DE3836833A1 - Fadenspeicher- und -liefervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fadenspeicher- und -liefervorrichtung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9 angegebenen Art.

Bei Fadenspeicher- und -liefervorrichtungen soll der Faden auf seinem Fadenweg durch die Vorrichtung möglichst schonend behandelt und möglichst geringen Reibbelastungen unterworfen werden, wenn er mit Komponenten der Vorrichtung mehrfach in Kontakt kommt, wobei sich zum Teil die Komponenten der Vorrichtung relativ zum laufenden Faden drehen, der Faden mitgenommen und umgelenkt wird, bzw. relativ zu stillstehenden Komponenten umläuft, oszilliert, ruckweise beschleunigt und verzögert und zwischen beabstandeten Leitflächen ballonbildend bewegt wird. Wo Kontakte des Fadens zu erwarten sind, werden üblicherweise Fadenleitflächen vorgesehen, die mit keramischem Sintermaterial beschichtet sind oder daraus bestehen. Bis heute wird hierfür herkömmliches abriebfestes Sintermaterial eingesetzt. Bei modernen Fadenspeicher- und -liefervorrichtungen für moderne Textilmaschinen, z. B. Düsenwebmaschinen, wird trotz zunehmend höherer Fadenlaufgeschwindigkeiten, z. B. 2000 m/min und mehr, eine immer kompaktere Bauweise angestrebt, so daß speziell den im Fadenweg auf den Faden einwirkenden Kräften steigende Bedeutung beikommt.

Die Qualität einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung wird nämlich nach der Zuverlässigkeit beurteilt, d. h., der Frequenz der Fadenbrüche im Betrieb, weil jeder Fadenbruch einen Stillstand der versorgten Textilmaschine und ggf. weiterer, nachgeschalteter Anlagen bedingt. Jeder Stillstand führt zu einem Produktionsausfall mit hohen Verlustkosten. Fadenbrüche treten überwiegend zwischen dem Zuführbereich und dem Speicherorgan der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung auf, d. h. dort, wo in der Regel gepaart mit Reibung eine Umlenkung des Fadens eintritt, so daß die Vermutung naheliegt, daß zwischen der Frequenz der Fadenbrüche und den Fadenleitflächen sowie der Einwirkung der Fadenleitflächen auf den Faden ein Zusammenhang besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fadenspeicher- und -liefervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Frequenz der Fadenbrüche verringerbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil jeweils des Patentanspruchs 1 und 9 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung dieses Sintermaterials zumindest in Leitflächen mit großem Umlenkwinkel für den Faden läßt sich überraschend die Frequenz der Fadenbrüche verringern. Die Ursache für diese überraschende Verbesserung liegt vermutlich in dem materialbedingt spürbar verringerten Reibungswiderstand des Fadens an der Leitfläche, der zu geringeren mechanischen Belastungen für den Faden führt, was sich insbesondere bei hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten positiv auf die Qualtiät der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung auswirkt. Erstaunlicherweise zeigt sich, daß mit diesem Sintermaterial für praktisch alle Fadenarten und Qualtitäten eine Verminderung der Reibung gegenüber der Reibung an herkömmlichem Sintermaterial eintritt, d. h. daß sowohl bei einem Synthetikfaden als auch bei einem Baumwollfaden zwar nominell verschiedene Reibungen meßbar sind, daß die Reibung aber jeweils geringer ist als an herkömmlichem Sintermaterial. Dabei kann für die geringe Reibung mitentscheidend sein, daß der die Fadenleitfläche enthaltende Fadenleitkörper auf ganz bestimmte Weise, nämlich nach einem isostatischen Heißpreß-Sinterverfahren in einer Einkapselung, hergestellt wird. Diese Voraussetzung spielt sowohl mit der Hartstoff-Auswahl als auch alleine eine Rolle. Die Hartstoffe der Elementgruppe Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W (Silizium, Bor, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram), insbesondere von Silizium und/oder Bor, lassen im Sintermaterial die für die verschiedenen Fäden so günstigen Gleiteigenschaften erzielen, wobei auch die bei diesen Stoffen möglichen geringen Korngrößen (um 1 Mikron) einen vermutlich wichtigen Beitrag leisten. Das isostatische Heißpreß-Sintern in einer Kapselhülle verhindert, daß fremde oder den mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften abträgliche Substanzen in die Sinterrohmasse eindringen. Das hat aber auch Einfluß auf die hervorragende Gleiteigenschaft der Oberfläche der Fadenleitfläche.

Sintermaterial mit einem der angegebenen Hartstoffe, z. B. Silizium-Nitrid, als Hauptbestandteil, wird zwar in verschiedenen Gebieten der Technik eingesetzt; jedoch sind für den Einsatz und die Wahl dieses außerordentlich teueren Sintermaterials in der Regel hohe mechanische Belastungen in Kombination mit starken thermischen Belastungen (Hochtemperaturbereich) die entscheidenden Voraussetzungen. Beispielsweise wird dieses Sintermaterial in hochdichter Einstellung für Turbinenschaufeln, Brennraumauskleidungen, Düsen, Pumpenteile, Ventilsitze, Schneidwerkzeugeinsätze, Wälzkörper für Wälzlager, Komponenten für Schlagmühlen, u. dgl. verwendet. Einsatzzwecke, bei denen weder die hohe mechanische Festigkeit noch die Hochtemperaturfestigkeit eine Rolle spielen, sind für dieses Sintermaterial nicht bekannt.

