JP6072863B2 - フィラメントを直線化する装置及び方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は米国特許法119条の下、2014年8月6日に出願されたヨーロッパ特許出願14 179969.2号に基づく優先権を主張し、この開示は全て引用を以て明確に組み込まれる。

１．発明の分野
実施形態は、フィラメントを輸送する輸送デバイスと、フィラメント用の輸送経路を形成する加熱チャンネルを含む加熱デバイスを備えて、フィラメント、特にプラスチックの単一フィラメントを直線化する装置に関する。

実施形態は更に、直線状にされたフィラメント、特にプラスチックの単一フィラメントを生成する方法に関し、フィラメントは輸送デバイスによって加熱デバイスの加熱チャンネルを通って連続的に輸送され、該加熱チャンネルはフィラメントが加熱チャンネルを通って連続的に輸送される間は加熱される。

２．背景情報の記載
直線状にされたフィラメント、特にプラスチックの単一フィラメントは例えば螺旋状のスクリーン又はコイルスクリーンを生成する際にワイヤの固定用に使用される。これらのスクリーンは２段階の工程にて生成される。先ずコイルが単一のフィラメントから巻かれて、直ぐに格納される。コイルは次に、別の工程で断面が部分的に重なるように載置される。固定用ワイヤが重なりが生成される領域に挿入される。これらのワイヤはヒンジとして役立ち、コイル間の接続を形成する。このように、コイルは組み立てられてスクリーンを形成する。

熱可塑性材料から作られるプラスチックの単一フィラメントは固定用ワイヤとして特に好ましい。これらは一般的に搬送され、スプールに巻かれて格納される。しかし、この格納のタイプに関して、フィラメントはスプールの湾曲形状を採り、その形状は巻き戻しの後も部分的に維持される。しかし、固定用ワイヤを形成する更なる処理は、この残った湾曲部によって妨害される。所定の処理に関する要求に従って、これは除去されなければならない。この手順はフィラメントの直線化と言及される。

従来技術によるアプローチは、固定用ワイヤとして用いられるフィラメントがコイルへの挿入動作前に、加熱された金属製の加熱ブロックの孔を通って案内されることを付与している。しかし、このタイプの加熱ブロックは温度反応が遅く、意図された温度が非常に徐々に変化する時のみ反応する。これは真っ直ぐにされるフィラメントの生成において、ジレンマの結果となる。

その一方では、フィラメントは吸収される熱量が異なる領域を備えている。コイルスクリーンの生成において、フィラメントの長さを固定用ワイヤとして用いされる長さに切断するのが必要な場合がある。更に、スクリーン結合工程、従って挿入動作もまた、不連続的に進む。この工程において、フィラメントに何もされていない状態は加熱ブロックにて生じる。加熱ブロックにおけるフィラメントに何もされていない状態にて吸収される熱量はこのように、連続的な挿入動作時にフィラメントが吸収する熱量とは異なる。その一方、何もされていない状態のフィラメントにて加熱される領域の過熱は阻止されなければならない。過熱は材料の不可逆的な損失に繋がる。

従って、加熱ブロックの温度は、一方ではフィラメントの連続通過にて満足な加熱が起こるように、十分高く選択されなければならない。他方ではフィラメントの何もされていない状態にて不可逆の材料の損失が生じないように十分低いように選択されなければならない。これらの要求間の妥協点を見い出す必要は、品質が制限されたフィラメントを単に真っ直ぐにする結果となる。

ドイツ特許102007052594号及びそのファミリー出願である米国特許公開2010/0287775号は、コイルスクリーンを生成する方法及び装置に関する。これらの出願の開示はその全体が参照を以て本願への記載加入とする。コイルスクリーンの自動化生成が開示されている。コイルは、作業面上で移動可能に配置された巻き取りデバイスによって生成される。作業面上での結合デバイスの動きを介して、固定用ワイヤの挿入によりコイルは互いに接続される。

自動化された結合動作において、手動での結合工程とは異なり、高品質の真っ直ぐなフィラメントと共に連動することが必要である。フィラメントの直線化の工程はまた、スピードが重視される。一連の生成工程において、直線化された固定用ワイヤが挿入され得る時間内で、所定の時間枠のみが利用可能である。固定用ワイヤを要求される長さに切断する際、且つ挿入に利用可能な時間枠外では、その結果、加熱ブロック内で固定用ワイヤは何もされていない状態(idle state)となり、フィラメントによる吸収される熱量が増加する。しかし、吸収される熱量の増加は、材料の不可逆的な損失に繋がる。

更に、固定用ワイヤとして使用される直線状のフィラメントの中間的な格納は、得策ではない。このタイプの中間的な格納は他の転用手段を要し、このように以前に直線化されたフィラメントを曲げることを要する。直線化されたフィラメントの品質はこのように減じられる。

実施形態の要約
本発明の実施形態は、高品質の直線化された真っ直ぐなフィラメント、特にプラスチックの単一フィラメントを提供する。

実施形態に従って、冒頭に名付けられたこのタイプの装置は、輸送方向にて加熱デバイスの後に配置された冷却デバイスを含む。冷却デバイスはフィラメントの輸送経路に続く冷却チャンネルを備える。加熱チャンネル及び冷却チャンネルの断面領域は少なくとも部分的に重なる。

