CH700628B1

CH700628B1 - Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Garniturelements einer Kämmgarnitur einer Kämmmaschine.

Info

Publication number: CH700628B1
Application number: CH4012009A
Authority: CH
Inventors: Ueli Stutz; Daniel Sommer
Original assignee: Rieter Ag Maschf
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2013-07-31
Also published as: DE102010002321A1; CH700628A2; ITMI20100374A1; CN101838866A; IT1398737B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Garniturelementes (5a, 5b, 5c) einer Kämmgarnitur (5) einer Kämmmaschine, mit mehreren, nebeneinander im Abstand zueinander angeordneten Zähnen (Z), deren Fussbereich (7) in einem gemeinsamen Steg (8) mündet. Um eine einfachere und massgenaue Herstellung einer Kämmgarnitur auch für hohe Zahndichten zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass das Garniturelement (5a, 5b, 5c) in seiner Endform durch Pulverspritzgiessen (PIM) hergestellt wird.

Description

CH 700 628 B1

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Garniturelementes einer Kämmgarnitur einer Kämmmaschine, mit mehreren, nebeneinander im Abstand zueinander angeordneten Zähnen, deren Fussbereich in einem gemeinsamen Steg mündet und auf einen Fixkamm einer Kämmmaschine mit einer nach dem Verfahren hergestellten, aus wenigstens einem einstückigen Garniturelement gebildeten Kämmgarnitur.

[0002] Derartige Garnituren werden z.B. bei Rundkämmen oder Fixkämmen bei Kämmmaschinen eingesetzt und dienen zum Auskämmen des ihnen vorgelegten Fasergutes. Die Qualität und die Ausgestaltung der Garnitur bestimmt letztendlich die Qualität des, an der jeweiligen Kämmmaschine hergestellten Endproduktes, welches zur Weiterverarbeitung an nachfolgende Maschinen abgegeben wird.

Zur gleichmässigen Bearbeitung der vorgelegten Fasermasse ist es notwendig, dass die Garnitur über ihre gesamte wirksame Länge mit gleichen geometrischen Verhältnissen, z.B. mit gleich bleibenden Durchgangsöffnungen (Gassen) für das Fasergut versehen ist.

Bekannte Garnituren z.B. von Fixkämmen, wie z.B. in der DE-19 531 605 gezeigt wird, werden aus gestanzten Sägezähnen hergestellt, die nebeneinander aufgereiht werden und mit einem Fixkammträger verbunden werden. Die Sägezähne werden durch Walzen mit einer entsprechenden Querschnittsform versehen, so dass sich eine Gasse zwischen dem Zahnfuss und der Zahnspitze der einzelnen Sägezähne bildet, wenn sie aneinandergereiht werden. Insbesondere, wenn eine hohe Zahndichte pro Längeneinheit der Zahngarnitur notwendig ist, gelangt die bisher bekannte Herstellungsmethode an ihre Grenzen in Bezug auf die Genauigkeit und den Aufwand in der Fertigung. D.h. je grösser die geforderte Zahndichte ist, umso exakter muss das Herstellungsverfahren sein, um eine über die gesamte Länge gleichmässig arbeitende Garnitur zu erhalten. Bei den heutigen mit hohen Kammspielzahlen betriebenen Kämmmaschinen ist man bestrebt, eine möglichst qualitativ hohe Kämmleistung zu erhalten, um die geforderte prozentuale Auskämmung bei gleichzeitiger optimaler Abscheidung von Schmutz und Nissen zu erzielen.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Garnituren bei gleichzeitiger Vereinfachung der Fertigungsmethode wurde in den Veröffentlichungen DE-10 2006 030 763 und der DE-10 2006 009 732 jeweils vorgeschlagen, die Garnituren einstückig auszubilden. Dabei können auch mehrere solcher Garnituren nebeneinander angeordnet sein. Durch die Verwendung einstückiger Garnituren wird auch die Handhabung in der Montage und Demontage vereinfacht gegenüber den Garnituren, die aus einer Vielzahl von einzelnen aneinandergereihten Zähnen bestehen.

