DD284916A5 - Zangenaggregat fuer eine kaemmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zangenaggregat fuer eine Kaemmaschine mit einem Unterzangenrahmen (11, 12, 13), der eine Unterzangenplatte (15) traegt. Mit der Unterzangenplatte (15) wirkt eine Oberzangenplatte (16) zusammen, die von zwei bezueglich des Unterzangenrahmens schwenkbaren Armen (18) getragen ist. Zumindest Teile dieses Zangenaggregates, z. B. die Unterzangenplatte (15) und die Oberzangenplatte * bestehen aus Faserverbundwerkstoff. Damit ist das Aggregat leichter als ein solches, das vollstaendig aus Metall besteht. Es kann daher in der Kaemmaschine mit hoeheren Kammspielzahlen hin und her bewegt werden. Fig. 4{Zangenaggregat; Unterzangenrahmen; Unterzangenplatte; Oberzangenplatte}
Description
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Zangenaggregat für eine Kämmaschine Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zangenaggregat für eine Kämmaschine, mit einer Unterzange, die zwei in der Kämmaschine anbringbare Seitenarme und eine von diesen gehaltene Unterzangenplatte aufweist, und mit einer Oberzange, die zwei bezüglich der Unterzange schwenkbare Arme und eine von diesen gehaltene Oberzangenplatte aufweist.
Ein solches Zangenaggregat wird in einer üblichen Kämmaschine zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung jeweils während eines sog. Kammspiels hin und her bewegt. In der zurückgezogenen Stellung ist die Zange geschlossen, d.h. der vordere Rand der Oberzangenplatte ist gegen den vorderen Rand der Unterzangenplatte gepreßt, um einen Faserbart festzuklemmen, der dann von einem rotierenden Rundkamm ausgekämmt wird.
Heute übliche Kämmaschinen arbeiten mit mit Kammspielzahlen von bis zu etwa 3 00 pro Minute. Einer an sich wünschbaren weiteren Erhöhung der Kammspielzahl steht u.a. die relativ große Masse des zu bewegenden, in der Regel aus Metall bestehenden Zangenaggregates entgegen.
Ziel der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, daß durch eine entsprechende Ausbildung des Zangenaggregates die betreffende Kämmaschine mit höheren Kammspielzahlen betreibbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung beteht darin, die Masse des eingangs angegebenen Zangenaggregates zu reduzieren, so daß mit dem Zangenaggregat höhere Kainmspielzahlen, z.B. etwa 360 pro Minute oder gegen 4 00 pro Minute, erreicht werden können, ohne daß unerwünscht große Kräfte und unerwünscht starke Vibrationien auftreten.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zumindest Teile des Zangenaggregates aus Faserverbundwerkstoff bestehen. Zweckmäßig können zumindest die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte jeweils wenigstens zum Teil aus Faserverbundwerkstoff bestehen. Die Zangenplatten können dabei im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben wie die bekannten, nur aus Stahl bestehenden Zangenplatten. Da die Dichte des Faserverbundwerkstoffs jedoch wesentlich geringer ist als diejenige von Stahl, können die Zangenplatten entsprechend wesentlich leichter sein. Trotzdem ist mit geeigneten Faserverbundwerkstoffen, insbesondere Kohlefaser- oder Aramid- oder Para-Aramidfaserverbundwerkstoffen, die erforderliche Festigkeit der Zangenplatten ohne weiteres erreichbar. Um im Bereich der vorderen Ränder der Zangenplatten, d.h. im Bereich der Klemmkanten eine ausreichende Verschleißfestigkeit zu gewährleisten, können die Zangenplatten in diesem Bereich mit Metall beschichtet sein. Stattdessen ist es auch möglich, die Zangenplatten jeweils aus einer Tragplatte aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten Klemmleiste aus Stahl zusammenzusetzen.
