DE19619964C1 - Verfahren zur Herstellung einer Changierwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Changierwalze, mit einer Faden­ führungsnut, die in ihrem Verlauf unterschiedliche Tiefe aufweist nach dem Oberbegriff des einzigen Patentan­ spruchs.

Beim Einsatz immer schnellerer Spulenmaschinen wurden bis­ her zur Verbesserung der Abriebfestigkeit mit Nuten ver­ sehene Changierwalzen verwendet, welche aus Metallegierungen bestanden. Trotz dieser Maßnahme traten im Nutboden der Fadenführungsnut und in beiden Seiten Abrieb­ effekte auf, wenn beispielsweise die Garne bzw. Fäden aus natürlichem Material (z. B. Wolle) oder aus Polyesterfasern oder aus ähnlichen Kunststoffprodukten aufgewickelt wur­ den.

Um einen derartigen unerwünschten Abrieb zu verhindern, zählt es zum Stand der Technik (JP 57-24217 B2, JP 59-9462 B2, JP 60-6045 Y2, JP 1-26694 Y2, US 3346206), Trommeln mit befestigbaren abriebfesten Elementen vorzusehen, welche zur Bildung des Nutbodens und von Teilen besonders beanspruchter Seitenwände einer Fadenführungsnut Aussparungen aufweisen.

Nachteilig war bei diesen bekannten Changierwalzen, daß die abriebfesten Elemente schwierig zu bearbeiten bzw. herzustellen sind. Es war notwendig, die schraubenförmige Fadenführungsnut der Trommelkörper der Changierwalzen und die den Nutboden und beide Seitenwände bildenden Aussparungen der abriebfe­ sten Elemente in verschiedenen Arbeitsschritten zu bearbeiten bzw. herzustellen. Hierzu war ein hoher Zeitaufwand erforder­ lich, um die Grenzen bzw. die Grenzbereiche der Aussparungen der abriebfesten Elemente und der Fadenführungsnut des Trommelkörpers der Changierwalze durch Bearbeiten und Schleifen bzw. Polie­ ren so aufeinander abzustimmen, daß sie miteinander fluchten.

Auch das Herstellen bzw. Bearbeiten der gekrümmten Endbereiche der Fadenführungsnut im Bereich der abriebfesten Elemente und das Schleifen der Oberflächen der Bereiche mit einer Rauheit innerhalb des Qualitätsstandards war sehr zeitaufwendig und verursachte eine starke Verteuerung der Kosten zur Herstellung der Changierwalze.

Weiterer Stand der Technik ist eine genutete Quertrommel für einen Trommelwickler (DE 79 16 574 U1). Hier sind in Bereichen flacher Fadenführungsnutteile verschleißfeste Stücke angeordnet, von denen jedes in einem Teil seiner Umfangsfläche eine Kerbe aufweist, welche den Nutgrund und die einander gegenüberliegenden Seitenflächen jedes unter­ brochenen flacheren Fadenführungsnutteils bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grun­ de, unter Vermeidung der Nachteile vorgenannten Standes der Technik ein Verfahren zur Herstellung einer Changier­ walze zu schaffen, welches bei kostengünstiger Herstellung zu einer Erhöhung der Abriebfestigkeit bezüglich der Fa­ denführungsnut führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Rohling des Elements aus härtbarem Material besteht, daß der Rohling des Elements und ein Rohling des Trommelkörpers der Chan­ gierwalze annähernd die gleiche Härte aufweisen, daß in den Rohling des Trommelkörpers der Changierwalze der Rohling des Elements fest eingebracht wird, daß in den zusammengesetzten Roh­ ling die Fadenführungsnut eingearbeitet wird, daß die so entstandene Changier­ walze einer Wärmebehandlung unterzogen wird und daß nach der Wärmebehandlung das Element eine größere Härte auf­ weist als das übrige Material der Changierwalze.

Die Fadenführungsnut in der Umfangsfläche wird dabei schraubenförmig hergestellt bzw. bearbeitet und geschlif­ fen, so daß die tiefe Nut und die flache Nut der Faden­ führungsnut des Trommelkörpers der Changierwalze und die Aussparung des abriebfesten Elements gleichzeitig hergestellt bzw. be­ arbeitet und geschliffen werden können.

Infolge der Verwendung eines abriebfesten Elements mit annähernd derselben Härte wie die des Trommelkörpers vor der Hitzebehandlung und einer vergrößerten Härte, vergli­ chen mit der des Trommelkörpers nach der Hitzebehandlung, vereinfacht sich das Herstellen bzw. Bearbeiten des ab­ riebfesten Elements. Die tiefe und die flache Nut der Fadenführungsnut des Trommelkörpers und die Aussparung des abriebfesten Elements können gleichzeitig bearbeitet und geschliffen bzw. poliert werden.