Da aus Kostengründen und wegen der u. a. abhängig vom Umlenkwinkel und der Länge des Kontaktbereiches unterschiedlichen mechanischen Belastungen für den Faden eine Auswahl unter den Leitflächen zu treffen ist, die als Ursache für Fadenbrüche in Frage kommen, ist die Ausführungsform von Anspruch 2 vorteilhaft. Denn bei derart großem Umlenkwinkel ist auch ein nennenswerter Auflagedruck des Fadens zu erwarten, der für das Ausmaß der Belastung im Faden eine Rolle spielt. In solchen Leitflächen kommt die geringe Reibung des Fadens besonders spürbar zur Geltung.

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den Ansprüchen 3, 4, 5 und 6 hervor. Diese Hauptbestandteile des Sintermaterials sind an sich im Hinblick auf besondere mechanische Belastungen und/oder thermische Belastungen üblich. In einer Fadenleitfläche ergibt sich jedoch die an sich sekundäre, jedoch für Fäden besonders wichtige extrem niedrige Reibung, auch deshalb, weil das Keramikmaterial mit kleiner Korngröße der Hartstoffe eine hochdichte Einstellung hat, die an sich eigentlich der Gestaltfestigkeit des Materials zugutekommt. Siliziumnitrid hat sich dabei als besonders brauchbarer Hartstoff erwiesen. Geringe Zusätze an Bor-Nitrid und/oder -karbid sind vorteilhaft, Yttrium-Oxid als Additiv läßt eine hohe Dichte und eine gute Haftung der Bestandteile erzielen.

Zwar wird die Frequenz der Fadenbrüche bereits durch die Verwendung des hochdichten keramischen Sintermaterials für die Leitflächen mit einem großen, z. B. mehr als 90° betragenden Umlenkwinkel des Fadens reduziert; da jedoch auch die anderen Leitflächen im Fadenweg Ursache für Fadenbrüche sein können, ist es zweckmäßig, gemäß den Ansprüchen 7 und 8 mehrere bzw. alle Leitflächen aus dem hochdichten Sintermaterial, z. B. mit Silizium-Nitrid als Hauptbestandteil, auszubilden, weil sich damit die Wahrscheinlichkeit nicht genau zu lokalisierender Fadenbrüche weiter verringert.

Die Anwendung des isostatischen Heißpreßverfahrens führt besonders bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 10 zu geringer Oberflächenreibung.

Eine weitere, zweckmäßige Ausfführungsform, bei der das Speicherorgan trommelförmig ausgebildet ist und einen Abzugsrand für den Faden aufweist, der als Fadenleitfläche zwischen dem Fadenspeicher und dem Abzugsbereich der Vorrichtung dient, geht aus den Ansprüchen 11 und 12 hervor. Dieser Bereich der Vorrichtung kann nämlich ebenfalls eine im Hinblick auf Fadenbrüche kritische Zone sein, insbesondere dann, wenn stromauf und stromab schon Leitflächen mit extrem günstigen Gleiteigenschaften vorliegen. Deshalb ist es vorteilhaft, auch in diesem Bereich das hochdichte keramische Sintermaterial mit den angegebenen Hartstoffen, z. B. mit Silizium-Nitrid, als Hauptbestandteil einzusetzen.

Günstig sind ferner die Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 13 und 14, bei denen das Speicherorgan stillstehend angeordnet und das Wickelorgan ein von einer hohlen, mit einem Drehantrieb verbundenen Hauptwelle radial nach außen bis über die Speicherfläche des benachbart liegenden Speicherorgans ragender Rohrstutzen ist, in dessen freiem Ende der Fadenleitkörper mit der einen großen, z. B. über 90° betragenden, Umlenkwinkel für den aus der Hauptquelle zur Speicherfläche verlaufenden Faden definierenden Leitfläche angeordnet ist. In der Rinne liegen für den Faden durchgehend gleiche, günstige Gleitverhältnisse vor. Auch bei unvermeidbaren Spielbewegungen des Fadens während seines Laufes berührt er die Leitfläche im wesentlichen stets über die gleiche Länge. Es gibt keine scharfen Kanten oder Vorsprünge, an denen eine lokale Überbeanspruchung des Fadens eintreten könnte. Auch beim Auflaufen bzw. Ablaufen von der Leitfläche findet der Faden optimale Gleitverhältnisse vor. Die zum Umlenken des Fadens ausgeübten Belastungen werden gleichmäßig über die wirksame Länge der Leitfläche verteilt und bleiben wegen der niedrigen Reibung, insbesondere bei der Verwendung von Siliziumnitrid als Hartstoff-Hauptbestandteil, gering.

Die vorerwähnte, gleichmäßige Verteilung der geringen und beim Umlenken auf den Faden einwirkenden Kräfte wird in besonderem Maß bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 15 sichergestellt, wenn sich der Krümmungsradius nicht verändert.