直線化されたフィラメントは、加熱デバイスの加熱チャンネルに配置されて受け入れられる。それにより、加熱チャンネルはフィラメントの輸送経路を形成する。この輸送経路上で、加熱デバイスを介して熱がフィラメントに加えられる。それにより、フィラメントはプラスチックの単一フィラメントとして具体化され又は形成される。単一フィラメントはまた、熱可塑性材料から形成されるのが好ましい。吸収される熱量はフィラメントのプラスチック変形能力をもたらす。フィラメントは、輸送デバイスを介して加熱チャンネルを通って輸送され、このようにして直線化される。熱の印加によって引き起こされるフィラメントのプラスチック変形能力は、可逆性である。フィラメントの直線状の配置を固定化すべく、フィラメントは輸送デバイスによって冷却デバイス内に輸送される。冷却デバイス内で、フィラメントは冷却チャンネルに受け入れられる。この冷却チャンネルはこのようにして、加熱チャンネルを出るフィラメントの輸送経路に続く。高品質の直線化の結果を達成すべく、フィラメントはこの工程中は曲がることを許されない。加熱チャンネル及び冷却チャンネルの断面領域は少なくとも部分的に重なる。このようにして、加熱チャンネル及び冷却チャンネルの両方を通して、フィラメントは常に直線状に配置されて輸送されることが可能である。高品質の直線状のフィラメントが提供される。

それにより、加熱デバイスは第１のガス供給デバイスを備えるのが好ましく、該第１のガス供給デバイスにより熱いガスが加熱チャンネルに流入され、特に圧力下に軸方向に流入される。熱いガスを加熱チャンネルに流入することにより、加熱チャンネルへの熱の印加が生じる。熱いガスは加熱デバイスの第１のガス供給デバイスによって供給される。熱いガスはそれによって、加熱チャンネルを通って案内され、特に圧力下に軸方向に案内される。このようにして、フィラメントは高速時に軸方向に熱いガス流れに囲まれる。これは供給される熱量の効率的な吸収に繋がる。その結果はフィラメントの素早い加熱である。熱いガスの加熱チャンネルへの流入はまた、加熱された金属製の加熱ブロックの使用に比較しても有利である。金属製の加熱ブロックに比較して、用いられるガスの温度は長い反応時間の発生無しに、変更され得る。加熱チャンネルにおける意図された温度の変更がこのように素早く達成される。

加熱デバイスは、バイパスと切り換えデバイスを備えるのが好ましい。加熱チャンネルへの熱いガスの流入は、切り換えデバイスによって熱いガスのバイパスへの流入に切り換えられる。切り換えデバイスを使用した状態で、熱の加熱チャンネルへの印加はこのように熱いガスのバイパスへの流入とほぼ同時に停止される。これは２つの利点の結果となる。一方は加熱チャンネルからの熱いガスが切り換えデバイスによってバイパスに向け直される点において、加熱チャンネルにおけるフィラメントに何もしない間の熱量の吸収が避けられることである。他方は使用されるガスは予め設定された温度にて放置される。使用されるガス加熱デバイスの加熱と冷却は不要である。このタイプの加熱と冷却はまた、技術的に複雑で、或る環境にて短い時間枠内では困難性を伴ってのみ達成される。新たな加熱チャンネルへの熱いガスの流入はそれによって可能であり、熱いガスのバイパスへの流入を、切り換えデバイスを用いて熱いガスの加熱チャンネルへの流入に切り換えるのに問題はない。切り換えデバイスは例えば切り換えバルブとして具体化され、又は形成される。

加熱デバイスは、第２のガス供給デバイスを備えるのが好ましく、該第２のガス供給デバイスによって冷たいガスが加熱チャンネルに、特に圧力下で軸方向に流入することが出来る。加熱チャンネルからの熱いガスが切り換えデバイスによってバイパスに向け直される際に、冷たいガスが加熱チャンネルに流入され得る。加熱チャンネルへの以前の熱いガスの流入は、フィラメントと加熱チャンネルの内壁が熱量を吸収することに繋がる。加熱チャンネルへの熱いガスの流入が一旦遮断されると、この熱量は加熱チャンネルの内壁に少なくとも部分的に放射される。加熱チャンネル内に導入される更なる熱量により、フィラメントの望ましくない更なる加熱が生じる。フィラメントに何もしない間に、冷たいガスを加熱チャンネルに流入させることにより、残存している熱によりフィラメントが過熱されることを防ぐ。圧力下にて、冷たいガス流れでフィラメントを軸方向に覆うことにより、加熱チャンネル、ひいてはフィラメントの効果的な冷却に帰する。

それにより、冷却デバイスは第３のガス供給デバイスを備えるのが好ましく、該第３のガス供給デバイスによって、冷たいガスが圧力下で冷却チャンネルに軸方向に流入することができる。第３のガス供給デバイスはこのように、冷たいガスを供給して、フィラメントを冷却チャンネル内で冷却する。フィラメントは高速で、軸方向の冷たいガス流れによって囲まれる。