Die Zeit für das Herstellen bzw. Bearbeiten und Schleifen der Nut ist wesentlich verkürzt. Auch die Zeit für das Herstellen bzw. Bearbeiten und Schleifen des bogenförmig gekrümmten Endes des abriebfesten Elements verkürzt sich auf diese Weise. Außerdem wird hierdurch eine Verbesserung der Bearbeitungsqualität des bogenförmig gekrümmten Endes des abriebfesten Elements und eine Verbesserung der Ober­ flächenrauheit beim Schleifen bzw. Polieren erreicht.

Weiterhin können die Kosten für eine Hitzebehandlung des abriebfesten Elements eingespart werden, da die Hitze der Oberflächenbehandlung bzw. -bearbeitung des Trommelkörpers genützt wird, um die Härte des abriebfesten Elements zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines abrieb­ festen Elements vor dem Einsetzen und Befesti­ gen;

Fig. 2 eine Teilansicht einer mit Nuten versehenen Changiertrommel;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine Teilansicht einer Trommel mit eingesetz­ tem und befestigtem abriebfesten Element und

Fig. 6 ein vergleichendes erklärendes Diagramm eines abrieb­ festen Elements in Kreisform und elliptischer Form.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines in der Erfin­ dung verwendeten abriebfesten Elements 1, das, wie in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellt, in ein Einsatzloch 6 eingesetzt und befestigt ist. Dieses Einsatzloch 6 ist in einem durch den laufenden Faden stark beanspruchten Bereich des Endbereiches einer von einer kreuz enden tiefen Nut 4 unterbrochenen flachen Nut 5, 5′ einer in der Umfangsfläche eines Trommelkörpers 2 ausgebildeten schraubenförmigen Fadenführungsnut 3 ausgebil­ det.

Das als kreisförmiger Zylinder ausgebildete abriebfeste Ele­ ment 1 besteht aus einem Material von annähernd derselben Härte wie das des Trommelkörpers 2 vor einer Hitzebehandlung, und weist eine vergrößerte Härte im Vergleich zum Trommelkör­ per 2 nach der Hitzebehandlung auf.

Das abriebfeste Element 1 wird vorzugsweise aus dem Material SUS420J2 nach dem Japanischen Industrie Standard (JIS) gefer­ tigt, es können aber auch andere Materialien, soweit diese annähernd dieselbe Härte wie der Trommelkörper 2 vor der Hit­ zebehandlung besitzen und im Vergleich zum Trommelkörper nach der Hitzebehandlung eine vergrößerte Härte aufweisen, verwen­ det werden.

In diesem dargestellten Fall ist das abriebfeste Element 1 als kreisförmiger Zylinder ausgebildet, es könnte aber auch eine andere Form gewählt werden, beispielsweise ein in Richtung der Nutbreite erweiterter elliptischer Zylinder, ein halbkreisför­ miger Zylinder, und andere. Falls der Trommelkörper 2 aus einem eisenhaltigen Material besteht, ist es in Anbetracht der Herstellbarkeit bzw. der Bearbeitbarkeit des Einsatzloches 6 im Trommelkörper 2, dennoch vorteilhaft, die Form eines kreisförmigen Zylinders zu wählen, da dieser auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Bei der Herstellung der Changierwalze (Trommelkörper) unter Verwendung des abriebfe­ sten Elements 1 wird zuerst das Einsatzloch 6 in dem Trommel­ körper 2 in der Ausnehmung des Endbereichs der von der kreu­ zenden tiefen Nut 4 unterbrochenen flachen Nuten 5, 5′ der in der Umfangsfläche des Trommelkörpers 2 ausgebildeten Fadenfüh­ rungsnut 3 gebildet. Das abriebfeste Element 1 wird, wie in Fig. 5 dargestellt, in dieses Einsatzloch 6 eingesetzt und befestigt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 2 dargestellt, durch Herstellen bzw. Bearbeiten und Schleifen bzw. Polieren der tiefen Nut 4 und der flachen Nuten 5, 5′ des Trommelkörpers 2 und der Aus­ sparung 7 des abriebfesten Elements 1, eine schraubenförmige Fadenführungsnut 3 in der Umfangsfläche des Trommelkörpers 2, in welchen das abriebfeste Element 1 eingesetzt und befestigt ist, ausgebildet.