Für das Bewegen der Unterzange können hin und her schwenkbare Zangenantriebsarme vorgesehen sein, an welchen die Seitenarme der Unterzange angelenkt sind. Auch diese Zangenantriebsarme können zweckmäßig wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
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Der Faserverbundwerkstoff weist vorteilhafterweise einen Elastizitätsmodul von 10 bis 80 kN/mm2 auf, vorzugsweise etwa 25 kN/mm2, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann der Faserverbundwerkstoff einen Elastzitätsmodul von etwa 200 kN/mm2 aufweisen, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.
Zweckmäßigerweise besteht zumindest die Oberzangenplatte wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff. Bevorzugt bestehen auch die schwenkbaren Arme aus Faserverbundwerkstoff.
Die Oberzangenplatte ist mit den schwenkbaren Armen zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet.
Vorteilhafterweise besteht zumindest die Unterzangenplatte wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff. Auch die Seitenarme bestehen vorzugsweise aus Faserverbundwerkstoff. Hierbei ist die Unterzangenplatte zweckmäßigerweise mit den Seitenarmen einstückig verbunden.
Die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte können jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten durch Fräsen verformt sein.
Die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte können im Bereich ihrer Klemmkanten auch jeweils durch Prägen verformt sein.
Vorzugsweise sind die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten mit Metall beschichtet.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte jeweils aus einer Tragplatte aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten Klemmleiste aus Metall, vorzugsweise Stahl zusammengesetzt sind. Die Klemmleiste ist an der Tragplatte vorzugsweise festgeklebt.
Eine besonders vorteilhafte Zangenplatte für das Zangenaggregat ergibt sich dann, wenn diese wenigstens zum Teil aus Faserverbundwerkstoff besteht.
Im Bereich der Krafteinleitung z.B. bei den Lagerstellen der Seitenarme der Unterzangen ist es sehr schwierig mit Kompositmaterial eine vernünftige und kostengünstige Ausführung auszubilden, zumal an diesen Stellen meistens noch mechanische Nacharbeitung erforderlich ist. Es wird deshalb weiterhin vorgeschlagen, die Seitenarme aus metallischem Werkstoff, z.B. aus Aludruckguß, zu fertigen, welche über eine Klebeverbindung über einen aus Kompositmaterial bestehenden Quersteg miteinander verbunden sind. Zur Längs- und Querstabilisierung und zur Erhöhung der Drehsteifigkeit der Querverbindung wird vorgeschlagen, den Quersteg aus aus Faserverbundwerkstoff ausgebildeten Profilen herzustellen, wobei diese Profile über eine weitere Faserverbundwerkstofflage miteinander zu einer kompakten Einheit verbunden sind. Dadurch wird die Herstellung eines aus Faserverbundwerkstoff mit Verrippungen versehenen Quersteges ermöglicht. Vorteilhafterweise sind die Seitenarme über eine Klebestelle mit dem Quersteg verbunden.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Zangenaggregates sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen:
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Fig. 1:
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Zangenaggregat,
Fig. 2:
einen Vertikalschnitt durch das Aggregat von Fig. 1,
Fig. 3:
eine Draufsicht auf ein anderes erfindungsgemäßes Zangenaggregat ,
Fig. 4:
einen Vertikalschnitt durch das Aggregat von Fig. 3,
Fig. 5:
einen ähnlichen Vertikalschnitt wie Fig. 4, jedoch mit anders ausgeführten Zangenplatten,
Fig. 6:
eine Draufsicht auf ein anderes erfindungsgemäßes Zangenaggregat, und
Fig. 7:
einen Vertikalschnitt x-x durch das Aggregat nach Fig.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zangenaggregat besitzt eine Unterzange mit einem Unterzangenrahmen 1, 2, 3, der aus zwei durch einen Quersteg 1 miteinander verbundenen Seitenarmen 2 und 3 besteht. Der Quersteg 1 trägt eine sich nach vorn erstreckende Unterzangenplatte 5. Mit der Unterzangenplatte 5 wirkt eine Oberzangenplatte б zusammen, die von zwei Armen 8 und 9 getragen ist, welche mit dem Unterzangenrahmen 1, 2, 3 um eine Achse A schwenkbar verbunden sind.
