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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Nadelmaschine mit wenigstens einem
Nadelbalken, der mit zwei Exzenterantrieben gekoppelt und von diesen
in eine Bewegung versetzbar ist, die zwei zueinander senkrecht verlaufende
Komponenten aufweist. Eine Nadelmaschine dieser Art ist aus der
DE 196 15 697 A1 bekannt.
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Bei
der Vernadelung einer Faservliesbahn in einer Nadelmaschine, in
der der Nadelbalken eine lediglich senkrecht zur zu vernadelnden
Faservliesbahn gerichtete Bewegung ausführt, wird die von Zuführ- und
Abzugswalzen der Nadelmaschine kontinuierlich durch die Nadelmaschine
transportierte Faservliesbahn in dem Zeitabschnitt des Nadelungszyklus,
in dem die Nadeln in das Faservlies eingestochen sind, durch die
Nadeln in der Fortbewegung gebremst. Es kommt hierdurch zu einem
Verzug des Faservlieses und zu einer zyklisch auftretenden elastischen
Verbiegung der Nadeln. Diese Effekte sind für Faservlies und Nadelmaschine
nachteilig. Sie begrenzen auch die Produktivität der Nadelmaschine, da sie
dem Vorschub der Faservliesbahn pro Nadelhub enge Grenzen setzen.
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Zur
Abhilfe dieser nachteiligen Wirkungen ist es aus der vorgenannten
DE 196 15 697 A1 bekannt, dem
Nadelbalken einen zweiten Antrieb zuzuordnen, der ihn zyklisch und
synchronisiert mit seiner zum Faservlies senkrecht verlaufenden
Einstichbewegung (Vertikalbewegung) in eine parallel zur Faservliesbahn
schwingende Bewegung (Horizontalbewegung) versetzt. Dieses Antriebsprinzip
ist in
4 der beigefügten Zeichnungen
dargestellt. Die von dem zweiten Antrieb hervorgerufene Horizontalbewegung
verläuft
in und entgegen der Transportrichtung der Faservliesbahn durch die
Nadelmaschine und ist zeitlich mit der senkrechten Einstichbewegung
des Nadelbalkens so überlagert,
dass die Bewegung des Nadelbalkens in horizontaler Richtung in den
Zeitabschnitt jedes Bewegungszyklus, in dem seine Nadeln in das
Faservlies eingestochen sind, der von den Zuführ- und Abzugswalzen hervorgerufenen
Fortbewegung des Faservlieses durch die Nadelmaschine folgt, während in
dem vom Faservlies gelösten
Zustand der Nadeln die Rückführung des
Nadelbalkens in horizontaler Richtung, dass heißt parallel zur Faservliesbahn,
in die Ausgangslage erfolgt. Der Nadelbalken führt somit, von der Seite quer
zur Transportrichtung der Faservliesbahn gesehen, eine kreisende Bewegung
aus, die je nach Verhältnis
der Hübe
der horizontalen und vertikalen Bewegungen mehr oder minder kreisförmig oder
elliptisch ist.
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Um
es zu ermöglichen,
bei einem nach diesem Prinzip angetriebenen Nadelbalken den Horizontalhub
stufenlos verstellen zu können,
ist aus der
EP 0 892
102 B1 eine Lösung
bekannt, bei der der Horizontalhub von zwei Exzenterantrieben hervorgebracht
wird, deren Pleuel über
eine gelenkig angebrachte Koppelbrücke mit dem Nadelbalken verbunden
sind. Durch Verstellung der Drehphasenlage der letztgenannten Exzenterantriebe
gegeneinander lässt
sich der Horizontalhub zwischen null und dem durch die Exzenter
vorgegebenen Maximum variieren.
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In
vielen Fällen
ist eine Verstellung des Horizontalhubes des Nadelbalkens gegenüber dem
Vertikalhub indessen nicht erforderlich, so dass auf die dafür erforderlichen,
aufwendigen Maßnahmen
verzichtet werden kann. Bei der Vernadelung sehr leichter Vliese,
die in mehreren Stufen erfolgen muss, wobei das Vlies durch eine
Vielzahl von Nadelmaschinen geleitet wird, werden nun Nadelmaschinen
verlangt, die einerseits nach dem eingangs genannten Prinzip mit
Horizontalbewegung des Nadelbalkens arbeiten, andererseits aber
technisch einfach aufgebaut sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Nadelmaschine
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, die bei Nadelmaschinen üblichen
Zwillingsantriebe für
die Hervorbringung der vertikalen Stichbewegung einzusetzen, vergleiche
diesbezüglich
die schon erwähnte
EP 0 892 102 B1 ,
wo zwei Exzenterantriebe im Kopf der Maschine angeordnet sind und üblicherweise über Pleuel
zwei Nadelbalken synchron antreiben, die starr miteinander gekoppelt
sind. Anders als im Stand der Technik, wo die Zwillingsexzenter
zur Erzielung eines Massenausgleichs einander gegensinnig drehen,
verlangt die erfindungsgemäße Nadelmaschine, dass
die Exzenter in gleicher Richtung drehen, denn mit ihnen wird zugleich
auch die horizontale Bewegungskomponente des Nadelbalkens hervorgebracht.
