Förderung einerseits und die Faden­führung andererseits so ausgelegt, daß eine Beeinträchtigung der Förderwirkung nicht eintritt.

    [0007] Durch diese genau bestimmte Aufteilung der Zonen kann zum einen eine optimale Reibeinwirkung und zum anderen eine optimale Fadenführung bewirkt werden.

    [0008] Zur weiteren Optimierung der Reibeinwirkung dient der Vor­schlag nach Anspruch 2. Hiermit können hohe Reibbeiwerte und hohe Reibgeschwindigkeiten angewandt werden, ohne daß es zu Schädigungen der Multifilamentfäden kommt. Andererseits wird die Dicke der Reibscheiben auf Werte begrenzt, wie sie bisher üblich und maschinenbaulich annehmbar sind.

    [0009] Eine weitere, nicht vorausberechenbare Verbesserung hin­sichtlich Förderwirkung und Drallgebung ergibt sich durch den Vorschlag nach Anspruch 3.

    [0010] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

    [0011] Es zeigen

    Fig. 1 einen Friktionsfalschdraller mit drei Wellen in der Aufsicht;

    Fig. 2 den Friktionsfalschdraller im Teilschnitt in der Ansicht;

    Fig. 3 den Schnitt durch eine Reibscheibe;

    Fig. 4A die Abwicklung einer Reibscheibe;

    Fig. 4B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 3;

    Fig. 5 den Schnitt durch eine Reibscheibe;

    Fig. 6A die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 5;

    Fig. 6B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 5;

    Fig. 7 den Schnitt durch eine Reibscheibe bekannter Bauweise;

    Fig. 8A die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 7;

    Fig. 8B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 7.



    [0012] Der Friktionsfalschdraller weist drei Wellen 1, 2, 3 auf, die in der Grundplatte 4 drehbar gelagert sind. Die Wellen sind auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks gelagert. Die Wellen werden durch einen in der Maschinenlänge verlau­fenden Tangentialriemen 6 angetrieben, der an einem Wirtel 5 anliegt. Der Wirtel 5 ist an der Welle 1 befestigt. Von der Welle 1 aus werden die anderen Wellen 2 und 3 über Riemen­scheiben 7 und 8 sowie kleine Treibriemen gleichsinnig ange­trieben. Auf den Wellen 1, 2, 3 sind - in dem Ausführungs­beispiel - drei Reibscheiben 11, 12, 13 derart gelagert, daß sie sich in einem Überlappungsbereich 14 überlappen. Der Überlappungsbereich 14 liegt über der Mitte des gleichsei­tigen Dreiecks, auf dessen Eckpunkten die Wellen 1, 2, 3 gelagert sind. Die Grundplatte 4 besitzt einen Einlegschlitz 9, der bis in den mittleren Überlappungsbereich 14 der Scheiben ragt.

    [0013] Im Bereich des Einlegschlitzes 9 bilden die Reibscheiben 12 und 13 einen Zwickel, in den der Faden eingelegt wird, so daß er in den Überlappungsbereich 14 gelangt.

    [0014] Die Ausbildung der neuen Reibscheiben 11, 12, 13 ergibt sich aus den Figuren 3 und 5. Eine bekannte Reibscheibe ist in Fig. 7 dargestellt. Danach gilt für alle Reibscheiben:
    Die Reibscheiben besitzen eine ballige Umfangsfläche, über die der Faden 15 läuft. Dabei umschlingt der Faden 15 die ballige Umfangsfläche teilweise. Der Umschlingungsbereich ist mit UIV bzw. UVI bzw. UVIII bezeichnet. Bemerkenswert ist weiter, daß infolge der Geometrie des Friktionsfalsch­drallers sich eine Fadenführung ergibt, bei der der Faden geneigt zur Tangente über den Umfang der Scheibe geführt wird. Als Neigungswinkel alpha ist in dieser Anmeldung der Komplementwinkel zu dem Winkel zwischen Faden und Umfangs­tangente bezeichnet. Dieser Neigungswinkel alpha ist im statischen Zustand über den gesamten Umschlingungsbereich U konstant. Durch die Bewegung des Umfanges der Reibscheibe ergibt sich jedoch eine Verschleppung des Fadens. Zur Dar­stellung dieser Verschleppung des Fadens ist in den Figuren 4A, 6A, 8A eine Abwicklung des Umfangs dargestellt. Diese Abwicklung stellt den balligen Umfang der Reibscheibe sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung linear dar.