加熱チャンネルは低い比熱容量と低い熱伝導係数を有する材料、特にファイバガラス強化プラスチック又はシリコンフォームから形成されるのが好ましい。熱いガスの加熱チャンネルへの流入は、フィラメントと加熱チャンネルの内壁の両方が一定量の熱を吸収することに繋がる。熱いガスの加熱チャンネルへの流入が熱いガスのバイパスへの流入に切り換わった後に、この熱量は加熱チャンネルの内壁から再び消散する。フィラメントはこのようにして更なる熱量を吸収する。その結果、直線化されたフィラメントが部分的に(sectionwise)過熱される。従って、加熱チャンネルの内壁に導入される熱量は少量に維持されるべきである。従って、チャンネルは低い比熱容量と低い熱伝導係数を有する材料から形成される。例えば、この目的からファイバガラス強化プラスチック又はシリコンフォームが考えられる。

加熱チャンネルは、バイパスの抗力係数と釣り合う抗力係数を有するのが好ましい。第１のガス供給デバイスはこのように、作動条件を変えずに連続的に作動される。熱いガスの加熱チャンネルへの流入が熱いガスのバイパスへの流入に切り換えられることは切り換えデバイスを用いて容易に可能である。特に、第１のガス供給デバイスによって供給されるガスの流速を変える必要がない。

また、加熱デバイスと冷却デバイスとの間にて、フィラメントの輸送経路に続く中断部が配置されるのが好ましい。フィラメントはこのようにして、加熱チャンネルから中断部に輸送され、続いて冷却チャンネルに輸送される。加熱チャンネル、中断部及び冷却チャンネルはこのように軸方向に次々に配置される。フィラメントの真っ直ぐな輸送が可能になる。更に、加熱チャンネルに流入する熱いガスは中断部に対向する加熱チャンネルの端部にて抜ける。熱いガスの冷却チャンネルへの侵入が回避される。

それによって、中断部に対向する加熱チャンネルの端部にて、フィラメントの輸送経路の続きを構成する第１のノイズ低減デバイスが配置され、及び/又は中断部から離れて対向する冷却デバイスの端部にて、フィラメントの輸送経路の続きを構成する第２のノイズ低減デバイスが配置されるのが好ましい。加熱チャンネルに流入する熱いガスは、加熱チャンネルの端部から抜ける。ガス流れは加熱チャンネルを高速で出て、消散する。その結果、ノイズに晒される周辺環境が増加することが生じる。本発明に従って配備された第１のノイズ低減デバイスは、抜けるガスの消散を音響学的に弱める。従って、ノイズに晒される周辺環境が減少する。
同時に加熱チャンネルから第１のノイズ低減デバイスを介して中断部内へフィラメントを輸送することが可能になり、続いてフィラメントを冷却チャンネルに輸送することが可能になる。フィラメントの輸送経路は加熱チャンネルを出て第１のノイズ低減デバイスに続く。熱いガスが放射状に出ることを可能にすべく、第１のノイズ低減デバイスは少なくとも部分的に多孔質焼結ブロンズから形成される。冷却チャンネルに流入する冷たいガス流れは、高速で冷却チャンネルを出て消散する。その結果、ノイズに晒される周辺環境が増加することが生じる。第２のノイズ低減デバイスは、抜けるガスの消散を音響学的に弱める。冷たいガスは第２のノイズ低減デバイスから放射状に抜ける。従って、ノイズに晒され周辺環境が減少する。
同時に冷却チャンネルを出たフィラメントを第２のノイズ低減デバイスを介して輸送することが可能である。フィラメントの輸送経路は冷却チャンネルを出て、第２のノイズ低減デバイスに続く。冷たいガスの放射状の放出を可能にすべく、第２のノイズ低減デバイスは少なくとも部分的に多孔質焼結ブロンズから形成される。

実施形態において、冒頭に名付けられたタイプの方法は、加熱デバイスの後に、冷却デバイスの冷却チャンネルを通って、フィラメントを輸送方向に輸送する工程を含む。冷却チャンネルは冷却され、加熱チャンネルと冷却チャンネルの断面領域は少なくとも部分的に重なる。

熱が加熱チャンネルに加えられる際に、フィラメントは輸送デバイスを介して加熱チャンネルを通って連続的に加熱される。このように、フィラメントの塑性変形能に達するのに必要な熱量が供給される。加熱されたフィラメントは輸送デバイスを介して張力下に加熱チャンネルを通って輸送される。その結果、スプールへの格納によりフィラメント上に与えられる湾曲は除去されて、フィラメントは直線状になる。加熱チャンネル後に、フィラメントは冷却チャンネルを通って輸送方向に輸送され、該冷却チャンネル内でフィラメントは冷却される。この冷却によって、フィラメントの直線状の配置が固定される。加熱チャンネルと冷却チャンネルを通る輸送中に、フィラメントの曲げを防ぐべく、加熱チャンネルと冷却チャンネルの断面領域は少なくとも部分的に重なる。加熱チャンネルと冷却チャンネルの間に、共通の輸送経路が形成される。この経路上で、フィラメントは加熱チャンネルから冷却チャンネル内へ直線状に輸送される。挑戦化されたフィラメントの高品質が付与される。