Da die von den Exzentern angetriebenen Massen eine der Exzenterbewegung
kongruente Bewegung ausführen,
ist nur der Ausgleich einer Unwucht erster Ordnung erforderlich.
Dieser Ausgleich ist auf sehr einfache Weise durch eine um 180° versetzte
Anordnung von Gegengewichten auf den Exzenterwellen erzielbar.
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Aus
der
DE 38 32 607 C2 ist
eine Nadelmaschine bekannt, bei der der Hubantrieb für den Nadelbalken
in zur Stichunterlage senkrechter Richtung aus einem Antriebsexzenter
be steht, der über
Pleuel an Schwingen angreift, an denen im Maschinengestell verschiebbar
gelagerte, den Nadelbalken tragende Schubstangen angelenkt sind.
Zur Einstellung der Hublage des Nadelbalkens sind die Schwenklager
der Schwingen an einer Verstelleinrichtung gelagert, die einen über einen
Stellmotor antreibbaren Stellexzenter mit die Schwenklager der Schwingen tragenden
Pleuel aufweist. Der Stellexzenter ermöglicht eine Musterbildung beispielsweise
durch zyklisches Verändern
der Nadeleinstichtiefe. Einen dem Antriebsexzenter entsprechenden,
aktiven, synchron mit dem Antriebsexzenter mitlaufenden Antrieb
stellt der Stellexzenter nicht dar. Ein Antrieb, der den Nadelbalken
in eine parallel zur Stichunterlage schwingende Bewegung versetzen
könnte,
ist bei dieser Nadelmaschine nicht vorgesehen.
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Prinzipiell,
das heißt
bei Vernachlässigung jeglichen
Lagerspiels und jeglicher Exzentrizitäten in den Lagern der Exzenterwellen
oder Ungleichheiten im Synchronismus der beiden Exzenterwellen,
wäre es
möglich,
die beiden Pleuel starr miteinander zu verbinden, wodurch dann eine
Parallelführung
der beiden Pleuel erreicht wäre,
so dass die Nadelbalken in Betrieb eine Bewegung ausführen, die
jener der Exzenter exakt gleicht. In der Praxis sind allerdings Lagerspiel
und geringe Exzentrizitäten,
auch wenn sie nur im Bereich von Millimeterbruchteilen liegen, und
geringe Fehler im Synchronismus beider Exzenterwellen nicht vollständig zu
vermeiden, so dass es bei starrer Verbindung der beiden Pleuel aufgrund der
sogenannten "doppelten
Passung" zu Klemmungen
kommen kann, die letztlich zur Zerstörung der Lager führen. Zur
Beseitigung solcher Klemmungen sind gemäß der vorliegenden Erfindung
die beiden Exzenterfolger, die auf den Exzentern der Exzenterwellen
gelagert sind, beweglich miteinander verbunden, wobei die Beweglichkeit
vorzugsweise nur in jener Richtung wirksam ist, in der Klemmungen
auftreten können,
nicht jedoch in der Richtung senkrecht dazu, da in der letztgenannten
Richtung die Exzenterfolger ausweichen können.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Lösung
mit wenig Teilen und im Prinzip mit einem Fortfall des gesonderten
Horizontalantriebes. Das ist besonders augenscheinlich, wenn man
die die Erfindung zeigenden Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung mit
den Zeichnungen von
DE
196 15 697 A1 vergleicht. Sie vermeidet auch die gelenkige
Verbindung, die zwischen dem Nadelbalken bzw. Nadelbalkenträger und
dem Horizontalantrieb bei den vorbekannten Lösungen erforderlich war.
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Bei
der erfindungsgemäßen Nadelmaschine ist
der Horizontalhub, den der Nadelbalken ausführt, konstruktionsbedingt fest
vorgegeben. Im Betrieb der Nadelmaschine kommt es indessen je nach
Art des zu verarbeitenden Faservlieses zu einer Längenänderung
desselben. Wenn mehrere Nadelmaschinen hintereinander angeordnet
sind, durch die das Faservlies als Bahn nacheinander hindurchgeleitet wird,
muss man solchen Längenänderungen
an den einzelnen Nadelmaschinen Rechnung tragen, um Stauchungen
oder Verzüge
im Faservlies zu vermeiden. Dieses kann durch unterschiedliche Einstellung der
Stichfrequenzen der einzelnen Nadelmaschinen geschehen, wenn die
Bewegungshübe
derselben gleich sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen
schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
der Erfindung mit Zwillings-Exzentennrellen und Lenkerverbindung
als Koppelelement;
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2 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung mit Zwillings-Exzenterwellen und als integrierte Feder
ausgebildetem Koppelelement;
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3 eine
dritte Ausführungsform
mit zwei gesondert angeordneten Exzenterwellen und als integrierte
Feder ausgebildetem Koppelelement, und
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4 eine
Lösung
nach dem Stand der Technik.
