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Die
Erfindung betrifft eine Nadelmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Nadelmaschinen sind aus der Praxis bekannt. Stets ist vorgesehen,
einen Nadelbalken, der zum Vernadeln von nicht gewobenen Fasern dient,
oszillierend anzutreiben, üblicherweise in einer vertikalen
Oszillationsbewegung. Dies erfolgt bei den gattungsgemäßen
Nadelmaschinen durch einen Kurbeltrieb, also auf Grundlage einer
rotatorischen Bewegung, so dass über Führungselemente
dafür Sorge getragen werden muss, dass der Nadelbalken eine
möglichst lineare Bewegung ausführt und Kippbewegungen
des Nadelbalkens ausgeschlossen werden, die ansonsten zu einer Zerstörung
der Nadeln führen könnten.
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Zu
diesem Zweck ist der bewegliche Nadelbalken zwischen zwei ortsfesten
Widerlagern vorgesehen und es sind Führungselemente auf
beiden Seiten vom Nadelbalken vorgesehen, die auf jeder Seite einen
Koppelarm aufweisen, welcher mit seinem einen Ende gelenkig an den
Nadelbalken anschließt und mit seinem anderen Ende ein
Bogenstück aufweist, mit welchem der Koppelarm an einer
geradlinigen Abrollfläche abrollt. Die Abrollfläche
ist ortsfest vorgesehen und kann beispielsweise an einem Abschnitt
des Maschinengehäuses oder des Maschinengestells befestigt
oder durch diesen Abschnitt gebildet sein.
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Die
Koppelarme sichern den vertikal beweglichen Nadelbalken also gegen
seitliche Bewegungen und verlaufen dementsprechend liegend.
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Während
die Koppelarme jeweils an ihrem einen Ende mit dem Nadelbalken durch
ein Gelenk verbunden sind, muss das andere Ende der Koppelarme dagegen
gesichert sein, dass es an der Abrollfläche nach unten
abrutscht. Hierzu sind Stützmittel vorgesehen.
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Aus
der
WO 93/23597 sind
horizontale Gleitführungen als Stützmittel bekannt,
welche die Koppelarme maschinenseitig führen. Die Gleitführung weist
nach wie vor die Nachteile aufweist, die durch die Gleitreibung
bedingt sind, so dass diese Konstruktion verschleißfreudig
und für hohe Hubfrequenzen des Nadelbalkens nicht gut geeignet
ist.
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Weiterhin
ist es aus der
FR 2 393 095 eine Verzahnung
als Stützmittel bekannt, bei welcher das maschinenseitige
Ende des Koppelarms ein gebogenes Zahnradsegment trägt,
welches mit einer ortsfesten, geraden Zahnstange zusammenwirkt.
Durch diese Verzahnung wird sowohl der Rollkreis gebildet als auch
eine formschlüssige Führung der abrollenden Enden
der Koppelarme ermöglicht. Die Verzahnung weist allerdings
den Nachteil auf, dass sie insbesondere bei hohen Hubfrequenzen
des Nadelbalkens verschleißgefährdet ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Nadelmaschine dahingehend zu verbessern, dass diese einen möglichst
wartungsfreien Aufbau sowie hohe Hubfrequenzen des Nadelbalkens
ermöglicht und dabei hohe Querkräfte aufzunehmen
in der Lage ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Nadelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Führungselemente
als Gelenkkette auszugestalten, wobei die Abstützung der
Koppelarme nach wie vor über eine Abrollbewegung an einem
Rollkreis erfolgt, die Führung des Nadelbalkens und des Koppelarms
jedoch über eine rein rollende Funktionsweise erfolgt und
somit unempfindlich gegen höhere Querkräfte sowie
wartungsfrei ist. Als Stützmittel für die maschinenseitigen
Enden der Koppelarme dienen dabei Lenker, die aufrecht verlaufen.
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Sowohl
die Koppelarme als auch die Lenker sind jeweils an beiden Enden
schwenkbeweglich gelagert. Während die Koppelarme mit ihren
jeweils balkenseitigen Lagern an den Nadelbalken anschließen, sind
die Lenker jeweils mit einem Ende maschinenseitig an einem ortsfesten
Punkt schwenkbeweglich gelagert. Die Verbindung von Koppelarm und
Lenker erfolgt über ein Gelenk, welches an dem maschinenseitigen
Ende eines Koppelarms und das maschinenferne Ende des Lenkers verbindet
und eine Schwenkbeweglichkeit dieser beiden Bauteile zueinander
gestattet.
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Während
die Lenker also einen Kreisbogen um ihr ortsfestes maschinenseitiges
Schwenklager ausführen, vollführt das maschinenseitige
Ende des Koppelarms aufgrund der Abrollbewegung, mit der das Bogenstück
auf der Abrollschiene abrollt, eine andere, nicht kreisbogenförmige
Bewegung. Es wird also mit anderen Worten vorgeschlagen, zwei nicht deckungsgleiche
Bewegungen dort zuzulassen, wo der Koppelarm gelenkig an den Lenker
anschließt.