それにより、加熱チャンネルは特に圧力下にて、軸方向に熱いガスを供給する第１のガス供給デバイスを介して、熱いガスの流入によって加熱されるのが好ましい。このガスは、特に圧力下にて、軸方向に加熱チャンネルに導入される。そこで、熱いガスはフィラメントの回りを軸方向に高速で流れる。結果として、ガスからフィラメントに適切に熱が伝導する。フィラメントの素早い加熱が生じる。従来技術に従って用いられる加熱ブロックと異なり、熱いガスが短い熱反応時間を示すことは有利である。熱いガスの使用により、熱的に遅い加熱ブロックの熱接触よりも温度が素早く変化する。

ここで、熱いガスの加熱チャンネルへの流入は、フィラメントの加熱チャンネル内への輸送と同期して開始するのが好ましい。フィラメント部分が何もされていない状態である限り、加熱チャンネルへの不要な熱の印加は避けられる。何もされていないフィラメント部分及び加熱チャンネルの壁への不要な熱量の入力は阻止される。更に、加熱チャンネルへのフィラメントの輸送開始と同期して熱いガスを加熱チャンネルに流入することにより、フィラメントの均一な加熱が可能となる。

熱いガスの加熱チャンネルへの流入は、切り換えデバイスを介して、フィラメントが何もされていない状態に同期してバイパスに向け直されるのが好ましい。加熱チャンネルにて何もされていない状態にてフィラメントが更に加熱されることは避けられる。加熱チャンネルに流入されるガスはバイパスに向け直される。その時、フィラメントは加熱チャンネル及び冷却チャンネルの領域にて何もされていない状態にある。フィラメントの過熱は加熱チャンネルに供給される熱を突然に遮断することにより阻止される。もはや第１のガス供給デバイスを突然にスイッチオン及び/又はスイッチオフする必要はない。第１のガス供給デバイスは、不変の作動条件の下で、連続して作動する。加熱チャンネルを通るフィラメントの輸送が再開されれば、バイパスへの熱いガスの流入は、切り換えデバイスによって、熱いガスの加熱チャンネルへの流入に切り換えられる。フィラメントに導入される熱量はこのように正確に制御される。このように、高品質の直線化されたフィラメントが生成される。

それによって、熱いガスの加熱チャンネルへの流入がバイパスに向け直されるのに同期して、第２のガス供給デバイスを介して冷たいガスが加熱チャンネルに、特に圧力下にて軸方向に流入されるのが好ましい。加熱チャンネルを通るフィラメントが連続して輸送される場合よりも、加熱チャンネル内に残った熱が尚加熱チャンネルに位置するフィラメントをより激しく加熱することは阻止される。フィラメントに所定の熱が入力される。

冷却チャンネルは、第３のガス供給デバイスを介して、特に圧力下にて軸方向に冷たいガスが流入することによって冷却されるのが好ましい。冷却されたフィラメントはもはや塑性変形可能ではない。熱入力によって可能となる塑性変形に起因する加熱チャンネル内のフィラメントの直線状の配置は、このように固定される。冷たいガスが冷却チャンネルに、圧力下にて軸方向に導入される。冷たいガスはフィラメントの回りを高速で流れ、それによってフィラメントから周囲のガスへの適切な熱伝導が可能になる。フィラメントの急速な冷却が生じる。フィラメントが冷却チャンネルを輸送方向に出た後に、フィラメントは完全に直線化される。フィラメントは例えばコイルスクリーンの生成時の固定ワイヤとして用いられる。

最後に、中断部が加熱チャンネルと冷却チャンネルとの間に配置され、中断部に対向した加熱チャンネルの端部にて、第１のノイズ低減デバイスが配置され、該第１のノイズ低減デバイスを通ってフィラメントが輸送され、及び/又は中断部から離れた冷却チャンネルの端部にて第２のノイズ低減デバイスが配置され、該第２のノイズ低減デバイスを通ってフィラメントが輸送されるのが好ましい。熱いガスが加熱チャンネルに圧力下にて軸方向に導入される。このガスは加熱チャンネルの端部にて中断部内を半径方向に出る。高速で流れるガス流れの消散は、ノイズに晒される周辺環境の増加に繋がる。第１のノイズ低減デバイスは、放出されるガス流れを音響的に弱めるのに役立つ。しかし、同時にフィラメントは第１のノイズ低減デバイスを通って輸送される。フィラメントの輸送経路はこのように加熱チャンネルから第１のノイズ低減デバイス内に続き、中断部に続き、最終的に冷却チャンネルに続く。それによって、フィラメントが輸送経路の全長(entire extension)に亘って、直線状に配置される。このようにして、高品質の直線化されたフィラメントが生成される。冷たいガスが冷却チャンネルに、圧力下にて軸方向に流入される。このガスは冷却チャンネルの端部にて第２のノイズ低減デバイスを半径方向に出る。この第２のノイズ低減デバイスは、放出されるガス流れを音響的に弱めるのに役立つ。フィラメントの輸送経路は冷却チャンネルを出て、第２のノイズ低減デバイス内に続く。

本発明の実施形態は、フィラメントを直線化する装置を指向し、該装置はフィラメントを輸送する輸送デバイス、フィラメントの輸送経路を形成する加熱チャンネルを備える加熱デバイス、該加熱デバイスから輸送方向下流側に配置されフィラメントの輸送経路に続く冷却チャンネルを備える冷却デバイスとを含む。加熱チャンネルと冷却チャンネルは少なくとも部分的に重なっている。