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1 zeigt
im Ausschnitt eine Nadelmaschine. Man erkennt ein Maschinengestell 1 in
dessen Kopf nebeneinander in gleicher Höhe zwei Exzenterwellen 2 drehbar
gelagert sind, die in gleicher Richtung umlaufend angetrieben sind,
was durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet ist. Die Exzenterwellen 2 weisen
jeweils Exzenter 3 auf, deren Exzentrizitäten gleiche
Größe haben.
Auf jedem Exzenter 3 ist ein von diesem in Bewegung versetztes,
plattenförmiges
Maschinenelement 4 drehbar gelagert, das hier "Exzenterfolger" genannt wird und
an dem jeweils ein Nadelbalken 5 befestigt ist. Jeder Nadelbalken 5 trägt ein Nadelbrett 6,
das mit Nadeln 7 bestückt
ist.
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Unterhalb
der Nadelbretter 6 befinden sich im Maschinengestell 1 jeweils
Stichunterlagen 8, über
die eine zu nadelnde Faservliesbahn 9 geführt ist,
die im Betrieb mittels im Maschinengestell 1 gelagerten,
angetriebenen Zuführwalzen 10 und
Abzugswalzen 11 durch die Nadelmaschine transportiert wird.
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Die
beiden Exzenterfolger 4 weisen seitlich auskragende, sich übereinander
erstreckende Arme 12 auf, die beweglich durch als Lenker
ausgebildete Koppelelemente 13 miteinander verbunden sind.
Die Lenker erstrecken sich vertikal, d.h. parallel zur Einstichrichtung
der Nadeln 7 und sind daher nur in der Horizontalen in
der Lage, einen Bewegungsausgleich zwischen den beiden Exzenterfolgern 4 zuzulassen.
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Im
Betrieb laufen durch die Rotation der Exzenterwellen 2 deren
Exzenter 3 einander gleichphasig um. Durch die Verbindung
der Exzenterfolger 4 über
die Auslegerarme 12 und die Lenker 13 folgen beide
Exzenterfolger 4 der Umlaufbewegung der Exzenter 3 kongruent,
so dass die Spitzen der Nadeln 7 einen in der Ebene der
Zeichnung liegenden kreisförmigen
Weg beschreiben. Dabei sind sie in der in der Zeichnung nach links
gerichteten Bewegungskomponente der Exzenter 3 in das zu
nadelnde Faservlies 9 eingestochen, in der nach rechts
verlaufenden Bewegungskomponente aber aus dem Faservlies 9 herausgezogen.
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Sollten
die Exzentrizitäten
der Exzenter 3 nicht exakt gleich sein, sollte der Synchronismus
ihres Umlaufs nicht exakt gleich sein oder sollten andere Fehler,
beispielsweise in der Lagerung der Exzenterwellen 2, vorliegen,
können
sich aufgrund der erfindungsgemäßen Koppelung
die beiden Exzenterfolger 4 gegeneinander in geringem Umfang
in horizontaler Richtung bewegen und den genannten Fehlern nachgeben,
denn sie sind nicht starr miteinander verbunden, sondern über die
Lenker 13 in horizontaler Richtung beweglich miteinander.
Ihre Generalausrichtung, die in der Zeichnung dargestellt ist, verlieren die
beiden Exzenterfolger 4 dabei aufgrund der in vertikaler
Richtung starren Kopplung zwischen den beiden Auslegern 12 nicht.
So können
beispielsweise die Nadeln 7 stets ordnungsgemäß in das
zu nadelnde Faservlies 9 von oben einstechen, sie kippen
während
ihrer Bewegung nicht, jedenfalls nicht sichtbar. Klemmungen an den
Exzenterwellen 2 können
aufgrund der beweglichen Kopplung der beiden Exzenterfolger 4 nicht
auftreten.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, in der Elemente, die mit denen der in 1 dargestellten
Ausführungsform
vergleichbar sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Diese
Ausführungsform
entspricht weitestgehend der von 1 mit der
Ausnahme, dass die beiden Exzenterfolger 4 als eine integrale
Einheit ausgebildet sind. Diese Einheit weist einen die beiden Exzenterfolger 4 verbindenden
seitlichen Ausleger 12 auf, in dem eine Vielzahl von im
wesentlichen parallel zueinander angeordneten Schlitzen ausge bildet
sind, die sich parallel zum vertikalen Hub erstrecken, der an den
Exzenterfolgern 4 durch die Exzenter 3 hervorgerufen
wird. Diese Vielzahl von Schlitzen bildet ein federndes Koppelelement 13 innerhalb
des Auslegers 12, das in der Ebene, die von den Achsen
der Exzenterwellen 2 aufgespannt wird, nachgiebig ist, senkrecht
dazu aber starr ist. Die beiden Exzenterfolger 4 sind daher
prinzipiell in horizontaler Richtung gegeneinander beweglich, womit
keine Klemmungen an den Lagern der Exzenterwellen 2 auftreten
können.