Wichtig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 16, weil die trichterförmige Mulde dem Faden eine seitliche Spielbewegung gestattet, ohne daß er gegen reibende Kanten gerät und weil derselbe Fadenleitkörper für beide Drehrichtungen des Wickelorgans benutzt werden kann.

Baulich einfach und leicht zu montieren ist schließlich die Ausführungsform gemäß Anspruch 17. Der zylindrische Außenabschnitt dient zum Festlegen des Fadenleitkörpers. Die innenliegende Fadenleitfläche ist mit dem Kragen für die schonende Behandlung des Fadens verantwortlich, wobei der Faden zu keiner Zeit mit der Komponente der Vorrichtung in Berührung kommt, an der der Fadenleitkörper festgelegt ist.

Bei dieser Verwendungsart dieses speziellen Sintermaterials sind sekundär die hohe Abriebfestigkeit und die hohe mechanische Festigkeit willkommen, da hierdurch die Fadenleitflächen selbst nach langen Standzeiten und auch bei abrasiven Fäden keinem spürbaren Verschleiß unterliegen, und weil die Fadenleitkörper grazil und damit leicht gestaltet werden können, was - wenn sie sich bewegen - zu geringen Massenkräften führt.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Fadenweges in einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt einer Fadenspeicher- und -liefervorrichtung, und

Fig. 3a und 3b einander zugeordnete Ansichten, teilweise im Schnitt, eines Fadenleitkörpers, wie er in den Fig. 1 und 2 eingesetzt werden kann.

In Fig. 1 ist ein typischer Laufweg eines Fadens Y durch eine Fadenspeicher- und -liefervorrichtung F schematisch angedeutet, um aufzuzeigen, wie der Faden Y, der in Pfeilrichtung gefördert wird, mehrere im Fadenweg hintereinanderliegende Fadenleitflächen L passiert, diese dabei berührt und umgelenkt und weitergefördert wird. Die Fadenspeicher- und -liefervorrichtung F weist zum Speichern des Fadens in einem aus mehreren Fadenwindungen bestehenden Fadenvorrat 3 ein beispielsweise trommelförmiges Speicherorgan S auf, dessen Außenumfang eine Speicherfläche 2 definiert. Einer Abzugsseite A für den Faden zugewandt ist ein Kopfende des Speicherorgans S mit einem Abzugsrand 4 versehen, über den hinweg der Faden unter Umlenkung abgezogen wird. Die Achse der Vorrichtung und des Speicherorgangs S ist mit 5 bezeichnet. Der Faden Y tritt in die Vorrichtung in etwa in Achsrichtung ein und verläßt diese an der Abzugsseite A wiederum nahe der Achse. Dort ist eine Fadenleitfläche L in einem Fadenleitkörper 13 vorgesehen, der beispielsweise als Fadenöse ausgebildet und in einer Halterung 6 ortsfest festgelegt ist. Die an der Zuführseite I liegende Fadenleitfläche ist in einem Fadenleitkörper 8 ausgebildet, der im ortsfesten Gehäuse 7 in einer hohlen Hauptwelle 9 festgelegt ist. Mit der Hauptwelle 9 steht eine nicht dargestellte Drehantriebsvorrichtung in Verbindung. Am Ende der Hauptwelle 9 ist eine weitere Fadenleitfläche L in einem Fadenleitkörper 10 vorgesehen, der als Fadenöse ausgebildet ist und die Fadenlaufrichtung von der Achse 5 schräg und radial nach außen umlenkt (Umlenkwinkel 180° -β). An der Hauptwelle 9 ist unter einem Winkel β mit der Achse 5 ein mit dieser drehbarer Rohrstutzen 11 befestigt, der nach außen bis über die Speicherfläche 2 des Speicherorgans S ragt und dort eine weitere Leitfläche L in einem Fadenleitkörper 12 besitzt. Der Rohrstutzen 11 bildet ein Wickelorgan M, bei dessen Drehung der Faden von einer nicht dargestellten Vorratsspule abgezogen und auf Speicherfläche 2 aufgewickelt wird. An der Abzugsseite A wirkt eine Abzugskraft auf den Faden, die ihn nach Bedarf aus dem Fadenvorrat 3 abzieht. Die Drehbewegung der Hauptwelle 9 und des Wickelorgans M erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von der Größe des Fadenvorrates 3, d. h., sobald bei Abzug des Fadens der Fadenvorrat 3 kleiner wird (die Zahl der Windungen), wickelt das Wickelorgan M neuerlich Fadenwindungen auf die Speicherfläche 2. Gegebenenfalls ist ein nicht dargestelltes Vorschuborgan vorgesehen, das die Fadenwindungen im Fadenvorrat in Richtung zum Abzugsrand 4 vorwärtsfördert. Alternativ könnte auch das Speicherorgan S mit zwei ineinandergreifenden Trommelelementen ausgebildet sein, die relativ zueinander schräge und exzentrische Drehachsen besitzen, um auf diese Weise eine Vorschubbewegung für den Fadenvorrat und eine Trennung der Fadenwindungen zu erzeugen. Diese Prinzipien sind hinlänglich bekannt.