    [0015] Die neuen Reibscheiben nach den Fig. 3 und 5 bestehen nun aus Zonen mit unterschiedlichen Reibbeiwerten, und zwar einer Zone 16 mit großer Reibung, im folgenden "Reibzone" genannt, und einer Zone 17 mit geringer Reibung, im folgen­den "Führungszone" genannt.

    [0016] Die Reibzone hat z.B. gegenüber dem Faden einen Reibbeiwert von 0,25 und die Führungszone einen Reibbeiwert von 0,1.

    [0017] Gemeinsam ist ferner den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und Fig. 5, daß die Reibzone einen größeren Krüm­mungsradius hat als die Führungszone. Es besteht eine direk­te Abhängigkeit zwischen dem Reibbeiwert und dem Krümmungs­radius. Das heißt: Je größer der Reibbeiwert desto größer der Krümmungsradius. Es braucht dabei allerdings keine strenge Proportionalität vorzuliegen. Entscheidend ist viel­mehr folgende Überlegung: Durch einen großen Krümmungsradius wird die Scheibe sehr dick. Das ist maschinenbaulich uner­wünscht. Andererseits kann die Berührstrecke nicht beliebig kurz werden, da es hierbei zu unzulässigen Flächenpressungen zwischen Faden und Reibscheibe kommen würde. Flächenpres­ sungen sind insbesondere dann niedrig zu halten, wenn die Reibscheibe einen hohen Reibbeiwert besitzt.

    [0018] Der Krümmungsradius der Reibscheibe, der die Länge der Berührstrecke in der Reibzone bestimmt, soll also nach der zulässigen Flächenpressung ausgelegt werden. Die zulässige Flächenpressung kann sich nur aus Versuchen und Erfahrungen ergeben und ist sehr stark vom Material einerseits der Reib­fläche, andererseits des Fadens abhängig. Der Krümmungs­radius der Führungszone wird dagegen so gering gewählt, wie es maschinenbaulich zur Erzielung einer geringen Scheiben­dicke und zur Fadenführung zweckmäßig ist. Der Krümmungs­radius der Reibzone kann z.B. 7 mm, der der Führungszone 2 mm betragen. Die Zonen unterschiedlicher Reibung können nun in Fadenlaufrichtung mit unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 befindet sich die Reibzone 16 am Eingang und die Führungs­zone 17 am Ausgang der Reibscheibe.

    [0019] Dabei ergibt sich - wie in Fig. 4A dargestellt - in der Abwicklung des Umfangs der Reibscheibe folgendes Bild: Der Faden läuft zunächst unter einem Neigungswinkel alpha auf die Reibscheibe, und zwar in die Reibzone 16 ein, der im wesentlichen durch die geometrische Auslegung des Friktions­falschdrallers und der dadurch gegebenen Fadenführung bedingt ist. Der Faden wird aber sodann beim weiteren Lauf durch die Reibzone sehr stark verschleppt im Sinne einer Verkleinerung des Neigungswinkels alpha. Daher wird die Bewegungskomponente der Umfangsgeschwindigkeit der Reib­scheibe, die in Richtung der Fadenachse weist, die also förderwirksam ist, immer kleiner. Es wird nun aber vermie­den, daß der Neigungswinkel alpha gegen Null geht. Dazu ist die Länge der Reibzone 16 begrenzt. Bevor der Neigungswinkel alpha auf Null zugeht, folgt nämlich der Reibzone 16 die Führungszone 17, die nur eine geringe Reibung besitzt. In der Zone geringer Reibung ist die Fadenverschleppung jedoch gering. Daher erfolgt keine weitere Abnahme des Neigungs­winkels alpha. Die Anordnung der Führungszone bewirkt also, daß der Faden die Reibzone unter einem Mindestwinkel alpha verläßt und daher stets einer positiven, keinesfalls aber einer negativen Förderwirkung ausgesetzt ist.