Damit das Zangenaggregat möglichst leicht ist, bestehen die vorstehend beschriebenen Teile, also der Quersteg 1, die
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Seitenarme 2 und 3, die Unterzangenplatte 5, die Oberzangenplatte б und die schwenkbaren Arme 8 und 9, aus Faserverbundwerkstoff. Der Faserverbundwerkstoff ist ein mit Fasern, insbesondere Kohlefasern oder Aramid- oder Para-Aramidfasern (11KEVLAR"-Fasern) verstärkter Kunststoff, der eine hohe Festigkeit aufweist.
Der Quersteg 1 und die Seitenarme 2 und 3 sind mit Versteifungsrippen la bzw. 2a bzw. 3a versehen. Die schwenkbaren Arme 8 und 9 der zusätzlich die Oberzangenplatte 6 umfassenden Oberzange 6, 8, 9 können ähnliche Versteifungsrippen (nicht dargestellt) aufweisen.
Die Faserverbundwerkstoffe können einen hohen Elastizitätsmodul aufweisen, der mit demjenigen von Stahl vergleichbar ist, z.B. etwa 200 kN/mm2, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.
Es ist aber auch möglich, für die Unterzangenplatte 5 und/ oder für die Oberzangenplatte 6 einen Faserverbundwerkstoff mit wesentlich niedrigerem Elastizitätsmodul zu verwenden, z.B. mit einem Elastzitätsmodul von etwa 25 kN/mm2, wieder gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Verstärkungsfasern im Werkstoff verläuft. In der Unter- und Oberzangenplatte 5 und 6 verläuft zweckmäßig wenigstens ein Teil der Verstärkungsfasern in der Richtung von vorn nach hinten, d.h. senkrecht zu den vorderen Rändern (Klemmkanten) der Zangenplatten. Eine Zangenplatte aus einem solchen Faserverbundwerkstoff mit relativ niedrigem Elastizitätskoeffizient wird dann im Betrieb durch die Klemmkraft, mit der die vorderen Ränder dieser Zangenplatten bei geschlossenem Zangenaggregat gegeneinandergepreßt werden, z.B. etwa 12 bis N/cm, elastisch durchgebogen, z.B. etwa 0,5 mm Auslenkung beim vorderen Rand. Mit einer solchen Durchbiegung kann die
Geräuschentwicklung beim Schließen des Zangenaggregates vermindert werden, da ein Teil der mechanischen Energie beim Schließen des Zangenaggregates vorübergehend in der elastischen Verformung gespeichert wird und erst beim Öffnen des Zangenaggregates wieder frei wird. Diese Überlegungen gelten auch für die im Nachstehenden noch beschriebenen anderen Ausführungsformen der Erfindung.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist die Unterzange, d.h. der Unterzangenrahmen 1, 2, 3 und die Unterzangenplatte 5, einstückig ausgebildet. Ebenso ist die Oberzange 6, 8, 9 einstückig ausgebildet. Es wäre aber natürlich auch möglich, eine oder beider Zangenplatten gesondert herzustellen und dann am Unterzangenrahmen 1, 2, 3 bzw. an den schwenkbaren Armen 8 und 9 zu befestigen, z.B. ählnich wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4.
Das Zangenaggregat gemäß Fig. 3 und 4 besitzt wieder eine Unterzange mit einem Unterzangenrahmen 11, 12, 13, der aus zwei durch einen Quersteg 11 miteinander verbundenen Seitenarmen 12 und 13 besteht. Am Quersteg 11 ist, z.B. mit Schrauben 14, eine sich nach vorn erstreckende Unterzangenplatte 15 befestigt. Eine Oberzangenplatte 16 ist, z.B. mit Schrauben 17, an zwei Armen 18 und 19 befestigt, die mit dem Unterzangenrahmen 11, 12, 13 um eine Achse A schwenkbar verbunden sind. Die Unterzangenplatte 15 und die Oberzangenplatte 16 bestehen aus Faserverbundwerkstoff, wie für die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 beschrieben, während der Unterzangenrahmen 11, 12, 13 und gewünschtenfalls auch die schwenkbaren Arme 18 und 19 aus Metall bestehen können.
