механизм ложного кручения, в частности для изготовления спиралеобразных элементарных нитей

Формула изобретения

1. Механизм ложного кручения, в частности для изготовления спиралеобразных элементарных нитей (11"), содержащий приводимый во вращение скручиватель (17), по меньшей мере, с одним обвиваемым элементарными нитями (11) огибным роликом (18), отличающийся тем, что усилие, необходимое для движения элементарных нитей (11) через механизм (10) ложного кручения, прикладывают к элементарным нитям (11), по меньшей мере, частично в механизме (10) ложного кручения.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что огибной ролик (18) выполнен с возможностью приведения во вращение за счет вращения скручивателя (17).

3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что частоты вращения приводного огибного ролика (18) и скручивателя (17) можно регулировать по отношению друг к другу.

4. Механизм по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что для привода огибного ролика (18) предусмотрена размещенная на скручивателе (17) зубчатая передача (23, 24, 25, 26).

5. Механизм по п.4, отличающийся тем, что зубчатая передача (23, 24, 25, 26) находится в зацеплении с отделенным от скручивателя (17) зубчатым колесом (22).

6. Механизм по п.5, отличающийся тем, что зубчатое колесо (22) установлено по ходу нитей перед или за скручивателем (17).

7. Механизм по п.5 или 6, отличающийся тем, что зубчатое колесо (22) установлено неподвижно.

8. Механизм по одному из пп.5-7, отличающийся тем, что зубчатое колесо (22) закреплено на перфорированном диске (14) для сведения элементарных нитей (11).

9. Механизм по п.5 или 6, отличающийся тем, что зубчатое колесо (22) установлено с возможностью приведения во вращение.

10. Механизм по одному из пп.4-9, отличающийся тем, что зубчатая передача (23, 24, 25, 26) содержит вал (26), установленный с возможностью вращения на скручивателе (17).

11. Механизм по п.10, отличающийся тем, что вал (26) установлен в основном параллельно оси (15) вращения скручивателя (17).

12. Механизм по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что огибной ролик (18) снабжен радиальными отстоящими друг от друга фланцами (39, 40) для ведения элементарных нитей (11).

13. Механизм по п.12, отличающийся тем, что огибной ролик (18) в одной зоне (41) между фланцами (39, 40) выполнен коническим.

14. Способ изготовления спиралеобразных элементарных нитей (11"), в частности с использованием механизма (10) ложного кручения по одному из предыдущих пунктов, причем сводят вместе, по меньшей мере, две элементарные нити (11) и пластически деформируют в механизме (10) ложного кручения, по меньшей мере, с одним обвиваемым элементарными нитями (11) огибным роликом (18), отличающийся тем, что усилие, необходимое для движения элементарных нитей (11) через механизм (10) ложного кручения, прикладывают к элементарным нитям (11), по меньшей мере, частично в механизме (10) ложного кручения.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что усилие, необходимое для движения элементарных нитей, прикладывают к ним в механизме (10) ложного кручения на 10-100%, в частности более чем на 50%, более чем на 70%, более чем на 85% или более чем на 97%.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что угол обвива огибного ролика (18) элементарными нитями (11), в частности число обвивов, устанавливают в зависимости от усилия, приложенного в механизме (10) ложного кручения.

17. Способ по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что частоты вращения огибного ролика (18) и скручивателя (10) варьируют по отношению друг к другу для изменения формы спирали элементарных нитей (11).

18. Способ по одному из пп.14-17, отличающийся тем, что спиралеобразные элементарные нити (11") после выхода из механизма (10) ложного кручения наматывают непосредственно на бобины (16).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механизму ложного кручения, в частности для изготовления спиралеобразных элементарных нитей, который содержит приводимый во вращение скручиватель с, по меньшей мере, одним обвиваемым элементарными нитями огибным роликом. Далее изобретение относится к способу изготовления спиралеобразных элементарных нитей, в частности, при использовании подобного механизма ложного кручения, при котором сводят вместе, по меньшей мере, две элементарные нити и пластически деформируют их в механизме ложного кручения, по меньшей мере, с одним обвиваемым элементарными нитями огибным роликом.

Термин "элементарная нить" не следует при этом понимать ограниченно, он включает в себя как отдельные элементарные нити, так и комплексные нити и пряди.