実施形態によれば、フィラメントはプラスチックフィラメントである。

実施形態に従って、加熱デバイスは更に、加熱チャンネルへの熱いガス流れを流入するように構成され配置された第１のガス供給デバイスを含む。加熱デバイスは更に、冷たいガスの加熱チャンネルへの流入を許すように構成され配置された第２のガス供給デバイスを備える。冷却デバイスは更に、冷たいガス流れが冷却チャンネルに流入するように構成され配置された第３のガス供給デバイスを備える。
第１のガス供給デバイス、第２のガス供給デバイス、第３のガス供給デバイスの少なくとも１つは圧力下にて、夫々のチャンネルの軸方向に夫々のガスが流入するように構成され配置されている。

一実施形態にて、加熱チャンネルは、低い比熱容量及び低い熱伝導係数を示す材料から形成される。前記材料は、ファイバグラス強化プラスチック又はシリコンフォームである。

他の実施形態に従って、加熱デバイスは更に、バイパス及び熱いガス流れを加熱チャンネルからバイパスに切り換えるように構成され配置された切り換えデバイスを含む。加熱チャンネルはバイパスの抗力係数に適合する抗力係数を有する。

更なる実施形態にて、装置はまた、加熱デバイスと冷却デバイスの間に配置された中断部を備え、該中断部を通ってフィラメント用の輸送経路が延びる。装置は更に、中断部に対向して加熱チャンネルの端部に位置し、前記フィラメント用の輸送経路に続くように構成された第１のノイズ低減デバイスと、中断部に対向して冷却デバイスの端部に位置し、フィラメント用の輸送経路に続くように構成された第２のノイズ低減デバイスとの少なくとも１つを備える。

本発明の実施形態は、直線化されたフィラメントを生成する方法を指向する。方法は、輸送デバイスを介して加熱デバイスの加熱チャンネルを通ってフィラメントを輸送方向に輸送する工程と、該加熱チャンネルを通ってフィラメントを輸送中に加熱チャンネルを加熱する工程と、冷却された冷却デバイスの冷却チャンネルを通って、加熱されたフィラメントを輸送方向に輸送する工程とを備えている。冷却チャンネルの断面領域と前記加熱チャンネルの断面領域は、少なくとも部分的に重なっている。

実施形態によれば、加熱チャンネルは、第１のガス供給デバイスを介して流入する熱いガス流れによって加熱される。熱いガス流れは、フィラメントの加熱チャンネル内への輸送に同期して加熱チャンネルに流入する。更に、フィラメントが加熱チャンネルを通って輸送されない何もしない状態にて、方法は熱いガス流れを切り換えデバイスを介して、加熱チャンネルからバイパスに切り換える工程を含む。更に、熱いガス流れをバイパスに切り換えるのに同期して、更に冷たいガス流れを第２のガス供給デバイスを介して加熱チャンネルに流入する工程を備える。

他の実施形態に従って、方法は更に、冷たいガス流れを第３のガス供給デバイスを介して流入することによって、冷却チャンネルを冷却する工程を備える。

実施形態にて、加熱チャンネルと前記冷却チャンネルの間に中断部が配備されて、方法は更に、加熱チャンネルの端部に位置する第１のノイズ低減デバイスを通ってフィラメントを輸送する工程と、中断部に対向した冷却チャンネルの端部に位置する第２のノイズ低減デバイスを通ってフィラメントを輸送する工程との少なくとも１工程を備える。

更に本発明の他の実施形態に従って、フィラメントはプラスチックフィラメントである。

本開示及び添付の図面を検討することにより、本発明の他の実施形態及び利点が確実になるであろう。

本発明は、本発明の代表的な実施形態の非限定的な例による以下の複数の図面を参照して詳細な説明に更に記載される。同様の符号は幾つかの図面を通して同様の部品を示すとして表される。
図１Ａは直線化されたフィラメント用の装置の一部を示す。 図１Ｂは図１Ａに記載された第１のノイズ低減デバイスの詳細部分を示す。 図１Ｃは図１Ａに記載された冷却デバイスの詳細部分を示す。

ここで示す特定の記載は、実施例にて示され、本発明の実施形態の記載を示す目的のみであって、最も有用で本発明の原理と概念の態様を容易に理解されると信じるものを付与すべく提示される。この点において、本発明の基本を理解するのに必要な程度以上に本発明の構造を詳細に示す試みはされていない。記載は図面と共に、当業者にとって、本発明の幾つかの形式が如何に実際に実行されるかを明白にする。

図１Ａは、加熱デバイス２を備えた装置１を示す。加熱デバイス２は、加熱チャンネル３、第１のガス供給具５を備えた第１のガス供給デバイス４、ガス加熱デバイス６を備えている。加熱デバイス２はまた、切り換えデバイス７及びバイパス８を備える。

直線化されるべきフィラメント９は抑止されたデリーラ(dereeler)１０を介して供給スプール２０から取り除かれ、輸送デバイスを介して加熱チャンネル３を通って輸送され、該輸送デバイスは例えば一対の輸送ローラ１１によって具体化され又は形成される。