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Dass
eine solche Führung des Nadelbalkens bzw. des Koppelarms
ausschließlich über reine Abrollbewegungen und
dementsprechend vorteilhaft erfolgen kann, beruht darauf, dass die
Abweichungen zwischen dem Kreisbogen des Lenkers einerseits und
der Kurvenbahn des Koppelarms andererseits bei geeigneter Ausgestaltung
und Anordnung des Lenkers so weit minimiert werden können,
dass sie durch das Lagerspiel an dem Lenker und dem Kopplungsarm
kompensiert werden. Angesichts der in der Praxis auftretenden Bauteilabmessungen
können diese Abweichungen im Bereich von weniger als 1/1.000
mm gehalten werden, sogar im Bereich von wenigen 1/10.000 mm, so
dass die erwähnte Kompensation der Abweichungen durch das
zu erwartende und konstruktiv eingeplante Lagerspiel möglich ist.
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Wenn
im vorliegenden Vorschlag vom Nadelbalken und insbesondere von der
Stelle des Nadelbalkens die Rede ist, an welche ein Koppelarm anschließt,
so muss dies nicht der Nadelbalken selbst sein, der in der vorliegenden
Beschreibung gemeint ist. Es kann auch ein Bauteil sein, welches
mit dem Nadelbalken fest verbunden ist und mit diesem gemeinsam
beweglich ist, beispielsweise ein so genanntes Querhaupt, welches
den eigentlichen Nadelbalken trägt.
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Aus
der Praxis ist ein Kurbelwellenantrieb für den Nadelbalken
bekannt, wobei zwei Kurbelarme nebeneinander angeordnet sind und
zwischen sich das Querhaupt tragen. An diesem Querhaupt ist der Nadelbalken
lösbar befestigt. Im Rahmen des vorliegenden Vorschlags
können also die Koppelarme entweder unmittelbar an den
Nadelbalken anschließen oder in an sich bekannter Weise
an das Querhaupt.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der rein schematischen Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigt
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1 eine
Gesamtansicht auf die Nadelbalkenführung,
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2 eine
Gesamtansicht der Führungselemente auf einer der beiden
Seiten der Balkenführung, und zwar in beiden Endstellungen
der Schwenkbewegung,
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3 in
einer Ansicht ähnlich 2 einen Schnitt
in der Ebene der Bodensegmente, die als Rollkreis für die
Führungselemente dienen, und
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4 in
einer Ansicht ähnlich 3 einen Schnitt
in der Ebene der Lenkerstangen, die
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5–7 jeweils
zu den 2–4 einen
Querschnitt durch das kreisrunde Gehäuse, in welchem ein
Ende des Koppelarmes geführt ist,
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8 bis 10 die
geometrischen Verhältnisse der Bewegungslinien des Koppelarms,
und die
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11 die
Bewegungslinien des Koppelarms und eines Lenkers.
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In
den Zeichnungen ist mit 11 ein Nadelbalken bezeichnet,
der ein Nagelbrett 12 aufweist, an welchen die Nadeln nach
unten hängend ausgerichtet sind. Der Nadelbalken 11 ist
mit einem Querhaupt 16 verbunden, welches mittels zweier
Kurbelwellen 15 auf und ab beweglich ist, zwei Pleuelstangen 13 schaffen
in an sich bekannter Weise die Verbindung zwischen den Kurbelwellen 15 und
dem Querhaupt 16, wobei Ausgleichsgewichte 14 vorgesehen
sind, die dem Massenausgleich dienen und für einen ruhigeren
Lauf der Nadelmaschine Sorge tragen.
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Um
den Nadelbalken 12 im Sinne einer rein oszillierenden Bewegung
möglichst präzise linear auf und ab zu führen
und seitliche Kippbewegungen zu vermeiden, ist der Nadelbalken 11 bzw.
das Querhaupt 6 – die insofern im vorliegenden
Vorschlag als eine Einheit angesehen werden, selbst wenn sie zwei unterschiedliche
Bauteile darstellen – mittels zweier Koppelarme 10 geführt.
Die Koppelarme 10 schließen hierzu mit ihren jeweils
inneren, balkenseitigen Enden gelenkig an das Querhaupt 16 an
und sind mit ihrem jeweils äußeren, maschinenseitigen
Ende in Art einer Rollkreisführung am Maschinengehäuse bzw.
dem Maschinengestell der Nadelmaschine geführt. Dabei ist
ein Grundkörper 6 als unbewegliches ortsfestes
Teil vorgesehen, wobei der Grundkörper 6 beispielsweise
ein Teil des Maschinengehäuses oder des Maschinengestells
sein kann.
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Wie
insbesondere aus den 2–7 hervorgeht,
ist am Grundkörper 6 mittels eines Klemmstücks 7 ein
unteres Lager 4 festgelegt, welches mittels eines Lagerbolzens 5 das
untere Ende eines Lenkers 2 schwenkbeweglich aber ortsfest
führt. Das obere Lager 4 des Lenkers 2 ist
hingegen ortsbeweglich und mit dem maschinenseitigen Ende des Koppelarms 10 gelenkig
verbunden, und zwar auf der dem Querhaupt 16 gegenüberliegenden
Seite der Koppelarme 10, wo die Koppelarme 10 mit
angeschraubten Bogenstücken 3 auf einer geraden
Abrollschiene 1 abrollen.