Механизм ложного кручения и способ изготовления спиралеобразных элементарных нитей описанного выше рода известны из принадлежащих тому же заявителю публикаций WO 97/12091 и 97/12092. Принципиальная конструкция и принцип работы механизма ложного кручения представлены также в JP-A 02-269885. Механизм ложного кручения содержит приводимый во вращение скручиватель, по меньшей мере, с одним огибным роликом. Для изготовления спиралеобразных элементарных нитей несколько элементарных нитей объединяют с помощью подходящего устройства, пропускают параллельно оси вращения скручивателя через него и обвивают вокруг огибного ролика скручивателя. Для движения элементарных нитей через механизм ложного кручения служит подключенный вытяжной прибор. За счет вращения скручивателя происходит пластическая деформация элементарных нитей. Эта пластическая деформация начинается уже в механизме ложного кручения.

Расположенный по ходу нитей за механизмом ложного кручения вытяжной прибор прикладывает большие усилия к уже пластически деформированным элементарным нитям. Из-за этого пластическая деформация снижается, и в элементарных нитях появляются нежелательные напряжения.

Задачей настоящего изобретения является поэтому существенное уменьшение усилий, действующих на элементарные нити после пластической деформации.

Согласно изобретению, для решения этой задачи у механизма ложного кручения описанного выше рода предусмотрено, что, по меньшей мере, один огибной ролик выполнен с возможностью приведения во вращение. В способе изготовления согласно изобретению усилие, необходимое для движения элементарных нитей через механизм ложного кручения, прикладывают к элементарным нитям, по меньшей мере, частично в механизме ложного кручения.

Элементарные нити обвивают вокруг огибного ролика, так что за счет приведения огибного ролика во вращение на элементарные нити могут передаваться усилия. От входа в механизм ложного кручения и до обвива огибного ролика включительно элементарные нити скручены вокруг друг друга и взаимно поддерживают друг друга. В этой зоне, кроме того, требуются очень большие напряжения в элементарных нитях для создания нужной пластической деформации. В зоне от огибного ролика до выхода из механизма ложного кручения спиралеобразно деформированные элементарные нити отделяют друг от друга. Действующие на отдельные элементарные нити усилия малы, поскольку обвиваемый элементарными нитями огибной ролик вводит необходимое для движения элементарных нитей усилие. В зависимости от применения можно полностью отказаться от вытяжного прибора, что уменьшает необходимое конструктивное пространство и сокращает капиталовложения.

Предпочтительные варианты и усовершенствования изобретения приведены в зависимых пунктах формулы.

Предпочтительно огибной ролик выполнен с возможностью приведения во вращение за счет вращения скручивателя. Благодаря этому можно отказаться от особого привода для огибного ролика, так что масса скручивателя и капиталовложения могут поддерживаться на низком уровне.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию, частоты вращения приводного огибного ролика и скручивателя можно регулировать по отношению друг к другу. Это обеспечивает оптимальное согласование с соответствующими граничными условиями и целенаправленное установление формы спирали изготовляемых элементарных нитей.

В предпочтительном выполнении для привода огибного ролика предусмотрена размещенная на скручивателе зубчатая передача. Эта передача обеспечивает связь огибного ролика с отдельным приводным элементом, в результате чего повышается гибкость.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию, зубчатая передача находится в зацеплении с отделенным от скручивателя зубчатым колесом. Эта конструкция проста, надежна, долговечна и экономична.

Предпочтительно зубчатое колесо расположено по ходу нитей за или перед скручивателем. Это расположение обеспечивает оптимальное согласование механизма ложного кручения с различными граничными условиями, такими как опора скручивателя или имеющееся в распоряжении конструктивное пространство.

В первом предпочтительном выполнении зубчатое колесо расположено неподвижно. При вращении скручивателя автоматически обеспечивается связь между вращением огибного ролика и вращением скручивателя. В частности, имеется всегда одинаковое соотношение частот вращения, определяемое передаточным отношением редуктора и зубчатого колеса. Изменение частоты вращения скручивателя автоматически передается на огибной ролик, так что может отпасть необходимость в сложных процессах управления или настройки. Колебания частоты вращения скручивателя автоматически компенсируются.