フィラメント９の加熱チャンネル３内への輸送と同期して、熱いガスが第１のガス供給具５に接続された第１のガス供給デバイス４を介して加熱チャンネル３内に入ることを許される。このガスはガス加熱デバイス６内にて又はガス加熱デバイス６によって加熱されて、所定温度にまで温められる。次に熱いガスは加熱チャンネル３に導入されて、圧力下に軸方向に加熱チャンネル３を通って流れる。ガスの加熱チャンネル３内への導入と同時に、フィラメント９は加熱チャンネル３を通って輸送され又は引き出される。このように、フィラメント９へ熱が均等に入力される結果となる。熱いガスは高速でフィラメントの回りを囲むように流れ、この囲むような流れがフィラメント９内の熱入力の効率を増加させる。従って、フィラメント９の素早い加熱が生じる。

加熱チャンネル３内でフィラメント９が何もされていない状態時に、加熱チャンネル３に供給される熱エネルギの遮断が必要であり、突然の遮断が実行されるのが好ましい、何故ならそうでなければフィラメント９への不可逆の損傷が生じるからである。この目的から、切り換えデバイス７は、第１のガス供給デバイス４を通る加熱チャンネル３からバイパス８への熱いガスの流れを切り換え又は転換するように配置される。従って、切り換えデバイス７は、例えば切り換えバルブとして具体化され又は形成される。切り換えデバイス７の駆動後に、熱いガスはもはや加熱チャンネル３を通って案内され、又は指向されず、むしろバイパス８を通って案内され、又は指向される。
更に、バイパス８は加熱チャンネル３に適合する抗力係数を有するように構成される。このように、第１のガス供給デバイス４は、作動条件が変化しない状況下で作動し続ける。換言すれば、流速又はガス温度の変更が不要であり、また技術的に問題である第１のガス供給デバイス４の突然のスイッチオン及び/又はスイッチオフの必要が無い。

加熱チャンネル３への冷たいガスの流入(admission)が、熱いガスの加熱チャンネル３への流入から、熱いガスのバイパス８への流入に切り換えるのに同期して生じる。冷たいガスの流入は、冷たいガスが通って加熱チャンネル３へ案内される第２のガス供給具を介して、第２のガス供給デバイス１２から生じる。このようにして、何もされていないフィラメント９に加熱チャンネル３内に残る残存熱が導入されることは不可能である。このようにして、何もされていない状態のフィラメント９は、フィラメント９が加熱チャンネル３を通って連続的に輸送されるよりも、より強く加熱されない。従って、フィラメント９は加熱チャンネル３内にて所定の温度に確実に加熱される。

熱いガスが加熱チャンネル３に流入されると、ある量の熱が加熱チャンネル３の壁内に導入される。熱いガスがもはや加熱チャンネル３に流入されないとき、即ち切り換えデバイス７が熱いガスをバイパス８に転換したときに、この熱量は少なくとも部分的にフィラメント９を更に加熱する。この更なる加熱をできるだけ低く維持するために、加熱チャンネル３は低い比熱容量と低い熱伝導係数を示す材料から形成される。このように、加熱チャンネル３の壁内に入力される熱量は小さく維持され、熱いガスが加熱チャンネル３に流入しないときは、フィラメント９の更なる加熱は避けられる。加熱チャンネル３は例えばファイバグラス強化プラスチックから形成され得る。更に、シリコンフォームが加熱チャンネル３用の材料として有利に用いられ得る。

加熱チャンネル３を通って通過した後に、フィラメント９は輸送方向に加熱チャンネル３内に残り、中断部(recess)１４内に入り、該中断部は加熱チャンネル３の輸送経路と直線状に続く。加熱チャンネル３の終端部にて、圧力下に加熱チャンネル３に案内された熱いガスもまた軸方向に存在する。高速で加熱チャンネル３を通って伝搬するガス流れは中断部１４で消散し始める。ノイズに晒される周辺環境が増加することがそこから生じる。この理由から、第１のノイズ低減デバイス１５が加熱チャンネル３の端部にて中断部１４に配備される。第１のノイズ低減デバイス１５は消散するガス流れを音響的に弱めるのに役立ち、一方、存在するガスは第１のノイズ低減デバイス１５から半径方向に逃げる。同時に、第１のノイズ低減デバイス１５にて加熱チャンネル３を通ってフィラメント９の輸送経路に続けることも可能である。フィラメント９は、第１のノイズ低減デバイス１５を通って輸送される間は曲げられてはならない。

図１Ｂは、第１のノイズ低減デバイス１５の詳細な図である。

中断部１４の側方で第１のノイズ低減デバイス１５の反対側には、冷却デバイス１６が配備される。この配置により、冷却デバイス１６からの熱いガスの流出及び分離は中断部１４によって同時にされることが可能になる。冷却デバイス１６は、中断部１４を出たフィラメント９の輸送経路と直線に続く冷却チャンネル１７を含む。このようにして、加熱チャンネル３と冷却チャンネル１７の断面領域は少なくとも部分的に重なって、直線上のフィラメント９の輸送は加熱チャンネル３及び冷却チャンネル１７によって可能となる。

加熱チャンネル３にて加熱されるフィラメント９はこのように中断部１４を通過した後に、冷却チャンネル１７に入る。冷却ガスが第３のガス供給デバイス１８から第３のガス供給具を介して好ましくは圧力下で軸方向に冷却チャンネル１７に入り又は案内される。フィラメント９が冷却チャンネル１７を輸送されている際に、フィラメント９は高速で冷却ガスの流れに囲まれる。従って、フィラメント９から冷却ガスへの適切な熱伝導が生じて、フィラメント９の急速な冷却をもたらす。フィラメント９の冷却によって、フィラメント９のプラスチック変形能は失われる。それによって、フィラメント９の直線状の配置は固定される。