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Die
Lenker 2 sind so ausgestaltet und angeordnet, dass diese
Abrollbewegung reibungsfrei auf der Abrollschiene 1 stattfinden
kann. Die Festlegung des oberen Lagers 4 erfolgt über
ein Klemmstück 8 analog zu der Festlegung des
unteren Lagers 4 des Lenkers 2 mittels des dort
vorgesehenen Klemmstückes 7.
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Ein
Faltenbalg 9 ist vorgesehen, um diesen Führungsbereich
des äußeren Endes des Koppelarms 10 und
die dort angeordneten beweglichen Elemente zuverlässig
vor äußeren Einwirkungen, wie Verschmutzungen,
Staub und dergleichen zu schützen. Zudem kann dieser ganze
Bereich mit einem Schmiermittel gefüllt sein, dessen Austritt
durch den Faltenbalg 9 zuverlässig verhindert
wird.
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Die
konvex gebogene Fläche des Bogenstücks 3,
welches am maschinenseitigen Ende des Koppelarms 10 vorgesehen
ist, stellt einen Ausschnitt aus einem ein Rollkreis dar. Das Bogenstück 3 des
Koppelarms 10 liegt gemäß der vereinfachten Darstellung
von 8 mit einem Punkt P an der Abrollschiene 1 an,
und zwar an einer ersten Berührungsstelle B1.
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Wenn
sich der Nadelbalken 11 um eine Hubhöhe H linear
bewegt, z. B. abwärts wie in 8 angedeutet,
so wandert der Berührungspunkt zwischen dem Bogenstück 3 und
der Abrollschiene 1 von der ersten Berührungsstelle
B1 zu einer zweiten Berührungsstelle B2.
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Der
Punkt P, mit dem das Bogenstück 3 des Koppelarms 11 ursprünglich
an der ersten Berührungsstelle B1 an der Abrollschiene 1 anlag,
entfernt sich während dieser Bewegung von der Abrollschiene 1,
wie 9 zeigt. Er bewegt sich während dieser Bewegung
auf einer aus 10 ersichtlichen Bahnkurve O,
die eine Orthozykloide beschreibt. 10 zeigt
dabei allerdings zur Verdeutlichung eine im Vergleich zu 9 erheblich
längere Bewegung, entsprechend einer erheblich größeren
Hubhöhe als der in den 8 und 9 dargestellten
Hubhöhe H.
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In 11 ist
ein gemeinsamer Gelenkpunkt G dargestellt, an welchem der – aus Übersichtlichkeitsgründen
in 11 nicht dargestellte – Koppelarm 10 mit
dem Lenker 2 verbunden ist. Dieser Gelenkpunkt G ist in
einer bestimmten Stellung des Nadelbalkens 11 deckungsgleich
mit der Berührungsstelle B1. Dieser Gelenkpunkt G ist daher
einerseits bestrebt, entsprechend der Bewegung des Koppelarms 10 einer
orthozykloiden oder nahezu orthozykloiden Bahnkurve O zu folgen.
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Der
Lenker 2, welcher seinerseits maschinenseitig an dem Grundkörper 6 um
eine ortsfesten Lagerpunkt L schwenkbar gelagert ist, ist bestrebt, mit
seinem anderen Ende eine Bewegung entlang einem Kreisbogen K zu
vollführen, der ebenfalls in 11 eingezeichnet
ist und dessen Mittelpunkt der Lagerpunkt L ist. An diesem anderen
Ende führt der Lenker 2 das maschinenseitige Ende
des Koppelarms 10 dort, wo der Koppelarm 10 mittels
des Gelenkpunktes G an den Lenker 2 anschließt.
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Der
Kreisbogen K, den das mit dem Koppelarm 10 verbundene Ende
des Lenkers 2 mit dem Gelenkpunkt G beschreibt, weicht
von dem Verlauf der Orthozykloiden O ab, den dieses maschinenseitige Ende
des Koppelarms 10 und folglich ebenfalls der Gelenkpunkt
G bei der Abrollbewegung an der Abrollschiene 1 beschreibt.
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Die
Länge des Lenkers 2 ist geeignet in der Art gewählt
und die Anordnung des Lagers L ist ebenfalls in der Art geeignet
ge wählt, dass trotz dieser Abweichung der beiden Bewegungsbahnen
K und O voneinander der Koppelarm 10 sowohl ausreichend
präzise als auch verschleißfrei geführt
werden kann. Die Abweichungen zwischen dem Kreisbogen K und der
Orthozykloide O werden nämlich aufgrund der Ausgestaltung
und Anordnung des Lenkers 2 so weit minimiert werden, dass
sie durch das Lagerspiel an den insgesamt drei Lagern des Lenkers 2 und
des Koppelarms 10 kompensiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 93/23597 [0006]
- - FR 2393095 [0007]