Согласно предпочтительному выполнению, зубчатое колесо закреплено на перфорированном диске для сведения элементарных нитей. За счет этого можно отказаться от дополнительного держателя для зубчатого колеса, что сокращает капиталовложения.

Во втором предпочтительном выполнении зубчатое колесо установлено с возможностью приведения во вращение. При остановке привода зубчатого колеса возникает описанная выше автоматическая связь между частотами вращения скручивателя и огибного ролика. Кроме того, за счет приведения зубчатого колеса во вращение частоту вращения огибного ролика можно установить независимо от частоты вращения скручивателя. Это обеспечивает изготовление различных форм спиралеобразных элементарных нитей. Гибкость механизма ложного кручения согласно изобретению существенно повышается.

Предпочтительно зубчатая передача содержит установленный на скручивателе с возможностью вращения вал. Этот вал позволяет отказаться от зубчатых колес большого размера с соответственно большими моментами инерции масс.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию, вал расположен, в основном, параллельно оси вращения скручивателя. За счет этого уменьшается потребность в площади в радиальном направлении.

В предпочтительном выполнении огибной ролик снабжен радиальными отстоящими друг от друга фланцами для ведения элементарных нитей. Это препятствует соскальзыванию элементарных нитей с огибного ролика.

Предпочтительно огибной ролик в зоне между фланцами выполнен коническим. За счет конического выполнения огибного ролика поступающие элементарные нити всегда вытесняются к одному и тому же фланцу. Это надежно предотвращает спутывание элементарных нитей в зоне огибного ролика.

Способ согласно изобретению предусматривает, что усилие, необходимое для движения элементарных нитей через механизм ложного кручения, прикладывают к элементарным нитям, по меньшей мере, частично в механизме ложного кручения. За счет этого существенно уменьшается усилие, действующее на уже пластически деформированные элементарные нити.

Предпочтительно усилие, необходимое для движения элементарных нитей, прикладывать к ним в механизме ложного кручения на 10-100%, в частности более чем на 50%, более чем на 70%, более чем на 85% или более чем на 97%. Точная доля усилия, прикладываемого к элементарным нитям в механизме ложного кручения, зависит от каждого конкретного случая, в частности от вида элементарных нитей, их диаметра, применяемого материала и нужной формы спирали. Способ согласно изобретению обеспечивает оптимальное согласование с различными условиями каждого конкретного случая.

В предпочтительном выполнении угол обвива огибного ролика элементарными нитями, в частности число обвивов, устанавливают в зависимости от приложенного в механизме ложного кручения усилия. Усилие, максимально передаваемое огибным роликом на элементарные нити, имеет зависимость от угла обвива в виде экспоненты. За счет подходящего согласования угла обвива, в частности числа обвивов, предотвращается недопустимое скольжение элементарных нитей относительно огибного ролика.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию, частоты вращения огибного ролика и скручивателя варьируют по отношению друг к другу для изменения формы спирали элементарных нитей. По частоте вращения скручивателя вычисляют время, необходимое для изготовления одного витка. Частота вращения огибного ролика вместе с его диаметром определяет скорость движения элементарных нитей через скручиватель. По времени изготовления одного витка можно, таким образом, посредством частоты вращения и диаметра огибного ролика вычислить высоту подъема спирали. За счет подходящего варьирования частоты вращения огибного ролика и/или частоты вращения скручивателя можно изготовлять элементарные нити с разной высотой подъема спирали.

Согласно одному предпочтительному выполнению, спиралеобразные элементарные нити после выхода из механизма ложного кручения наматывают непосредственно на бобины. За счет этого можно отказаться от подключенного вытяжного прибора, что уменьшает потребность в площади и сокращает капиталовложения.

Изобретение более подробно описано ниже с помощью примеров выполнения, схематично изображенных на чертежах, на которых представляют:

- фиг. 1: процесс изготовления с использованием механизма ложного кручения согласно изобретению;

- фиг. 2: привод механизма ложного кручения с приводимым во вращение огибным роликом;

- фиг. 3: продольный разрез механизма ложного кручения согласно изобретению;

- фиг. 4: увеличенный фрагмент из фиг. 3;

- фиг. 5: разрез V-V на фиг. 4.