Die vorderen Ränder bzw. Klemmkanten der beiden Zangenplatten d.h. der Unter- und der Oberzangenplatte 15 bzw. 16 sind in der üblichen Weise so geformt, daß sie bei geschlossenem Zangenaggregat ineinandergreifen und einen festgeklemmten
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Faserbart nach unten umbiegen. Die erforderlichen Formen der vorderen Ränder können in den aus Faserverbundwerkstoff bestehenden Zangenplatten durch spanabhebende Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen, erzeugt werden. Besser ist es aber, insbesondere bei der Unterzangenplatte 15, wenn man die beim vorderen Rand erforderliche Vertiefung durch Prägen bzw. Einpressen im Zuge der Herstellung der Platte, vor der vollständigen Aushärtung des Faserverbundwerkstoffs, erzeugt. So kann ein Durchtrennen von Verstärkungsfasern des Faserverbundwerkstoffs, das zu einer zusätzlichen Beeinträchtigung der Festigkeit im Bereich der Vertiefung führen würde, vermieden werden.
Die Unterzangenplatte 15 und die Oberzangenplatte 16 können im Bereich ihrer vorderen Ränder bzw. Klemmkanten mit Metall (nicht dargestellt) beschichtet sein, um den Verschleißwiderstand zu erhöhen. Das gilt natürlich auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2.
Stattdessen kann man auch die Zangenplatten aus zwei Teilen zusammensetzen, nämlich jeweils aus einer Tragplatte aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten, den vorderen Rand der Zangenplatte bildenden Klemmleiste aus Metall, vorzugsweise Stahl. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 5 zeigt die gleichen Teile wie Fig. 4 mit der Ausnahme, daß die Unter- und die Oberzangenplatte 15 bzw. 16 durch zusammengesetzte Unter- und Oberzangenplatten 25 bzw. 26 ersetzt sind. Die Unterzangenplatte 25 besteht aus einer Tragplatte 25a aus Faserverbundwerkstoff, die am Quersteg 11 befestigt ist, und aus einer an der Tragplatte 2 5a befestigten, z.B. festgeklebten, Klemmleiste 25b aus Stahl. Ähnlich besteht die Oberzangenplatte 2 6 aus einer Tragplatte 2 6a aus Faserverbundwerkstoff, die an den Armen 18 und 19 (Fig. 3) befestigt ist, und aus einer
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Klemmleiste 26b aus Stahl, die an der Tragplatte 2 6a befestigt ist, z.B. festgeklebt.
In Fig. 5 ist auch noch einer der beiden Zangenantriebsarme 27 dargestellt, an denen die Seitenarme 12, 13 der Unterzange angelenkt sind. Die Zangenantriebsarme 27 sitzen in üblicher Weise auf einer Zangenwelle 28 und werden von dieser hin und her geschwenkt, um im Betrieb der Kämmaschine die Unterzange hin und her zu bewegen. Auf diese hin und her schwenkenden Zangenantriebsarme können zweckmäßig wenigstens teilweise, etwa mit Ausnahme von Lagerbüchsen, aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
Schließlich kann auch noch die hin und her schwenkende Zangenwelle 28 aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
Eine weitere Ausführung zeigen die Fig. 6 und 7. Diese Ausführung unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen Beispiel nach Fig. 1 dadurch, daß die Unterzange nicht mit einem Unterzangenrahmen als Ganzes aus Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, sondern hierbei werden Seitenarme 2, 3 aus einem metallischen Werkstoff, z.B. aus einem Alu-Druckguß verwendet. Der Quersteg 20, der die beiden Seitenarme 2, 3 über jeweils eine Klebeverbindung K miteinander verbindet, ist aus Faserverbundwerkstoff, bzw. aus einem Kompositmaterial, ausgebildet.
Zur Erzielung einer erhöhten Biegesteifigkeit, sowie eines verdrehfesten Quersteges ist der Quersteg 2 0 mit aneinandergefügten, aus Kompositmaterial bestehenden U-förmigen Profilen 21 versehen, welche wiederum über eine weitere Verbundwerkstofflage 22 miteinander zu einem einstückigen Quersteg 20 zusammengefaßt sind. Diese Kombination von Verbundwerkstoff lagen ist fertigungsgemäß erforderlich, da eine derar-
tige wabenförmige Struktur mit nur einer Lage nicht ohne weiteres herstellbar ist.