Die Fadenleitfläche L im Fadenleitkörper 12 bestimmt für den Faden einen Umlenkbereich mit einem großen, hier sogar mehr als 90° betragenden Umlenkwinkel (180°-α), der beispielsweise zwischen 175 und 120°, vorzugsweise zwischen 150 und 135°, liegt, wenn α zwischen 15° und 60°, vorzugsweise zwischen 30 bis 40° beträgt. Der Umlenkwinkel wird mitbestimmt durch den Winkel β zwischen der Achse 5 und dem Rohrstutzen 11, der z. B. zwischen 45° und 60° liegt. Dabei wird der Faden Y nicht nur - so wie in dieser Schnittansicht dargestellt - in einer radialen Ebene umgelenkt, sondern zusätzlich noch unter einem mehr als 90° betragenden Winkel entgegengesetzt zur Wickelrichtung des Rohrstutzens 11.

Bei der schematisch angedeuteten Ausführungsform der Fadenspeicher- und -liefervorrichtung F gemäß Fig. 1 stellt der Bereich des Fadenlaufweges zwischen dem Fadenleitkörper 10 und der Speicherfläche 2 einen besonders kritischen Bereich dahingehend dar, daß hier Fadenbrüche eher auftreten, als bei den Fadenleitflächen L der Fadenleitkörper 8 und 13. Dies ist durch die großen Umlenkwinkel (180°-β), 180°-α, und gegen die Wickelrichtung) und die damit verbundenen Reibungskräfte zwischen dem Faden und den Fadenleitflächen L bedingt.

Damit der Reibungswiderstand in diesem kritischen Bereich gering ist und der Faden Y möglichst schonend behandelt wird, besteht zumindest die Fadenleitfläche L im Fadenleitkörper 12 aus einem hochdichten keramischen Sintermaterial mit einem oder mehreren Karbid-, Nitrid- oder Karbonidnitrid-Hartstoffen der Elementengruppe: Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, als Hauptbestandteil, vorzugsweise Silizium-Nitrid, dessen Oberfläche für Fäden aller Qualitäten (sowohl synthetische als auch natürliche) optimale Gleiteigenschaften hat. Es reicht dabei aus, wenn die Fadenleitfläche L eine Beschichtung oder Auflage aus diesem hochdichten Sintermaterial besitzt. Zweckmäßigerweise ist aber der Fadenleitkörper 12 zur Gänze ein Formteil aus diesem hochdichten Sintermaterial, der durch isostatisches Heißpressen in einer Kapselhülle hergestellt ist. Das isostatische Heißpressen kann auch ohne Kapselhülle in einem geeigneten Formhohlraum erfolgen.

Da der Faden auf seinem Laufweg auch an den anderen Fadenleitflächen umgelenkt wird und daran reibt, ist es zweckmäßig, wenn auch die anderen Fadenleitflächen, zumindest die mit einem nennenswerten Umlenkwinkel, aus demselben hochdichten Sintermaterial, z. B. mit Siliziumnitrid als Hauptbestandteil, bestehen. Dies gilt auch für den Abzugsrand 4 des Speicherorgans S, wo eine Beschichtung oder ein Einsatzring 16 aus hochdichtem Sintermaterial angebracht ist, um die Fadenleitfläche L auszubilden, über die der Faden beim Abziehen und Umlenken in Richtung zur Achse 5 hin gleitet. Das Speicherorgan S steht bei dieser Ausführungsform still, während sich das Wickelorgan M dreht. Es ist aber auch denkbar, ein umgekehrtes Arbeitsprinzip zu wählen, bei dem das Wickelorgan steht, während sich das Speicherorgan S dreht. Dann ist konstruktionsbedingt häufig eine Fadenleitfläche L nahe oder an der der Abzugsseite A die hinsichtlich Fadenbrüchen kritische Fadenleitfläche mit einem größeren Umlenkwinkel.

Anhand Fig. 2 wird eine praxistaugliche Fadenspeicher- und -liefervorrichtung F beschrieben, die nach dem Funktionsprinzip von Fig. 1 arbeitet. Entsprechende Komponenten sind mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet.

Das Gehäuse 7, in dem die Hauptwelle 9 sowie das Speicherorgan S drehbar gelagert sind, wird mit einer Halterung 14 an einem nicht dargestellten Tragteil befestigt. Im Gehäuse 7 befindet sich ein Antriebsmotor 15 für die Hauptwelle 9 mit dem Rohrstutzen 11. Ferner sind im Gehäuse Magneten 17 verteilt, die auf mit dem an sich auf der Hauptwelle 9 drehbaren Speicherorgan S verbundene Magneten 18 ausgerichtet sind und bei Drehung der Hauptwelle 9 das Speicherorgan S stillhalten. Zwischen den Magneten 17 und 18 greift ein mit der Hauptwelle 9 verbundener Wickelkonus 19 durch, an dem sich der Rohrstutzen 11 befindet, in dessen freiem Ende der Fadenleitkörper 12 mit der Leitfläche L des hier größten Umlenkwinkels (180°-α) angebracht ist, derart, daß der aus dem Rohrstutzen 11 schräg radial austretende Faden entgegengesetzt zur Wickelrichtung im wesentlichen tangential auf die Speicherfläche 2 des Speicherorgans S aufgelegt wird. Das Speicherorgan S besteht aus zwei ineinandergreifenden Stabtrommelhälften 20 a und 20 b, wobei die Drehachse der Stabtrommelhälfte 20 b mit der Achse 5 fluchtet, während die Drehachse der Stabtrommelhälfte 20 a gegenüber der Achse 5 exzentrisch und schräggestellt angeordnet ist, um eine Vorschubbewegung für die Fadenwindungen im nicht dargestellten Fadenvorrat zu erzeugen. Im Inneren des Speicherorgans S ist ein Füllkörper 21 vorgesehen, der das Eindringen von Verunreinigungen verhindert.