冷却チャンネル１７を通過した後に、冷却デバイス１６を輸送方向に出るフィラメント９は完全に直線化される。これは例えばスパイラルスクリーン又はコイルスクリーンの生産における固定用ワイヤとして用いられ得る。

第２のノイズ低減デバイス１９がまた、冷却チャンネル１７の端部に配備される。第１のノイズ低減デバイス１５と同様に、第２のノイズ低減デバイス１９もまた、消散するガス流れを音響的に弱めるのに役立ち、一方、存在するガスは第２のノイズ低減デバイス１９から半径方向に逃げる。冷却チャンネル１７を通った直線状のフィラメント９の輸送は、第２のノイズ低減デバイス１９に続く。特に、フィラメント９は、第２のノイズ低減デバイス１９を通って輸送される間は曲げられてはならない。

図１Ｃは、第２のノイズ低減デバイス１９と同様に、冷却デバイス１６を詳細に示す図である。

直線状のフィラメント９がコイルスクリーンの固定用ワイヤの生産に用いられるならば、代表的な工程は以下の如く進行する。フィラメント９は抑止されたデリーラ１０によって供給スプール２０から取り除かれる。フィラメント９は、一対の輸送ローラ１１によって、加熱デバイス２の加熱チャンネル３を通って輸送される。フィラメント９の加熱チャンネル３への導入に同期して、熱いガスが第１のガス供給デバイス４を介して加熱チャンネルに流入する。中断部１４に対向する加熱チャンネル３の端部にて、フィラメント９は加熱チャンネル３を出て、中断部１４を介して輸送される。しかし、加熱チャンネル３を出るフィラメント９は、中断部１４にて加熱チャンネル３の端部に配置された第１のノイズ低減デバイス１５を通って任意に輸送される。
フィラメント９の輸送経路は、加熱チャンネル３から直線状に続いて、任意の第１のノイズ低減デバイス１５を通る輸送路を含む中断部１４に入って中断部を通り、冷却デバイス１６の冷却チャンネル１７に入る。冷たいガスが冷却チャンネル１７に入り、それにより加熱チャンネル３内で加熱されたフィラメント９は冷却チャンネル１７で冷却される。その結果、フィラメント９の直線状の配置が固定される。このように、フィラメント９が冷却チャンネル１７を出るとき、又は中断部１４の反対側の冷却チャンネル１７の端部に配置された任意の第２のノイズ低減デバイス１９を出るとき、フィラメント９は完全に直線化される。次に冷却チャンネル１７又は第２のノイズ低減デバイス１９を出た後に、直線状のフィラメント９はコイルスクリーンの生成に供給されたコイル内に直に挿入される。

コイルスクリーンを生成するために、ある所定長さのフィラメント９が必要である。この長さのフィラメント９が一旦コイルスクリーンに挿入されると、フィラメント９は必要な長さに切断されなければならない。この目的から、即ち必要長さに切断する動作を実行する為に、少なくともフィラメント９の輸送を遮断することが必要である。装置１(又は対応するコイルの配置)は次の挿入動作に備えて更に動かされなければならない。挿入動作に利用可能な時間枠の外側で、且つ必要長さに切断時に、加熱チャンネル３内でフィラメント９に何もされない状態が生じる。

この何もされない状態に同期して、加熱チャンネル３への熱いガスの流入が、切り換えデバイス７を介して、熱いガスのバイパス８への流入に切り換えられる。このとき、第２のガス供給デバイス１２によって、冷たいガスはまた加熱チャンネル３に同期して流入する。この方法にて、第１のガス供給デバイス４は、加熱チャンネル３内にてフィラメント９に何もしない状態時に、不変の作動条件にて作動される。従って、加熱チャンネル３に残っている熱はフィラメント９の更なる加熱に寄与しない。要求に従ってフィラメント９が必要な長さに切断された後、及び/又は装置１(又は必要ならば、接続されるべきコイル)が次の挿入操作に備えて更に動かされた後に、切り換えデバイス７は一旦再び駆動され、それによって、第１のガス供給デバイス４からバイパス８への熱いガスの流入が、加熱チャンネル３への熱いガスの流入に切り換えられる。このようにして、記載された手順が再び開始する。この手順は所望されるだけしばしば繰り返され、このフィラメント９の直線化工程はこの方法で不連続的に実行される。

直線化されるべきフィラメント９は例えば、プラスチックの単一フィラメントである。特に、単一フィラメントには熱可塑性材料が用いられ得る。本発明に従った方法及び本発明に従った装置１を用いて、高品質の直線状のフィラメント９、特にプラスチックの単一フィラメントが生成される。

前記の例は単に説明の目的に付与され、本発明を限定するものとして解釈するものでは決してないことに注意されたい。本発明が実施例を参照して記載されてきたが、ここで用いられてきた用語は限定するものではなく、記載と説明の用語であると理解される。以前に述べ補正したように、その態様における本発明の範囲及び精神から離れることなく、添付の請求の範囲の範囲内にて変更がなされる。本発明が特定の手段、材料及び実施形態に関して記載されてきたが、本発明はここに開示された特定の事項に限定されることを意図しておらず、むしろ添付の請求の範囲の範囲内のように機能的に均等な構造、方法及び使用に拡大される。