An dem Quersteg 20 ist die Zangen- bzw. Unterzangenplatte 2 über eine Klebeverbindung K befestigt. Durch diese Werkstoffkombination von den Seitenarmen 2, 3 und dem Quersteg 20 ist es möglich, die Lagerstellen für die Krafteinleitung in die Unterzange mit einer beherrschbaren Technik so auszubilden, daß sie den Festigkeits- und Funktionsanforderungen entspricht. Andererseits wird durch die Verwendung eines entsprechenden Quersteges aus Kompositmaterial das Gewicht der Unterzange erheblich verringert, was die bereits beschriebenen Vorteile erbringt.
Claims (21)
1. Zangenaggregat für eine Kämmaschine, mit einer Unterzange, die zwei in der Kämmaschine anbringbare Seitenarme t-2-7—1-3-) und eine von diesen gehaltene Unterzangenplatte urS-}—2~5) aufweist, und mit einer Oberzange, die zwei bezüglich der Unterzange schwenkbare Arme und eine von diesen gehaltene Oberzangenplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Zangenaggregates aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
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2 δ a 9 f 6
einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.
2. Zangenaggregcit nach Anspruch 1, mit hin und her schwenkbaren Zangenantriebsarmen r, an welchen die Seitenarme
der Unterzange angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Zangenantriebsarme (27) wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
3. Zangenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein Kohlefaserverbundwerkstoff ist.
4. Zangenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein Aramid- oder Para-Aramidfaser-Verbundwerkstoff ist.
5. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff einen Elastizitätsmodul von 10 bis 80 kN/mm2 aufweist, vorzugsweise etwa 25 kN/mm2, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.
6. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff einen Elastizitätsmodul von etwa 200 kN/mm2 aufweist, gemessen in
7. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberzangenplatte (6, 16, 26) wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff besteht.
8. Zangenaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch die schwenkbaren Arme (8, 9) aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
9. Zangenaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6) mit den schwenkbaren Armen (8, 9) einstückig verbunden ist.
10. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Unterzangenplatte (5, 15, 25) wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff besteht.
11. Zangenaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Seitenarme (2, 3) aus Faserverbundwerkstoff bestehen.
12. Zangenaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterzangenplatte (5) mit den Seitenarmen (2, 3) einstückig verbunden ist.
13. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6,16) und /oder die Unterzangenplatte (5, 15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten durch Fräsen verformt sind.
14. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6, 16) und / oder die Unterzangenplatte (5, 15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten durch Prägen verformt sind.
15. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberzangenplatte (6, 16) und/oder die Unterzangenplatte (5, 15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten mit Metall beschichtet sind.
16. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberzangenplatte (2 6) und/oder die Unterzangenplatte (25) jeweils zusammengesetzt sind aus einer Tragplatte (26a, 25a) aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten Klemmleiste (26b, 25b) aus Metall, vorzugsweise Stahl.
17. Zangenaggregat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmleiste (26b, 25b) an der Tragplatte (26a, 25a) festgeklebt ist.
18. Zangenaggregat mit einer Zangenplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangenplatte wenigstens zum Teil aus Faserverbundwerkstoff besteht.
19. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterzange aus metallischen Seitenarmen besteht (2, 3), welche über einen aus Faserverbundwerkstoff ausgebildeten Quersteg (20) miteinander verbunden sind, welche die Unterzangenplatte (23) trägt.
20. Zangenaggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (20) aus einzelnen aus Faserverbundwerkstoff gebildeten Profilen (21) besteht, welche über mindestens eine weitere Faserverbundwerkstofflage (22) miteinander zu einer einstückigen, festen Einheit verbunden sind.
21. Zangenaggregat nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (20) mit den Seitenarmen (2, 3) über eine Klebeverbindung (K) verbunden ist.
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