На фиг. 1 схематично изображен процесс изготовления спиралеобразных элементарных нитей 11". Элементарные нити 11 сматывают с бобин 12 и направляют посредством подающих роликов 13 через перфорированный диск 14 по стрелке 32 через механизм 10 ложного кручения и обвивают вокруг огибных роликов 18 механизма 10 ложного кручения. Механизм 10 ложного кручения, как это схематично показано, выполнен с возможностью приведения во вращение, так что отдельные элементарные нити 11 скручиваются вокруг друг друга и пластически деформируются. При выходе из механизма 10 ложного кручения элементарные нити 11" имеют форму спирали и отделены друг от друга. Спиралеобразные элементарные нити 11" наматывают на бобины 16.

С помощью механизма ложного кручения согласно изобретению могут быть изготовлены как отдельные элементарные нити, так и комплексные нити и пряди. Само собой, через механизм 10 ложного кручения можно одновременно пропускать и пластически деформировать не только две элементарные нити, но и при необходимости три и более элементарных нитей.

На фиг. 2 схематично изображен механизм 10 ложного кручения с приводным огибным роликом 18. Механизм 10 ложного кручения содержит скручиватель 17, приводимый во вращение по стрелке 29 вокруг оси 15 вращения с помощью электродвигателя 33 и приводного средства 34. Элементарные нити 11 параллельно оси 15 вращения заправляют в скручиватель 17 и обвивают вокруг огибного ролика 18.

Огибной ролик 18 размещен на валу 19, который установлен через опоры 20,21 на скручивателе 17 с возможностью вращения. Для привода огибного ролика 18 предусмотрена размещенная на скручивателе 17 зубчатая передача 23,24,25,26. Передача включает в себя зубчатое колесо 23, жестко соединенное через вал 26 с зубчатым колесом 24. Это зубчатое колесо 24 находится в зацеплении с зубчатым колесом 25, установленным на валу 19 огибного ролика. Вал 26 установлен посредством опор 27, 28 с возможностью вращения на скручивателе 17, в основном, параллельно оси 15 его вращения.

Зубчатая передача 23,24,25,26 находится в зацеплении с зубчатым колесом 22, отделенным от скручивателя 17. У формы выполнения на фиг. 2 зубчатое колесо 22 расположено по ходу нитей за скручивателем 17. Зубчатое колесо 22 может быть при этом неподвижным или приводиться во вращение по стрелке 43.

При вращении скручивателя 17 зубчатое колесо 23 обкатывается по зубчатому колесу 22. Вал 26 вращается при неподвижном зубчатом колесе 22 по стрелке 30. Это вращательное движение преобразуется зубчатыми колесами 24,25 передачи во вращательное движение огибного ролика 18 по стрелке 31. Таким образом, огибной ролик 18 приводится во вращение за счет вращения скручивателя 17. Угловая скорость огибного ролика 18 зависит при этом от передаточного отношения между зубчатыми колесами 22,23 и 24,25. Общее передаточное отношение i вычисляют следующим образом:

i = i₁i₂=z₁/z₂z₃/z₄,

где z₁, z₂, z₃, z₄ обозначают число зубьев зубчатых колес 22, 23, 24, 25. Это передаточное отношение i не зависит от фактической частоты вращения скручивателя 17. Огибной ролик 18 приводится, таким образом, во вращение за счет вращения скручивателя 7, причем частоту вращения огибного ролика 18 вычисляют посредством передаточного отношения i по частоте вращения скручивателя 17.

Зубчатое колесо 22 может приводиться во вращение, как это схематично показано стрелкой 43. Таким образом, частоты вращения приводимого огибного ролика 18 и скручивателя 17 можно регулировать по отношению друг к другу. Если зубчатое колесо 22 приводится во вращение в том же направлении, что и скручиватель 17, то частота вращения огибного ролика 18 уменьшается. При приводе во встречном направлении частота вращения огибного ролика 18 повышается. За счет этого можно устанавливать различные формы спирали элементарных нитей 11". По частоте вращения скручивателя 17 можно вычислить время на изготовление одного витка. Частота вращения огибного ролика 18 вместе с его диаметром определяет скорость движения элементарных нитей 11 по стрелке 32 через скручиватель 17. За счет варьирования частоты вращения огибного ролика 18 можно, тем самым, устанавливать высоту подъема или длину винтовой линии спиралеобразных элементарных нитей 11".