Dem Abzugsrand 4 des Speicherorgans S ist ein Bremsring 22 zugeordnet, der mit elastischen Gliedern in bekannter Weise eine Hemmung für den beim Abziehen des Fadens umlaufenden Fadenabzugspunkt bildet. Am Gehäuse 7 ist die längsverlaufende Halterung 6 für den Fadenleitkörper 13 vorgesehen, in der ferner zur Überwachung der Größe des Fadenvorrates eine Sensoranordnung 23 untergebracht ist.

Dem Fadenleitkörper 8 ist eine Vorsatzeinheit V vorgesetzt, die einlaßseitig eine weitere Fadenleitfläche L enthält. Die Vorsatzeinheit kann beispielsweise ein Fadenbewegungswächter oder eine Fühleinheit sein. Der Fadenleitkörper 10 ist in der hohlen Hauptwelle 9 untergebracht und verbindet den Kanal in der Hauptwelle 9 mit dem Rohrstutzen 11. Die stärkste Umlenkung im Fadenlaufweg ergibt sich bei dieser Ausführungsform im Fadenleitkörper 12 entlang der Fadenleitfläche L, entsprechend von Fig. 1. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die stärkste Umlenkung aber auch an einer anderen Fadenleitfläche auftreten.

Zumindest die Fadenleitfläche L im Fadenleitkörper 12 besteht aus hochdichtem Sintermaterial, z. B. mit dem Hauptbestandteil Silizium-Nitrid. Jedoch können auch die anderen im Fadenweg vorgesehenen Fadenleitflächen L aus demselben Material bestehen.

Fig. 3a und 3b verdeutlichen eine spezielle Ausführungsform des Fadenleitkörpers 12 der Fig. 1 und 2. Der aus hochdichtem Sintermaterial, z. B. mit dem Hauptbestandteil Silizium-Nitrid, bestehende Fadenleitkörper 12 weist einen hülsenförmigen Grundkörper 24 auf, der einen durchgehenden Kanal 28 mit Innenwänden 25 besitzt. Ein gerader Wandabschnitt 26 verläuft an der Oberseite des Kanals 28, dort wo der Faden normalerweise kaum zur Anlage kommt. An der unteren Seite des Kanals 28 ist die mit einer durchgehend gleichbleibenden Krümmung ausgebildete Fadenleitfläche L als konvex gekrümmte Rinne 30 ausgebildet, die an einem Ansatz 29 relativ schmal beginnt und seitlich gerundete Flanken 31 besitzt. Nach dem höchsten Punkt der Fadenleitfläche L senkt sich diese nach außen, bis sie schließlich in einem zumindest über einen Teil des Umfangs des Grundkörpers 24 umlaufenden, schräggestellten Kragen 27 ausläuft. Der dem Kragen 27 zugewandte Endbereich des Kanals 28 weitet sich trichterförmig zu einer Mulde 32 (strichliert mit ihrer Begrenzung angedeutet) auf, um dem Faden einen leichten Ablauf entgegen der Wickelrichtung zu gewährleisten, und zwar unabhängig von der Drehrichtung der Hauptwelle 9. Die schrägstehende Stirnseite des Kragens 27 ist mit 34 bezeichnet, die zur Achse des hülsenförmigen Grundkörpers 24 senkrechte, hintere Stirnseite mit 33. Am Außenumfang besitzt der Grundkörper 24 zum Einstecken des Fadenleitkörpers 12 in den Rohrstutzen 11 einen zylindrischen Abschnitt 36. Die Hinterseite des Kragens 27 bildet eine Einsteckbegrenzung 37. Der Fadenleitkörper 12 kann in dem Rohrstutzen in einem Preßsitz festgelegt sein. Denkbar ist aber auch ein Festkleben oder ein Verrasten des Fadenleitkörpers 12. Wichtig ist, daß der Einlauf und der Auslauf des Fadens (strichpunktiert angedeutet) an der Fadenleitfläche L annähernd tangential zum Beginn und zum Ende der Fadenleitfläche L erfolgt und daß der Krümmungsradius der Fadenleitfläche über deren Erstreckung im wesentlichen gleich bleibt, um die Reibungskräfte für den Faden zu vergleichmäßigen.