Danach wird der Trommelkörper 2 einer Oberflächenhitzebehand­ lung, wie zum Beispiel Nitrieren bzw. Nitrierhärten, unter­ zogen, um die Abriebfestigkeit zu vergrößern und ein Rosten zu verhindern. Im Arbeitsgang des Härtens des Trommelkörpers 2 übertrifft die Härte des abriebfesten Elements 1 HV1000. Auf diese Weise erhöht sich die Härte des abriebfesten Ele­ ments mehr als die Härte des Trommelkörpers 2, so daß sich die Abriebfestigkeit des Endbereichs der von der kreuz enden tiefen Nut 4 unterbrochenen flachen Nuten 5, 5′ der auf der Umfangs­ fläche des Trommelkörpers 2 ausgebildeten schraubenförmigen Fadenführungsnut 3 erhöht.

Erfindungsgemäß können die tiefe Nut 4 und die flachen Nuten 5, 5′ des Trommelkörpers 2, und die Aussparung 7 des abriebfe­ sten Elements 1 gleichzeitig hergestellt bzw. bearbeitet und geschliffen werden, da der Trommelkörper 2 und das abriebfeste Element 1 annähernd dieselbe Härte aufweisen. Deshalb sind die Seitenwände 5a, 5b, 5a′, 5b′, und Nutböden 5c, 5c′ der von der kreuzenden tiefen Nut 4 unterbrochenen flachen Nuten 5, 5′ und die Seitenwände 7a, 7b und der Nutboden 7c der Aussparung 7 des in die Endbereiche der flachen Nuten 5, 5′ eingesetzten und befestigten abriebfesten Elements 1, aufeinander abgestimmt, in einer Fläche fluchtend ausgebildet. Dadurch entfällt der herkömmliche Verfahrens­ schritt des Herstellens bzw. Bearbeitens und Schleifens der Grenzbereiche der tiefen Nut 4 und der flachen Nuten 5, 5′ des Trommelkörpers 2 und der Aussparung 7 des abriebfesten Ele­ ments 1, um diese, aufeinander abgestimmt, in einer Fläche fluchtend auszubilden.

Außerdem wird, da das Herstellen bzw. das Bearbeiten des ab­ riebfesten Elements 1 einfach ist, die Herstellungs- bzw. Bearbeitungs- und Schleifzeit der Aussparung 7 des abriebfe­ sten Elements 1 und der Endbereiche der flachen Nut 5, 5′ verkürzt, und die Qualität der Oberflächenrauheit dieses Bereiches erhöht.

Im übrigen ist, wie in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt, das Ein­ satzloch 6 für das Einsetzen und Befestigen des abriebfesten Elements 1 in den Trommelkörper 2 schräg zum Nutboden 5c oder 5c′ der flachen Nut 5 oder 5′ mit einem Neigungswinkel von 25 bis 60 Grad ausgebildet. Falls der Neigungswinkel während der Ausbildung des Einsatzloches 6 für das Einsetzen und Befesti­ gen des abriebfesten Elements 1 weniger als 25 Grad beträgt, wird die Wanddicke des Trommelkörpers 2 zwischen dem Nutboden 5c oder 5c′ der flachen Nut 5 oder 5′ und dem Einsatzloch 6 dünn und kann Verformungen verursachen. Falls der Neigungs­ winkel mehr als 60 Grad beträgt, wird die Wanddicke des Trom­ melkörpers 2 zwischen den Seitenwänden 4a oder 4a′ der tiefen Nut 4 und dem Einsatzloch 6 dünn und kann eine Verformung verursachen. Das Einsatzloch 6 für das Einsetzen und Befesti­ gen des abriebfesten Elements 1 muß deshalb zum Nutboden 5c oder 5c′ der flachen Nut 5 oder 5′ schräg in einem Neigungs­ winkel von 25 bis 60 Grad ausgebildet sein.

Die Ausbildungsrichtung des Einsatzlochs 6 liegt vorzugsweise möglichst entlang der Ausbildungsrichtung des Nutbodens 5c oder 5c′ der flachen Nut 5 oder 5′. Die Ausbildungsrichtung kann aber, falls Fertigungsbeschränkungen es erfordern oder die Wanddicke des Trommelkörpers 2 um das Einsatzloch 6 herum dünn ist, etwas geändert werden.