Zur Herstellung einer einstückigen Garnitur wird dabei vorgeschlagen, die Schlitze bzw. die Zahngassen aus einem Rohmaterialblock mittels Funkenerosion oder Schleifen herzustellen. Anschliessend wird vorgeschlagen, die endgültige Zahnform durch einen weiteren Bearbeitungsschritt wie z.B. Fräsen oder Schleifen herzustellen. Mit den hier beschriebenen Herstellungsverfahren kann eine höhere Massgenauigkeit der Garnitur erzielt werden, als dies mit bisher bekannten Ausführungen bekannt war. Nachteilig bei diesen Herstellungsverfahren ist jedoch der hohe Fertigungsaufwand und somit auch die hohen Herstellungskosten. Bis zur Fertigstellung muss das Rohteil der zu erstellenden Garnitur unter Umständen mehrmals umgespannt werden, was wiederum einen Zeitaufwand erfordert und die Gefahr von Fertigungsfehlern erhöht. Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, die genannten Nachteile der bekannten Fertigungsverfahren von einstückigen Kämmgarnituren zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem ein kostengünstiges und einfaches Herstellen eines einstückigen Garniturelementes einer Kämmgarnitur, insbesondere für einen Fixkamm einer Kämmmaschine ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem ein Verfahren vorgeschlagen wird, dass das Garniturelement der Kämmgarnitur in ihrer Endform durch Pulverspritzgiessen (PIM) hergestellt wird.

Dabei bedeutet PIM «Powder Injection Molding».

Linter diesem Oberbegriff (PIM) ist sowohl das vorteilhafterweise vorgeschlagene Keramikpulverspritzverfahren (CIM = Ceramic Injection Molding) wie auch das Metallpulverspritzverfahren (MIM = Metal Injection Molding) eingeschlossen und zu verstehen.

Linter dem Begriff «Pulverspritzgiessen» gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 ist der gesamte Herstellungs-prozess bis zum fertigen Garniturteil zu verstehen. Dieser Prozess umfasst dabei das «Spritzgiessen» mit anschliessendem «Entbinden» des aus der Spritzgussform entfernten «Grünling» sowie das darauf folgende «Sintern» des von der Entbinde-Station entfernten «Bräunung (bei Metall)» bzw. «Weissling (bei Keramik)».

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können einstückige Garniturelemente der Kämmgarnituren mit hoher Massgenauigkeit und hoher Festigkeit in einem einfachen Verfahren hergestellt werden.

Die eigentliche Formgebung erfolgt in der Spritzgussform, während das nach dem Spritzgiessen durchgeführte Entbinden und Sintern zur Verfestigung der Materialstruktur dienen.

[0003] Sofern noch eine Erhöhung der Verschleissfestigkeit notwendig ist, wird vorgeschlagen, die Oberfläche der Zähne im Anschluss an das Pulverspritzgiessen (mit eingeschlossenen Entbinden und Sintern) zu vergütet und/oder zu beschichten. Vorteilhafterweise wird vorgeschlagen einen Fixkamm mit einer aus wenigstens einem Garniturelement gebildeten Kämmgarnitur zu versehen, die mit dem beanspruchten Pulverspritzgiessverfahren hergestellt worden ist. Dabei kann die Kämmgarnitur aus mehreren in Reihe nebeneinander angeordneten Garniturelementen gebildet sein. D.h. jedes der einzelnen Garniturelemente kann separat hergestellt werden. Damit können die beim Spritzgiessen herzustellenden einzelnen Längen von Garniturelementen reduziert werden, wodurch eventuell durch thermische Einflüsse auftretende Formabweichungen vermieden werden können.

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Da mit dem beanspruchten Verfahren sehr hohe Massgenauigkeiten mit geringen Toleranzen auch bei kleinsten Abmessungen erzielt werden können, ist es möglich, damit auch Kämmgarnituren mit einer hohen Zahndichte pro Längeneinheit herzustellen.