Приводной огибной ролик 18 вызывает приложение усилия, необходимого для движения элементарных нитей 11 через механизм 10 ложного кручения, непосредственно в механизме 10 ложного кручения. Доля усилия, созданного огибным роликом 18, зависит от каждого конкретного случая. За счет установления частоты вращения огибного ролика 18 определяют скорость движения элементарных нитей 11 через скручиватель 17. Эта скорость движения может быть выбрана немного меньшей, чем скорость намотки бобин 16 на фиг. 1. В этом случае пластически деформированные элементарные нити 11 нагружают за механизмом 10 ложного кручения небольшими напряжениями. В качестве альтернативы частоту вращения огибного ролика можно точно согласовать со скоростью намотки бобин 16. В этом случае нагрузку пластически деформированных элементарных нитей 11 уменьшают практически до нуля. Для установления скорости намотки бобин 16 с целью согласования с частотами вращения огибного ролика 18 и скручивателя 17 может быть предусмотрено подходящее устройство управления или регулирования (не показано).

На фиг. 3-5 изображена конструктивная форма механизма 10 ложного кручения согласно изобретению. Одинаковые и функционально идентичные детали обозначены теми же ссылочными позициями. Для пояснения производится ссылка на вышеприведенные рассуждения.

Механизм 10 ложного кручения содержит вал 35, установленный посредством опор 36,37 с возможностью вращения вокруг оси 15. Для привода предусмотрен паз 38, в который входит приводное средство 34. Элементарные нити 11 заправляют в скручиватель 17 по стрелке 32, обвивают вокруг огибного ролика 18, а затем направляют дальше через внутреннюю расточку вала 35 к бобинам 16.

Огибной ролик 18 содержит два отстоящих друг от друга фланца 39,40 для ведения элементарных нитей 11. В зоне 41 между фланцами 39,40 огибной ролик 18 выполнен коническим. Таким образом, элементарные нити 11 всегда вытесняются в направлении фланца 39. Это надежно предотвращает спутывание элементарных нитей 11 в зоне огибного ролика 18. Для монтажа огибного ролика 18, вала 19 и опор 20,21 скручиватель 17 снабжен съемной крышкой 42. Диаметр крышки 42 больше наружного диаметра фланцев 39,40 огибного ролика 18.

В изображенном примере выполнения зубчатое колесо 22 установлено неподвижно и по ходу нитей закреплено перед скручивателем 17 на перфорированном диске 14 для сведения элементарных нитей 11. Благодаря этому можно отказаться от дополнительного держателя для зубчатого колеса 22.

Элементарные нити 11 заправляют по стрелке 32 через перфорированный диск 14 в скручиватель 17. В скручивателе 17 их один или несколько раз обвивают вокруг огибного ролика 18. Огибной ролик 18 приводят во вращение по стрелке 31, так что, по меньшей мере, часть усилия, необходимого для движения элементарных нитей 11 через механизм 10 ложного кручения, прикладывают к элементарным нитям 11 в механизме 10 ложного кручения. Угол обвива огибного ролика 18 элементарными нитями 11, в частности число обвивов, устанавливают в зависимости от приложенного в механизме ложного кручения усилия. При использовании нескольких огибных роликов 18, из которых один или несколько приводятся во вращение, угол обвива можно изменять за счет взаимного расположения и диаметра огибных роликов 18. Таким образом, для каждого случая применения предотвращено недопустимое скольжение элементарных нитей 11 по огибному ролику 18.

В зависимости от граничных условий спиралеобразные элементарные нити 11 могут быть намотаны на бобины 16 после выхода из механизма 10 ложного кручения непосредственно без использования вытяжного прибора. Отказ от подключенного вытяжного прибора сокращает капиталовложения и уменьшает потребность в площади.

В целом, благодаря настоящему изобретению достигается существенное уменьшение усилий, действующих после пластической деформации на спиралеобразные элементарные нити 11". За счет подходящего согласования частот вращения приводного огибного ролика 18 и скручивателя 17 могут быть получены различные формы спиралиэлементарных нитей 11", что заметно повышает гибкость механизма 10 ложного кручения согласно изобретению.