Der Fadenleitkörper 12 ist ein Formteil aus hochdichtem Sintermaterial, z. B. mit Silizium-Nitrid als Hauptbestandteil. Gegebenenfalls enthält das Sintermaterial ferner zwischen 1 Vol.-% und 8 Vol.-%, vorzugsweise annähernd 2,5%, Bor-Nitrid und/oder Bor-Karbid und/oder als Additiv Yttrium-Oxid. Der Fadenleitkörper 12 ist mit dieser Form durch isostatisches Heißpreß-Sintern in einem Formhohlraum oder einer Umhüllung, z. B. einer Glaseinkapselung hergestellt, wobei in der Glaseinkapselung ein Vorformling aus Keramik-Rohmaterial mit einer Bor-Karbid oder Bor-Nitridschicht abgedeckt ist, um ein unerwünschtes Eindringen von Glas- oder anderen Bestandteilen in den Vorformkörper zu verhindern. Üblicherweise wird hierbei zunächst eine Aufschlämmung von Silizium-Nitrid-Pulver gebildet, um gröbere Körner auszuscheiden, so daß im Vorformkörper nur mehr Korngrößen von ca. 1 Mikron verbleiben, die letztendlich für die hohe Dichte und Glätte des Fertigprodukts mitverantwortlich sind. Aus Masse kleiner Silizium-Nitridkörner, die mit üblichen Zusätzen für keramisches Sintermaterial versetzt sein können, wird bei moderatem Druck und niedriger Temperatur der Vorformkörper gebildet, dessen Dimension noch geringfügig größer ist als die endgültige Dimension des Fadenleitkörpers 12. Der derart verfestigte Vorformkörper wird dann z. B. in die vorerwähnte Glaseinkapselung eingebracht und unter einen Druck gesetzt, der über das Heißpreß-Sinterverfahren konstant gehalten bleibt. Danach wird zum Sintern über eine beträchtliche Zeitdauer hohe Temperatur aufgebracht, ehe die Einkapselung entfernt und die Oberfläche von Resten der Umhüllung gesäubert wird. Der Fadenleitkörper 12 ist dann einsatzbereit.

Mit einem Fadenleitkörper 12 gemäß den Fig. 3a, 3b wurden Versuche gefahren, um die statische Reibungskraft und den Reibungskoeffizienten für zwei Fadentypen zu bestimmen.

Beispiel 1

Der Winkel β (Fig. 1) betrug 45°, während der Umlenkwinkel (180°-a) 157° bzw. der Winkel 23° betrug. Gemessen wurde das Verhältnis zwischen Kräften F 1 und F 2, wobei dieses Verhältnis dem Wert e ^u gleich ist. Die Kraft F 1 trat im Faden zwischen dem Fadenleitkörper 12 und der Speicherfläche 2 auf. Die Kraft F 2 trat im Faden zwischen dem Fadenleitkörper 10 und dem Fadenleitkörper 12 auf. Herkömmliches keramisches Sintermaterial, so wie es bisher für Fadenleitflächen eingesetzt wurde, erbrachte für einen Faden einer gängigen Garnzahl einen Wert für F 1 : F 2 von 1,88, während dieselbe Fadenleitfläche L aus hochdichtem Sintermaterial mit Silizium-Nitrid als Hauptbestandteil und ca. 2,5% Bor-Karbid oder Yttrium-Oxid einen Wert von 1,64 ergab. Dies bedeutet eine Verbesserung um rund 12,7%.

Bei einem synthetischen Filamentfaden einer gängigen Garnzahl ergab sich bei herkömmlichem Keramikmaterial ein Wert von 2,21, während sich für die gleiche Leitfläche aus dem vorerwähnten hochdichten Sintermaterial für denselben Faden ein Wert von 1,98 ergab. Dies bedeutet eine Verbesserung um rund 10,4%.

Beispiel 2

Bei einem Winkel β von 60° und einem Umlenkwinkel von 177° (α = 13°) ergab sich bei einer Leitfläche aus herkömmlichem keramischem Sintermaterial für einen Baumwollfaden einer gängigen Garnzahl ein Wert von 2,04, während mit demselben Faden an der gleichen Leitfläche aus mit hochdichtem Sintermaterial mit dem Hauptbestandteil Silizium-Nitrid und ca. 2,5 Vol.-% Bor-Karbid oder Yttrium-Oxid ein Wert von 1,75 festgestellt wurde. Dies bedeutet eine Verbesserung um rund 14,2%.

Unter denselben Bedingungen ergab sich bei einem synthetischen Filamentfaden einer gängigen Garnnummer ein Wert von 2,45, während mit dem hochdichten Sintermaterial ein Wert von 2,17 festgestellt wurde. Dies bedeutet eine Verbesserung um rund 11,4%.

Beispiel 3 (Bestimmung des Reibungskoeffizienten

Zur Feststellung des Reibungskoeffizienten wurde mit einer Fadenlänge von 2 × 20 cm bei einer Last von ca. 30 cN geprüft, wobei sowohl der Fadenleitkörper als auch der für den Test benutzte Faden nach jedem Testdurchgang mit Alkohol gereinigt wurden. Für den Test wurden ein PES-Faden, d. h. ein Polyester- oder Nylonfaden, und ein Baumwollfaden benutzt, die jeweils mit einer ersten Geschwindigkeit von 100 mm/min. und danach mit einer zweiten Geschwindigkeit von 1000 mm/min. unter Last über die Fadenleitfläche gezogen wurden.