Es wird deshalb ein Fixkamm vorgeschlagen, wobei die nach dem beanspruchten Verfahren hergestellten Garniturelemente der Kämmgarnitur zwischen 40 und 70 Zähne/cm, vorzugsweise zwischen 50 und 65 Zähne/cm aufweist. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verhältnis «Zahnbreite der Zähne / Gassenbreite zwischen den Zähnen» zwischen 0,5 bis 2 betragen soll. Vorteilhafterweise kann dieses Verhältnis 1:1 betragen. Mit diesen geometrischen Verhältnissen wird eine optimale Kämmwirkung ermöglicht. Ebenso vorteilhaft für die Kämmwirkung hat sich erwiesen, wenn das Verhältnis «Gassentiefe zwischen den Zähnen / Gassenbreite» zwischen 25 bis 55, vorzugsweise zwischen 30 bis 50, beträgt.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Gassentiefe zwischen den Zähnen zwischen 2 und 4,5 mm betragen kann, während für die Gassenbreite eine Abmessung zwischen 0,05 und 0,12 mm vorgeschlagen wird.

Ebenso kann, wie weiter vorgeschlagen, auch die Zahnbreite zwischen 0,05 und 0,12 mm betragen.

Die Kämmgarnitur bzw. deren Garniturelemente können z.B. an einem Träger befestigt sein, über welchen sie im Maschinengestell der Kämmmaschine befestigt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung werden in nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher aufgezeigt und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fixkammes mit Garniturelementen einer Kämmgarnitur, die nach dem erfindungsgemäss beanspruchten Verfahren hergestellt sind.

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht X nach Fig. 1

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Herstellungsprozesses der Garniturelemente einer Kämmgarnitur in einem Flussdiagramm

[0004] Fig. 1 zeigt eine Teilansicht auf einen Fixkamm 1 einer Kämmmaschine, der in der Ansicht X in Fig. 2 in einer Seitenansicht gezeigt wird. Der Fixkamm befindet sich in seiner eingebauten Lage zwischen einem Abreisswalzenpaar und dem vorderen Ende einer unteren Zangenplatte eines Zangenaggregates, wie z.B. aus Fig. 1 der Veröffentlichung DE-19 736 582 A1 zu entnehmen ist.

Auf die Darstellung eines Fixkammhalters wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel verzichtet. Es wurde lediglich ein Träger 2 (Platte) gezeigt, welcher mit einem Fixkammhalter (nicht gezeigt) verbunden ist und an welchem über Nieten 4 eine Kämmgarnitur 5 befestigt ist. Die Befestigung der Kämmgarnitur am Träger 2 kann auch über andere Befestigungsmittel, wie z.B. mittels Schrauben oder durch Kleben oder durch Verschweissen mit dem Träger erfolgen.