In vertikaler Richtung können
die Exzenterfolger 4 eventuell auftretenden Lagerklemmungen
durch leichtes Kippen der aus den beiden Exzenterfolgern 4 gebildeten
Zwillingsanordnung in Verbindung durch die elastische Kopplung am
Koppelelement 13 nachgeben. Die Schlitze, die das Koppelelement 13 ausbilden,
können
auf einfache Weise in der die Exzenterfolger 4 ausbildenden
Platte durch Fräsen
oder Sägen
hergestellt werden.
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3 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Lösung, die
ein Koppelelement 13 der in 2 gezeigten
Art verwendet. Bei dieser Ausführungsform der
Erfindung sind zwei Exzenterwellen 2a und 2b in unterschiedlichen
Höhen und
seitlich gegeneinander versetzt im Maschinengestell 1 drehbar
gelagert. Auf dem Exzenter 3a der oberen Exzenterwelle 2a ist
ein Exzenterfolger 4a drehbar gelagert, der zwei Nadelbalken 5 trägt. Auf
dem Exzenter 3b der im Maschinengestell 1 an tieferer
Position gelagerten Exzenterwelle 2b ist ein Exzentertolger 4b gelagert,
der mit dem erstgenannten Exzenterfolger 4a integral verbunden
ist.
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Die
beiden Exzenterfolger 4a und 4b sind integral
miteinander als eine Platte ausgebildet, doch sind ihre Abschnitte 4a und 4b durch
ein Koppelelement 13 miteinander verbunden, das aus mehreren, zueinander
parallelen Schlitzen besteht, die sich in horizonaler Richtung nebeneinander
erstrecken. Auf diese Weise ist der Exzentertolger 4b gegenüber dem
Exzenterfolger 4a in vertikaler Richtung elastisch verstellbar,
während
die Verbindung zwischen den Exzenterfolgern 4a und 4b in
horizontaler Richtung starr ist. Im Übrigen entspricht die Konstruktion jener
nach den 1 und 2, was durch
jeweils übereinstimmende
Bezugszeichen verdeutlicht ist, so dass auf eine weitergehende Erläuterung
an dieser Stelle verzichtet werden kann.
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Im
Betrieb laufen auch bei der Ausführungsform
nach 3 die Exzenter 3a und 3b der
beiden Exzenterwellen 2a und 2b einander gleichphasig
um, und Ungenauigkeiten der bereits geschilderten Art werden durch
die elastische Verbindung, die das Koppelelement 13 schafft,
ausgeglichen, so dass es nicht zu Lagerklemmungen kommen kann.
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Es
versteht sich, dass in der praktischen Ausführung einer Nadelmaschine die
Nadelbalken 5 an mehreren Stellen mittels der beschriebenen
Exzentertolger an Exzentern der Exzenterwellen aufgehängt sind,
wobei alle Exzentertolger jeweils in der erfindungsgemäßen Weise
ausgerüstet
sind.
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Abschließend ist
anzumerken, dass die von der Erfindung angegebene Anordnung zum
Antreiben von Nadelbalken auch in einer Doppelnadelmaschine eingesetzt
werden kann, in der im Bearbeitungsbereich des Faservlieses oberhalb
und unterhalb desselben im Maschinengestell jeweils wenigstens ein
Nadelaggregat aus nadelbestücktem
Brett, Nadelbalken und zugehöriger
Antriebseinrichtung jener Art angeordnet sind, wie sie oben beschrieben wurde.
Die Nadelaggregate können
dabei mit 180° Phasenverschiebung
arbeiten, so dass deren Nadeln abwechselnd von oben und unten in
das Faservlies einstechen, womit die hohe Bestückungsdichte an den Nadelbrettern
aufrechterhalten werden kann, ohne dass es zu Kollisionen zwischen
Nadeln kommen kann. Es ist aber auch möglich, die Nadelaggregate gleichphasig
arbeiten zu lassen, wobei jedoch zur Vermeidung von Nadelkollisionen
die Bestückungsdichte
an den Nadelbrettern halbiert werden muss.