    [0020] Das Fadenspannungsdiagramm nach Fig. 4B zeigt die Au wirkung auf die Fadenspannung. Im Einlaufbereich des Fadens in die Reibzone kommt es zunächst zu einem Abbau der Fadenspannung S. Die Abnahme der Fadenspannung setzt sich jedoch nicht fort, da der Neigungswinkel alpha und damit die Förderwir­kung der Reibscheibe geringer wird. Nach Erreichen der Führungszone bleibt jedoch die Fadenspannung im wesentlichen konstant.

    [0021] In den Figuren 7 und 8 ist nun eine Reibscheibe des Standes der Technik dargestellt. Hier ist der Umschlingungsbereich UVIII mit einem einheitlichen Reibbeiwert ausgestattet. Das bedeutet, daß zwar zu Anfang - wie in Fig. 8B dargestellt - der Reibzone die Fadenspannung auch abnimmt. Anschließend ändert sich jedoch der Neigungswinkel so entscheidend, daß es wieder zu einer Zunahme der Fadenspannung kommt. Wenn der Faden die Reibscheibe verläßt, ist die Fadenspannung höher als im Eingang der Reibscheibe. Das zeigt, daß die Förder­wirkung am Ausgang der Reibscheibe negativ ist.

    [0022] Bei dem neuen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 wird der Faden zunächst über die Führungszone 17 geführt und sodann über die Reibzone 18. Die dabei eintretende Fadenverschlep­pung ist in Fig. 6A und der Verlauf der Fadenspannung in Fig. 6B dargestellt. Auch hierbei läßt sich ein Abfall der Fadenspannung zum Ausgang der Reibscheibe hin erreichen. Es ergibt sich jedoch bei dieser Anordnung der weitere Vorteil, daß Drallgebung und Förderwirkung insgesamt wirkungsvoller sind. Das ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der Faden die Reibzone im Bereich des größten Durchmessers der Reibscheibe verläßt und nicht - wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 - im Bereich eines kleineren Durchmessers.

    BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG



    [0023] 

    1 Welle

    2 Welle

    3 Welle

    4 Grundplatte

    5 Wirtel

    6 Tangentialriemen

    7 Riemenscheibe

    8 Riemenscheibe

    9 Einlegschlitz

    10 Zwickel

    11 Reibscheibe

    12 Reibscheibe

    13 Reibscheibe

    14 Überlappungsbereich

    15 Faden

    16 Zone großer Reibung, Reibzone

    17 Zone geringer Reibung, Führungszone




    Ansprüche

    1. Reibscheibe zum Falschdrallen eines synthetischen Fadens,
    wobei die Scheibe drehend angetrieben ist und auf ihrem Umfang eine im Axialschnitt ballige Reibfläche besitzt, über welche der Faden quer zur Umfangsrichtung und mit teilweiser Umschlingung läuft,
    und wobei die Reibscheibe eine Zone mit höherem Reibungskoeffizienten und eine Zone mit niedrigerem Reibungskoeffizienten aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die axiale Länge der Zone mit höherem Reibbeiwert derart begrenzt ist, daß der aus der Zone mit höherem Reib­beiwert auslaufende Faden gegenüber dem in Drehrichtung weisenden Ast der Umfangstangente einen Winkel kleiner 90° bildet.
     
    2. Reibscheibe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Zonen mit unterschiedlichen Reibbeiwerten auch unterschiedliche Krümmungsradien haben, wobei die Zone mit dem höheren Reibbeiwert einen größeren Krümmungs­radius besitzt als die Zone mit dem niedrigeren Reibbei­wert.
     
    3. Reibscheibe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Zone mit niedrigem Reibbeiwert im Fadenlauf vor der Zone mit höherem Reibbeiwert liegt.
     




    Zeichnung