Wie aus der Fig. 1 weiter zu entnehmen, besteht im vorliegenden Beispiel die Kämmgarnitur aus drei nebeneinanderliegenden Garniturelementen 5a bis 5c, welche jeweils mit einer Reihe von nebeneinanderliegenden Zähnen Z (Nadeln) über die Nieten 4 am Träger 2 befestigt sind. Für den Durchgang des auszukämmenden Fasergutes, das in Förderrichtung F der Kämmgarnitur 5 zugeführt wird, sind zwischen den Zähnen Z Gassen G vorgesehen. Die Gassen G weisen im vorliegenden Beispiel eine Gassenbreite D und eine Gassentiefe T auf, während die Zähne Z eine Zahnbreite B aufweisen. Im vorliegenden Beispiel ist, in Bezug auf die Zahndicke, eine gleichmässig verlaufende Zahnform gezeigt. Es sind jedoch eine Vielzahl von Zahnformen möglich, die mittels des beanspruchten Verfahrens hergestellt werden können. Beispielsweise können die Zähne an ihren Enden auch spitz auslaufen, wie z.B. in der DE-19 736 582 A1 gezeigt wurde. In einem solchen Fall würden sich die noch anschliessend beschriebenen Verhältnisse zwischen der Zahndicke und der Gassenbreite auf die Stellen beziehen, bei welchen die Gassen parallel verlaufen und ihren geringsten Abstand aufweisen. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen, weisen die einzelnen Zähne Z eine nach hinten abgeknickte Form auf, damit das Fasergut in die Kämmgarnitur 5 für den Kämmvorgang hineingezogen wird. Die einzelnen Zähne Z sind jeweils - in Förderrichtung F gesehen -mit einem etwas breiteren Zahnfuss 7 versehen, welche in einen Steg 8 der jeweiligen Garniturelemente 5a-5c münden. Die einzelnen Garniturelemente 5a bis 5c können dabei mit bis zu 70 Zähnen/cm versehen sein, vorzugsweise mit 50 bis 65 Zähnen/cm. Damit kann die Kämmarbeit auch bei hohen Kämmspielzahlen intensiviert werden. Das Verhältnis von der Zahndicke (quer zur Förderrichtung F gesehen) zur Gassenbreite kann dabei zwischen 0,5 und 2 betragen, vorzugsweise ein Verhältnis von 1:1 aufweisen. Um einen entsprechend ausreichenden Durchgang zur vollständigen Erfassung des zu kämmenden Fasergutes zu erhalten, wird vorgeschlagen, das Verhältnis Gassentiefe / Gassenbreite zwischen 25 und 55, vorzugsweise zwischen 30 und 50, auszubilden. Dies ist auch abhängig von der gewählten Anzahl der Zähne/cm. Die Tiefe der Gasse kann dabei zwischen 2 und 4,5 mm betragen, während deren Breite D zwischen 0,05 und 0,12 mm gewählt werden kann. Anhand der beschriebenen geringen Abmessungen der Zahnbreiten B, welche z.B zwischen 0,05 und 0,12 mm betragen können, und der geringen Gassenbreiten D bei einer hohen Zahndichte (Anzahl Zähne / Längeneinheit) ist es notwendig, ein möglichst präzises Herstellungsverfahren auszuwählen, um eine masslich exakte und somit gleichmässige Kämmgarnitur 5 über die gesamte wirksame Breite zu erhalten. Das heisst, bei der Herstellung der Garniturelemente der Kämmgarnitur sind nur minimale Toleranzen zulässig, um eine Kämmgarnitur eines Fixkammes zu erhalten, die ein einwandfreies und gleichmässiges Auskämmen des vorgelegten Fasergutes gewährleistet. Erfindungsgemäss wird dabei die Verwendung eines Spritzgiessverfahrens vorgeschlagen, bei welchem es möglich ist, trotz hoher Zahndichten eine präzise und massgenaue Herstellung einer Kämmgarnitur in einem Verfahrensablauf zu gewährleisten.

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Ein solches Verfahren wird z.B. in einem Ablaufdiagramm in der Fig. 3 schematisch gezeigt.

Dabei wird Keramikpulver (oder Metallpulver) und ein Binder (Bindemittel) miteinander vermischt bzw. geknetet und granuliert. Das daraus entstehende Granulat wird durch Spritzgiessen unter Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung und Spritzgussform zu einem Zwischenprodukt, dem Grünling, geformt. Die Form des Grünlings entspricht schon fast der Endform des herzustellenden Garniturelementes, hat jedoch noch nicht die gewünschte Festigkeit. Beim anschliessenden «Entbinden» wird ein Grossteil des Bindemittels aus dem Grünling entfernt, wodurch ein bereits verfestigter «Weissling (bei Metall «Bräunung»)» entsteht. Dieser wird in einem nachfolgenden «Sintern» bei entsprechend hohen Temperaturen auf die Endfestigkeit gebracht bzw. zum Fertigteil des Garniturelementes der Kämmgarnitur. Das auf diese Weise hergestellte Garniturelement der Kämmgarnitur weist eine hohe Festigkeit, insbesondere im Hinblick auf den Verschleiss auf, wodurch eine lange Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Kämmgarnitur gewährleistet wird.

