High-tech w głównej roli

Tradycja maszyn

Rewolucja przemysłowa nie zaczęła się od silnika parowego, jak sądzi wielu z nas. Po raz pierwszy był on wykorzystywany tylko do odwadniania kopalń węgla. Dopiero gdy do mechanicznego krosna tkackiego wykorzystano siłę pary wodnej, powstał pierwszy zmechanizowany proces produkcji, co oznaczało początek nowoczesnej produkcji masowej. Maszyny włókiennicze czerpią tym samym korzyści z ponad dwustuletniej tradycji. W tym czasie rozwinęły się one w niezwykle złożone i często bardzo duże maszyny, które dostarczają tkaniny do pozornie nieskończonego asortymentu odzieży, z którego dziś wybieramy nasze stroje online i w sklepach sieciowych. Wymiary maszyn tworzą uderzający kontrast z delikatnym materiałem, który przetwarzają przędzone lekkie jak piórko włókna, czasami tak cienkie jak włosy. Służą one do tkania kilometrów kwadratowych tekstyliów – od łacińskiego textilis = tkać. W procesie tym zużywane są niezliczone rolki przędzy.

Produkt wstępny w rolkach

Rolki muszą być oczywiście najpierw nawinięte. Odbywa się to w przędzalni, gdzie przędza jest wytwarzana z włókien surowych. Tamten wstępny produkt jest nawijany na duże szpule. Są one jednak zbyt duże dla maszyny tkackiej, ponieważ wymaga ona wielu i często różnych rodzajów przędzy. Dlatego przędza jest zazwyczaj przewijana na mniejszą rolkę. Już podczas produkcji przędzy poszczególne włókna są często skręcane razem w splecioną przędzę, aby nadać jej objętość i stabilność. Przędza jest rozwijana i przewijana na prawie każdym etapie procesu przed jej końcową obróbką. Przyczynia się to również do wyższej jakości wyników pośrednich.

Każdy, kto przyszył guzik lub naprawił szew, zna regularnie prostokątny wzór, tworzony przez nici na rolce. Zwoje przędzy w przemyśle włókienniczym są podobne, lecz większe. Możliwe są również inne wzory nawijania. Mająca najczęściej kształt rombów powierzchnia powstaje wskutek nawijania przędzy na szpulę z bardzo precyzyjnym wzorem, zwykle pod kątem. Zazwyczaj biegnie ona od jednego końca do drugiego i z powrotem. Zapewnia to równomierne rozłożenie zwojów i pozwala na ich łatwe późniejsze rozwijanie.

Szybka oscylacja

Mechaniczne nawijanie odbywa się bardzo szybko. Podczas tego procesu zwój musi być przesuwany zarówno w sposób ciągły, jak i bardzo szybko pomiędzy dwoma końcami szpuli. Nie może być żadnych opóźnień przy zmianie kierunku. Jest to znaczący postęp techniczny, ponieważ oczko prowadzące przesuwa się do tyłu i do przodu około 400 razy na minutę, przetwarzając w ten sposób około 1500 metrów przędzy. Istnieją również prowadnice bierno-mechaniczne, ale prowadnica przędzy z napędem silnikowym jest znacznie lepsza od tej metody. Jest to standard w nowoczesnych maszynach do nawijania przędzy. Silnik odpowiedzialny za szybkie oscylacje musi przede wszystkim być w stanie bez zwłoki obsługiwać ciągłą zmianę kierunku przy zachowaniu tej samej prędkości, pracując przy tym bezawaryjnie przez jak najdłuższy czas. Silniki z magnesami dyskowymi, takie jak DM52, okazały się idealnym rozwiązaniem dla tego zadania. Wirnik tego napędu składa się z cienkiej tarczy z ziem rzadkich, która została namagnesowana 25 parami biegunów. Tarcza porusza się pomiędzy dwoma stojanami z odpowiednio rozmieszczonymi uzwojeniami. Ponieważ jest bardzo lekka, bezwładność wirnika jest zbliżona do osiągalnego minimum. Pozwala to na zmianę kierunku obrotów silnika w ciągu około pięciu milisekund przy pełnej prędkości, umożliwiając tym samym błyskawicznie szybki ruch do tyłu i do przodu podczas prowadzenia przędzy.

Mały palec z napędem silnikowym

Do podawania przędzy wykorzystywany jest również tzw. podajnik, przez który zwój przechodzi do maszyny dziewiarskiej. Nie jest on jednak odpowiedzialny za równomierne nawijanie, lecz raczej za stały naciąg przędzy. W mechanicznej maszynie dziewiarskiej podajnik pełni tę samą funkcję, jaką ma lewy mały palec podczas dziania ręcznego. Jest on mocowany w niewielkiej odległości przed systemami dziewiarskimi maszyny dziewiarskiej. Niewielka ilość przędzy nawijana jest na wałek, który służy jako bufor. Jej układ mechaniczny reaguje na wahania naciągu przędzy i kompensuje je przez różne ruchy napędzane silnikiem. Ruchy nie muszą być tu wykonywane tak szybko jak przy nawijaniu przędzy. Ważna jest natomiast szybka reakcja napędu i dokładne dozowanie mocy silnika. Dostępna przestrzeń jest jednak również bardzo ograniczona i oczywiście silniki nie mogą określać cykli konserwacji – jak w przypadku wszystkich maszyn, tak i tu trwałość ma najwyższy priorytet. W zależności od użytkownika, do tego zadania wykorzystywane są różne silniki firmy FAULHABER, takie jak silniki prądu stałego z komutatorem grafitowym.

Technologia dziewiarska

Nawiasem mówiąc, nowoczesne maszyny dziewiarskie robią coś więcej niż tylko dzianinowe skarpety i swetry, są one bowiem również wykorzystywane do produkcji tkanin technicznych. Nowa technologia dziewiarska 3D może być nawet wykorzystana do tworzenia trójwymiarowych struktur. Stosowane jest to do produkcji np. elementów technicznych z cienkich drutów metalowych lub włókien ceramicznych. Decydujące znaczenie ma tu właściwy naciąg zwoju, ponieważ jest to czynnik decydujący o wymiarach i jakości produktów. Ta technologia produkcji może być również wykorzystana do szybkiego prototypowania. Wykorzystuje ona materiał w sposób bardzo oszczędny zużywając tyle przędzy, ile faktycznie jest potrzebne. W przeciwieństwie do większości innych metod prototypowania, nie ma ścinków ani innych odpadów materiałowych. Nie jest jasne, jak to pasuje do ogólnego tematu. Istnieje wiele innych zastosowań w różnych procesach w przemyśle łókienniczym, w których wykorzystywane są wysokiej jakości silniki miniaturowe. Należą do nich np. maszyny do szycia na guzikach, a także urządzenia do badań materiałowych w ramach kontroli jakości przędzy. Szeroka gama produktów FAULHABER oferuje optymalne rozwiązanie napędowe dla wszystkich tych zastosowań.