Für die Tiefe "h" (siehe Fig. 3 und Fig. 4) der im abriebfe­ sten Element 1 geformten Aussparung 7 ergab sich im Experiment ein Wert von höchstens 5 mm der Aussparung 7, um eine ausrei­ chende Wirkung zu erzielen, obwohl dies etwas abhängig von der Tiefe der flachen Nut 5 oder 5′ im Einsatzgebiet ist.

Um Materialkosten zu sparen, sollte das abriebfeste Element 1 so klein wie möglich sein, aber um, im Gegensatz hierzu, den Abrieb des Trommelkörpers durch den laufenden Faden bzw. das aufzuwickelnde Garn zu vermindern, muß es etwas größer sein. Deshalb müssen die Dimensionen, Größe und Form, in Anbetracht der Arbeitsbedingungen einer Spulenmaschine, wie beispiels­ weise die Changierbreite und die Fadenlaufgeschwindigkeit, im richtigen Bereich liegen. In diesem Fall, wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, die Nutbreite (Nutquerschnitt) eher in Form einer Ellipse als in Kreisform erweitert ist, kann das abriebfeste Element 1 durch eine entsprechende Formgebung (elliptischer Querschnitt) besser an den veränderten Nutquerschnitt angepaßt werden.

Für das Einsetzen und Befestigen des abrieb­ festen Elements 1 in dem Einsatzloch 6 des Trommelkörpers 2 können Klebestreifen 8 verwendet werden; es können aber auch andere Befestigungselemente verwendet werden.

In der bevorzugten Ausführungsform wird das zylinderförmige abriebfeste Element 1 in das Einsatzloch 6 des Trommelkörpers 2 eingesetzt und befestigt, es kann aber auch, beispielsweise als SUS303 des JIS, oder ähnliches, geschmolzen und in das Einsatzloch 6 gegossen werden. Das abriebfeste Element 1 wird dann durch Erstarren gebildet und kann in dem Trommelkörper 2 befestigt werden.

Das abriebfeste Element 1 wird von der am dichtesten an der Oberfläche des Trommelkörpers 2 liegenden Position schräg in das Einsatzloch 6 eingesetzt und befestigt. Die am meisten beanspruchten Teile der Nutböden und der beidseitigen Wände zwischen den flachen Nuten 5 und 5′, die von der tiefen Nut 4 unterbrochen werden, sind so im wesentlichen durch die Aus­ sparung 7 des abriebfesten Elements 1 gebildet. Insbesondere werden nicht nur die Nutböden, sondern auch die beiden Seiten­ wände fast bis zur Oberfläche des Trommelkörpers 2 durch das abriebfeste Element 1 gebildet und der Faden bzw. Garn kann sich während des Spulens bzw. Aufwickelns durch die Aussparung 7 nicht örtlich versetzen, sondern wird dadurch ruhig laufend geführt, so daß keine Abriebdefekte in diesem Bereich des Trommelkörpers auftreten.

Im übrigen liegt, solange sich der in Fig. 3 und Fig. 4 darge­ stellte Grenzbereich A nicht auf der Oberfläche des Trommel­ körpers 2 befindet, der Grenzbereich zwischen dem Trommelkör­ per 2 und dem abriebfesten Element 1 auf der Seitenwand 4a oder 4a′ der tiefen Nut 4. Es kann sich daher keine durch Abrieb bedingte Stufe bilden, weshalb auch keine Probleme, wie Changierfehler des laufenden Fadens bzw. Garns, Qualitätsab­ fall des Fadens und durch Fadenbruch bedingte Senkung der Arbeitsleistungsfähigkeit der Spulenmaschine bzw. des Garn­ aufwicklers auftreten.

Weiterhin kann, da das abriebfeste Element 1 schräg in die Oberfläche des Trommelkörpers 2 eingesetzt und befestigt ist, das Risiko, daß das abriebfeste Element 1 aufgrund der durch die Rotation des Trommelkörpers 2 entstehenden Zentrifugal­ kraft zur Oberfläche des Trommelkörpers 2 herausgeschleudert wird, weitgehend ausgeschaltet werden. Erfindungsgemäß können, da das Einsetzen und Befestigen des abriebfesten Elements 1 in dem Trommelkörper 2 auf einfache Weise auszuführen ist, außer­ dem die Trommelherstellungskosten verringert werden.

Da das abriebfeste Element 1 schräg entlang der flachen Nuten 5 und 5′, eingesetzt und befestigt ist, verlängert sich die durch die Aussparung 7 des abriebfesten Elements 1 entstehende Länge L (siehe Fig. 3) des Nutbodens gegenüber dem Fall, daß das abriebfeste Element 1 gerade von der Oberfläche des Trom­ melkörpers 2 in Richtung der Mitte des Trommelkörpers 2 einge­ setzt und befestigt wird. Die Stelle B der Grenze ist daher beträchtlich von der am meisten beanspruchten Stelle entfernt, so daß an der Stelle B keine Abriebdefekte und dadurch beding­ te Stufendifferenzen, die die Fadenqualität verschlechtern, auftreten.