Um insbesondere die Abriebfestigkeit noch zu erhöhen, kann, wie gestrichelt im Ablaufdiagramm der Fig. 3 gezeigt wird, ein zusätzlicher Verfahrensschritt mit einer Oberflächenbeschichtung im Zahnbereich durchgeführt werden. Dabei kann eine Dünnschichttechnologie, Galvanisieren oder Lackieren zur Anwendung kommen. Sofern notwendig, könnte die Oberfläche auch noch durch Sandstrahlen, Gleitschleifen, Polieren oder Läppen bearbeitet werden.

Nach Abschluss der Herstellung werden die auf diese Weise hergestellten Garniturelementen auf einem Träger 2 in einer entsprechend dafür ausgebildeten Vorrichtung nebeneinander aufgelegt und mittels der Nieten 4 mit dem Träger 2 verbunden.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es erstmals möglich, Garniturelemente von Kämmgarnituren in einem Verfahren ohne Nachbearbeitung mit einer sehr genauen Masshaltigkeit auch für hohe Zahndichten herzustellen, die z.B. über 40 Zähne/cm liegen.

Das Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung von Garniturelementen einer Kämmgarnitur für einen Fixkamm einer Kämmmaschine. Es ist jedoch auch möglich, die Kämmgarnitur eines Rundkammes durch das erfindungsgemäss beanspruchte Verfahren herzustellen.

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Garniturelementes (5a, 5b, 5c) einer Kämmgarnitur (5) einer Kämmmaschine, mit mehreren, nebeneinander im Abstand zueinander angeordneten Zähnen (Z), deren Fussbereich (7) in einem gemeinsamen Steg (8) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Garniturelement (5a, 5b, 5c) in seiner Endform durch Pulverspritzgiessen (PIM) hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Garniturelement (5a, 5b, 5c) der Kämmgarnitur (5) durch Keramikpulverspritzgiessen (CIM) hergestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Zähne (Z) im An-schluss an das Pulverspritzgiessen vergütetet und/oder beschichtet wird.

4. Fixkamm (1) einer Kämmmaschine, mit einer, aus wenigstens einem Garniturelement (5a, 5b, 5c) gebildeten Kämmgarnitur (5), wobei das Garniturelement nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.

5. Fixkamm (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmgarnitur (5) aus mehreren, in Reihe nebeneinander angeordneten Garniturelementen (5a, 5b, 5c) gebildet ist.

6. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmgarnitur (5) zwischen 40 und 70 Zähne/cm, vorzugsweise zwischen 50 und 65 Zähne/cm aufweist.

7. Fixkamm (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis «Zahnbreite (B) der Zähne (Z) / Gassenbreite (D) zwischen den Zähnen» zwischen 0,5 bis 2 beträgt.

8. Fixkamm (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis «Zahnbreite (B) / Gassenbreite (D)» 1:1 beträgt.

9. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis «Gassentiefe (T) zwischen den Zähnen (Z) / Gassenbreite (D)» zwischen 25 bis 55, vorzugsweise zwischen 30 bis 50, beträgt.

10. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassentiefe (T) zwischen 2 und 4,5 mm beträgt.

11. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassenbreite (D) zwischen 0,05 und 0,12 mm beträgt.

12. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnbreite (B) zwischen 0,05 und 0,12 mm beträgt.

13. Fixkamm (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmgarnitur (5) bzw. die Garniturelemente (5a, 5b, 5c) der Kämmgarnitur an einem Träger (2) befestigt sind.

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Claims

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Zähne (Z) im Anschluss an das Pulverspritzgiessen vergütetet und/oder beschichtet wird.