Claims (19)

1. フィラメント(９)を直線化する装置(１)であって、
   フィラメント(９)を輸送する輸送デバイス(１１)と、
   該フィラメント(９)用の輸送経路を形成した加熱チャンネル(３)を備えた加熱デバイス(２)と、
   輸送方向にて該加熱デバイス(２)の下流側に配置されて、フィラメント(９)用の輸送経路に続く冷却チャンネル(１７)を備える冷却デバイス(１６)とを備え、
   前記加熱チャンネル(３)の断面領域と前記冷却チャンネル(１７)の断面領域は、少なくとも部分的に重なっている、装置。
2. 前記フィラメント(９)はプラスチックフィラメントである、請求項１に記載の装置。
3. 前記加熱デバイス(２)は更に、前記加熱チャンネル(３)へ熱いガスの流れを許すように構成され配置された第１のガス供給デバイス(４)を備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記加熱デバイス(２)は更に、前記加熱チャンネル(３)へ冷たいガスの流れを許すように構成され配置された第２のガス供給デバイス(１２)を備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記冷却デバイス(１６)は更に、冷たいガス流れが前記冷却チャンネル(１７)に流入するように構成され配置された第３のガス供給デバイス(１８)を備える、請求項４に記載の装置。
6. 前記第１のガス供給デバイス(４)、前記第２のガス供給デバイス(１２)、前記第３のガス供給デバイス(１８)の少なくとも１つは圧力下にて、夫々のチャンネルの軸方向に夫々のガスが流入するように構成され配置された、請求項５に記載の装置。
7. 前記加熱チャンネル(３)は、低い比熱容量及び低い熱伝導係数を示す材料から形成される、請求項１に記載の装置。
8. 前記材料は、ファイバグラス強化プラスチック又はシリコンフォームを含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記加熱デバイス(２)は更に、バイパス(８)及び熱いガス流れを前記加熱チャンネル(３)から前記バイパス(８)に切り換えるように構成され配置された切り換えデバイス(７)を備える、請求項３に記載の装置。
10. 更に、前記加熱デバイス(２)と前記冷却デバイス(１６)の間に配置された中断部(１４)を備え、該中断部を通ってフィラメント(９)用の輸送経路が延びる、請求項１に記載の装置。
11. 更に、前記中断部(１４)に対向して前記加熱チャンネル(３)の端部に位置し、前記フィラメント(９)用の輸送経路に続くように構成された第１のノイズ低減デバイス(１５)と、
    前記中断部(１４)に対向して前記冷却デバイス(１６)の端部に位置し、前記フィラメント(９)用の輸送経路に続くように構成された第２のノイズ低減デバイス(１９)との少なくとも１つを備える、請求項１０に記載の装置。
12. フィラメント(９)を直線化する方法であって、
    輸送デバイス(１１)を介して加熱デバイス(２)の加熱チャンネル(３)を通ってフィラメント(９)を輸送方向に輸送する工程と、
    該加熱チャンネル(３)を通って前記フィラメント(９)を輸送時に前記加熱チャンネル(３)を加熱する工程と、
    冷却された冷却デバイス(１６)の冷却チャンネル(１７)を通って、加熱された前記フィラメント(９)を輸送方向に輸送する工程とを備え、
    前記加熱チャンネル(３)の断面領域と前記冷却チャンネル(１７)の断面領域は、少なくとも部分的に重なっている、方法。
13. 前記加熱チャンネル(３)は、第１のガス供給デバイス(４)を介して流入する熱いガス流れによって加熱される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記熱いガス流れは、前記フィラメント(９)の前記加熱チャンネル(３)内への輸送に同期して前記加熱チャンネル(３)に流入する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記フィラメント(９)が前記加熱チャンネル(３)に輸送されない何もしない状態にて、更に熱いガス流れを切り換えデバイス(７)を介して、前記加熱チャンネル(３)からバイパス(８)に切り換える工程を備える、請求項１３に記載の方法。
16. 熱いガス流れを前記バイパス(８)に切り換えるのに同期して、更に冷たいガス流れを第２のガス供給デバイス(１２)を介して前記加熱チャンネル(３)に流入する工程を備える、請求項１５に記載の方法。
17. 更に、冷たいガス流れを第３のガス供給デバイス(１８)を介して流入することによって、前記冷却チャンネル(１７)を冷却する工程を備える、請求項１２に記載の方法。
18. 前記加熱チャンネル(３)と前記冷却チャンネル(１７)の間に中断部(１４)が配備されて、更に、
    前記加熱チャンネル(３)の端部に位置する第１のノイズ低減デバイス(１５)を通って前記フィラメント(９)を輸送する工程と、
    前記中断部(１４)に対向した前記冷却チャンネル(１７)の端部に位置する第２のノイズ低減デバイス(１９)を通って前記フィラメント(９)を輸送する工程との少なくとも１の工程を備える、請求項１２に記載の方法。
19. 前記フィラメント(９)はプラスチックフィラメントである、請求項１２に記載の方法。

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