Es wurden jeweils drei Testdurchgänge mit jeder Geschwindigkeit und jedem Faden gefahren.

Dabei zeigte sich die Tendenz, daß der Reibungskoeffizient für den Baumwollfaden mit jedem Testdurchgang geringfügig abnahm, während er mit jedem Testdurchgang bei dem PES-Faden geringfügig zunahm.

Im einzelnen wurden als Mittelwerte aus den jeweils drei gefahrenen Durchgängen ermittelt:

Aus diesen Versuchen ist klar zu entnehmen, daß mit Fadenleitflächen aus als Hauptbestandteil Siliziumnitrid enthaltendem Sintermaterial der Faden trotz des für die Versuche extrem gewählten Umlenkwinkels mechanisch weitaus schonender behandelt wird als auf Fadenleitflächen, die aus herkömmlichem Sintermaterial bestehen. Aus dieser schonenden Behandlung des Fadens resultiert eine Abnahme der Fadenbrüche, die bisher vorwiegend in dem Bereich des Fadenwegs auftraten, in dem die stärkste Umlenkung und damit die stärkste mechanische Beanspruchung für den Faden vorlag. Dies gilt für alle Garnzahlen und Fadenqualitäten, die auf solchen Fadenspeicher- und -liefervorrichtungen verarbeitet werden.

Zusätzlich sichert die mechanische Abriebfestigkeit des hochdichten Sintermaterials mit Silizium-Nitrid als Hauptbestandteil hohe Standzeiten ohne erkennbaren Verschleiß, auch bei besonders abrasiven Fäden (Lurex oder andere Effektfäden bzw. -Garne), und ermöglicht es die hohe mechanische Festigkeit des Sintermaterials, die Fadenleitkörper sehr grazil und leicht auszubilden, was insbesondere beim Fadenleitkörper im Wickelorgan zu wünschenswert geringen bewegten Massen führt. Ein weiterer, positiver Aspekt des hochdichten Sintermaterials ist der Beitrag der Fadenleitflächen zu einer möglichst geringen und gleichmäßigen Fadenabzugsspannung, wie sie für moderne Textilmaschinen günstig ist.

Claims (17)

1. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung für Textilmaschinen, mit einem eine Speicherfläche bildenden Speicherkörper und einem Wickelorgan für den Faden, wobei das Wickelorgan und das Speicherorgan relativ zueinander verdrehbar sind, um den Faden von einer Zuführseite der Vorrichtung auf die Speicherfläche des Speicherorgans zu bringen und einen Fadenvorrat zu bilden, aus dem der Faden zur Abzugsseite der Vorrichtung abgezogen wird, mit im Fadenweg vom Zuführbereich zum Abzugsbereich angeordneten Fadenleitkörpern, die mit keramischem Sintermaterial belegte oder aus keramischem Sintermaterial bestehende Fadenleitflächen aufweisen, wobei der Faden an den Fadenleitflächen unter unterschiedlichen Winkeln umgelenkt wird, gekennzeichnet durch ein Sintermaterial in zumindest der Fadenleitfläche (L) mit einem großen Umlenkwinkel (180°-a), das als Hauptbestandteil einen oder mehrere der Nitrid-, Karbid- und/oder Karbonitrid-Hartstoffe der folgenden Elementengruppe enthält:
Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W.

2. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Sintermaterial in der Fadenleitfläche (L) mit einem 90° übersteigenden Umlenkwinkel (180°-α), das als Hauptbestandteil einen oder mehrere Nitrid-, Karbid- und/oder Karonitrid-Hartstoffe der folgenden Elementengruppe enthält:
Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W.

3. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Fadenleitfläche (L) mit einem großen Umlenkwinkel (180°-α) aus Siliziumnitrid, -karbid oder Borkarbid oder -nitrid als Hauptbestandteil enthaltendem Sintermaterial besteht.

4. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Fadenleitflächen (L) mit einem großen Umlenkwinkel (180°-α) aus einem keramischen Sintermaterial mit Siliziumnitrid als Hauptbestandteil besteht.

5. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Fadenleitfläche (L) mit einem 90° übersteigenden Umlenkwinkel (180°-a) aus einem hochdichten keramischen Sintermaterial mit Siliziumnitrid als Hauptbestandteil besteht.

6. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leitflächen (L) bildende keramische Sintermaterial hochdicht ist und neben Silizium-Nitrid als Hauptbestandteil zwischen 1 Vol.-% und 8 Vol.-%, vorzugsweise ca. 2,5 Vol.-%, Bor-Nitrid und/oder Bor-Karbid und/oder als wenigstens ein Additiv Yttrium-Oxid enthält.

7. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Fadenleitflächen (L), ggfs. alle Leitflächen (L) entlang des gesamten Fadenwegs, aus hochdichtem keramischem Sintermaterial mit einem Hauptbestandteil von Karbid-, Nitrid- und/oder Karbonitrid-Hartstoffen der folgenden Gruppe bestehen:
Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W.

8. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Fadenleitflächen (L), ggfs. alle Leitflächen (L) entlang des gesamten Fadenwegs, aus hochdichtem, keramischem Sintermaterial mit Siliziumnitrid als Hauptbestandteil bestehen.

9. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung, für Textilmaschinen, mit einem eine Speicherfläche bildenden Speicherkörper und einem Wickelorgan für den Faden, wobei das Wickelorgan und das Speicherorgan relativ zueinander verdrehbar sind, um den Faden von einer Zuführseite der Vorrichtung auf die Speicherfläche des Speicherorgans zu bringen und einen Fadenvorrat zu bilden, aus dem der Faden zur Abzugsseite der Vorrichtung abgezogen wird, mit im Fadenweg vom Zuführbereich zum Abzugsbereich angeordneten Fadenleitkörpern, wobei der Faden an den Fadenleitflächen unter unterschiedlichen Winkeln umgelenkt wird, gekennzeichnet durch wenigstens einen durch isostatisches Heißpreß-Sintern vorzugsweise in einer Kapselhülle, aus keramischem Sintermaterial hergestellten Fadenleitkörper (12; 8, 10, 13), das als Hauptbestandteil einen oder mehrere Karbid-, Nitrid- und/oder Karbonitrid-Hartstoffe enthält.

10. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen durch isostatisches Heißpreß-Sintern, vorzugsweise in einer Kapselhülle, hochdicht aus Sintermaterial hergestellten Fadenleitkörper (12, 8, 10, 13), wobei das Sintermaterial als Hauptbestandteil einen oder mehrere Karbid-, Nitrid und/oder Karbonitrid-Hartstoffe der folgenden Gruppe enthält:
Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,
vorzugsweise Siliziumnitrid als Hauptbestandteil.

11. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, wobei das Speicherorgan trommelförmig ausgebildet ist und einen Abzugsrand für den Faden aufweist, der als Fadenleitfläche zwischen dem Fadenspeicher und dem Abzugsbereich der Vorrichtung dient, dadurch gekennzeichnet, daß am Abzugsrand (4) des Speicherorgangs (S) eine Beschichtung oder ein Einsatzring (16) aus hochdichtem Sintermaterial vorgesehen ist, daß als Hauptbestandteil einen oder mehrere Karbid-, Nitrid- und/oder Karbonitrid-Hartstoffe der folgenden Elementengruppe aufweist:
Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W.

12. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Abzugsrand (4) des Speicherorgans (S) eine Beschichtung oder ein Einsatzring (16) aus als Hauptbestandteil Silizium-Nitrid aufweisendem hochdichtem Sintermaterial vorgesehen ist.

13. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, wobei das Speicherorgan stillstehend angeordnet und das Wickelorgan ein von einer hohlen, mit einem Drehantrieb verbundenen Hauptwelle in etwa radial nach außen bis über die Speicherfläche des benachbarten Speicherorgans stehender Rohrstutzen ist, der im freien Ende den Fadenleitkörper mit der einen über 90° betragenden Umlenkwinkel für den aus der Hauptwelle zur Speicherfläche verlaufenden Faden definierenden Leitfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenleitkörper (12) ein als Hauptbestandteil Karbid-, Nitrid- und/oder Karbonitrid-Hartstoffe aus der Elementengruppe: Si, B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W. enthaltender hochdichter Sinterformteil ist, in dem die Fadenleitfläche (L) an der Innenwand (25) eines Kanals (28) als konvex gekrümmte Rinne (30) ausgebildet ist, deren Anfangs- und Endbereiche in etwa mit der Fadenlaufrichtung zum und vom Fadenleitkörper (12) fluchten.

14. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenleitkörper (12) ein als Hauptbestandteil Siliziumnitrid enthaltender hochdichter Sintermaterialformteil ist, in die die Fadenleitfläche (L) an der Innenwand (25) eines Kanals (28) als konvex gekrümmte Rinne (30) ausgebildet ist, deren Anfangs- und Endbereiche in etwa mit der Fadenlaufrichtung zum und vom Fadenleitkörper (12) fluchten.

15. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Rinne (30) - in einem Längsschnitt durch den Fadenleitkörper (12) gesehen - über den Umlenkwinkel mit gleichbleibendem Krümmungsradius ausgebildet ist.

16. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich der Rinne (30) als trichterförmige Mulde (32) ausgebildet ist, die sich - bezogen auf die Mitte des Kanals (28) - im Bogenmaß über annähernd 160° erstreckt.

17. Fadenspeicher- und -liefervorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenleitkörper (12) als Hülse mit einem zylindrischen Außenabschnitt (36) und einem gegenüber der Achse des Außenabschnittes (36) schräggestellten Kragen (27) ausgebildet ist, der als Einfassung der Mulde (32) zumindest über einen Teil des Umfangs des zylindrischen Abschnitts (36) nach außen vorsteht und eine Einsteckbegrenzung (37) für den Fadenleitkörper (12) bildet.