Außerdem verringert sich die Wanddicke des Trommelkörpers 2 zur Bildung des Umfangs des im Trommelkörper 2 ausgebildeten Einsatzlochs 6 nicht und es entsteht vom Trommelkörper 2 zur Fadenführungsnut 3 kein Übergang. Weiterhin bildet sich zwi­ schen dem Einsatzloch 6 und dem abriebfesten Element 1 kein Spalt, weshalb es nicht mehr erforderlich ist, den Spalt mit Füller zu füllen. Außerdem treten am Trommelkörper 2 an der Grenze von Trommelkörper und abriebfestem Element 1 keine frühen Verschleißerscheinungen auf, wodurch Probleme, wie Senkung der Faden- bzw. Garnqualität, durch Fadenbruch beding­ ter Abfall der Arbeitsleistungsfähigkeit der Spulenmaschine bzw. des Garnaufwicklers und andere, verhindert werden.

In der Erfindung ist durch die Verwendung des abriebfesten Elements mit annähernd derselben Härte wie die des Trommelkör­ pers vor der Hitzebehandlung das Herstellen bzw. das Bearbei­ ten des abriebfesten Elements einfach. Die schraubenförmige Fadenführungsnut des Trommelkörpers und die Aussparung des abriebfesten Elements können in derselben Zeit bearbeitet bzw. hergestellt werden und das nachträgliche Schleifen bzw. Polie­ ren der Fadenführungsnut des Trommelkörpers und der Aussparung des abriebfesten Elements kann gleichzeitig erfolgen. Die Bearbeitungs- bzw. Herstellungszeit ist so gegenüber dem Nut­ bearbeiten und -schleifen bzw. -herstellen im bekannten Stand der Technik wesentlich verkürzt und auch die Zeit für das Herstellen bzw. Bearbeiten der Krümmung des Endbereichs des abriebfesten Elements und das Schleifen des entsprechenden Bereichs kann verkürzt werden. Da die Hitze der Oberflächenbe­ handlung des Trommelkörpers für das Erhöhen der Härte des abriebfesten Elements genützt wird, ist eine besondere Hitzebehandlung des abriebfesten Elements nicht erforderlich. Es kann so ein kostengünstiges abriebfestes Element verwendet werden, so daß die Trommel mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Da das Herstellen bzw. das Bearbeiten des abriebfesten Ele­ ments einfach ist, wird außerdem eine extreme Qualitätsverbes­ serung bei der Herstellung bzw. Bearbeitung der gekrümmten Form des Endbereichs des abriebfesten Elements und der Ober­ flächenrauheit nach dem Schleifen des entsprechenden Bereichs erreicht.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer Changierwalze, bestehend aus einem Trommelkörper (2), mit einer Fadenführungsnut (3), die in ihrem Verlauf unterschiedliche Tiefe aufweist, wobei im Bereich einer Kreuzungsstelle der Fadenführungsnut jeweils ein flacher verlaufender Teil (5, 5′) der Fadenführungsnut (3) von einem tiefer verlaufenden Teil (4) der Fadenführungsnut (3) unterbrochen ist, so daß der flacher verlaufende Teil (5, 5′) der Fadenführungsnut (3) im Bereich einer Kreuzungsstelle zwei Endbereiche aufweist, und in diesen Endbereichen jeweils ein abriebfestes Element (1) derart angeordnet ist, daß der Nutboden und ein Teil der Seitenwände der Fadenführungsnut (3) in diesem Endbereich durch das abriebfeste Element (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling des Elements (1) aus härtbarem Material besteht, daß der Rohling des Elements (1) und ein Rohling des Trommelkörpers (2) der Changierwalze annähernd die gleiche Härte aufweisen, daß in den Rohling des Trommelkörpers (2) der Changierwalze der Rohling des Elements (1) fest eingebracht wird, daß in den zusammengesetzten Rohling (1, 2) die Fadenführungsnut (3, 4, 5, 5′) eingearbeitet wird, daß die so entstandene Changierwalze einer Wärmebehandlung unterzogen wird, und daß nach der Wärmebehandlung das Element (1) eine größere Härte aufweist als das übrige Material der Changierwalze.