DE102007041040B4

DE102007041040B4 - Nadelmaschine mit Nadelbalkenführung

Info

Publication number: DE102007041040B4
Application number: DE200710041040
Authority: DE
Original assignee: Erko Truetzschler GmbH
Current assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: DE102007041040A1

Abstract

Nadelmaschine zum Vernadeln von Fasern,
mit einem in eine oszillierende Bewegung versetzten Nadelbalken,
wobei der Nadelbalken auf beiden Seiten quer zu seiner Oszillationsbewegung durch Führungselemente geführt ist, und die Führungselemente auf jeder Seite einen Koppelarm aufweisen, welcher einen Endes gelenkig an den Nadelbalken anschließt und anderen Endes ein Bogenstück aufweist, mit welchem er an einer geradlinigen Abrollfläche abrollt,
und wobei die Führungselemente jeweils den Koppelarm im Bereich seines Bogenstückes mittels Stützmitteln führen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungselemente eine Gelenkkette aufweisen, die jeweils einen Koppelarm (10) aufweist und einen Lenker (2),
wobei der Koppelarm (10) mit einem ersten, balkenseitigen Ende an den Nadelbalken (11) schwenkbeweglich an schließt,
und wobei der Lenker (2) mit einem ersten, maschinenseitigen Ende schwenkbeweglich an das Maschinengehäuse der Nadelmaschine anschließt,
und wobei die jeweils anderen Enden des Koppelarms (19) und des Lenkers (2) an einem gemeinsamen Gelenkpunkt (G) schwenkbeweglich aneinander...

Description

Die Erfindung betrifft eine Nadelmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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.
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.
Die Koppelarme sichern den vertikal beweglichen Nadelbalken also gegen seitliche Bewegungen und verlaufen dementsprechend liegend.
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.
Aus der WO 93/23597 A1 sind horizontale Gleitführungen als Stützmittel bekannt, welche die Koppelarme maschinenseitig führen. Die Gleitführung weist nach wie vor die Nachteile auf, die durch die Gleitreibung bedingt sind, so dass diese Konstruktion verschleißfreudig und für hohe Hubfrequenzen des Nadelbalkens nicht gut geeignet ist.
Weiterhin ist aus der FR 2 393 095 A1 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.
Aus der WO 2007/134731 A1 ist eine gattungsfremde Vorrichtung zum Vernadeln einer Vliesbahn bekannt, bei welcher nicht angestrebt wird, den Nadelbalken vor horizontalen Bewegungen zu schützen. Vielmehr soll der Nadelbalken ausdrücklich sowohl vertikal als auch horizontal oszillierend bewegt werden. Hinsichtlich beider Bewegungsrichtungen sind jeweils lediglich auf einer Seite quer zur Bewegungsrichtung Führungselemente vorgesehen, die den Nadelbalken führen. Der dort als Horizontallenker bezeichnete Koppelarm weist an seinem vom Nadelbalken fernen Ende kein Bogenstück auf, mit welchem er an einer geradlinigen Abrollfläche abrollt.
Bei diesem gattungsfremden Maschinentyp ist es aufgrund der horizontalen Oszillationsbewegungen üblich, die Nadeln in Langlöchern zu führen, so dass die Dichte, mit welcher die Nadeln in dem Nadelbalken angeordnet werden können, vergleichsweise gering ist, so dass sich sowohl diese Maschine als auch die darauf herstellbaren Produkte deutlich von den gattungsgemäßen Nadelmaschinen und den darauf herstellbaren Produkten unterscheiden.
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.
Diese Aufgabe wird durch eine Nadelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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.
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 das maschinenseitige Ende eines Koppelarms und das maschinenferne Ende des Lenkers verbindet und eine Schwenkbeweglichkeit dieser beiden Bauteile zueinander gestattet.
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.
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.
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.
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.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der rein schematischen Darstellungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine Gesamtansicht auf die Nadelbalkenführung,
2 eine Gesamtansicht der Führungselemente auf einer der beiden Seiten der Balkenführung, und zwar in beiden Endstellungen der Schwenkbewegung,
3 in einer Ansicht ähnlich 2 einen Schnitt in der Ebene der Bodensegmente, die als Rollkreis für die Führungselemente dienen, und
4 in einer Ansicht ähnlich 3 einen Schnitt in der Ebene der Lenkerstangen, die
5–7 jeweils zu den 2–4 einen Querschnitt durch das kreisrunde Gehäuse, in welchem ein Ende des Koppelarmes geführt ist,
8 bis 10 die geometrischen Verhältnisse der Bewegungslinien des Koppelarms, und die
11 die Bewegungslinien des Koppelarms und eines Lenkers.
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.
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.
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.
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.
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.
Die konvex gebogene Fläche des Bogenstücks 3, welches am maschinenseitigen Ende des Koppelarms 10 vorgesehen ist, stellt einen Ausschnitt aus einem 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Länge des Lenkers 2 ist derart geeignet gewählt und die Anordnung des Lagers L ist ebenfalls derart 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.

Claims

Nadelmaschine zum Vernadeln von Fasern, mit einem in eine oszillierende Bewegung versetzten Nadelbalken, wobei der Nadelbalken auf beiden Seiten quer zu seiner Oszillationsbewegung durch Führungselemente geführt ist, und die Führungselemente auf jeder Seite einen Koppelarm aufweisen, welcher einen Endes gelenkig an den Nadelbalken anschließt und anderen Endes ein Bogenstück aufweist, mit welchem er an einer geradlinigen Abrollfläche abrollt, und wobei die Führungselemente jeweils den Koppelarm im Bereich seines Bogenstückes mittels Stützmitteln führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente eine Gelenkkette aufweisen, die jeweils einen Koppelarm (10) aufweist und einen Lenker (2), wobei der Koppelarm (10) mit einem ersten, balkenseitigen Ende an den Nadelbalken (11) schwenkbeweglich an schließt, und wobei der Lenker (2) mit einem ersten, maschinenseitigen Ende schwenkbeweglich an das Maschinengehäuse der Nadelmaschine anschließt, und wobei die jeweils anderen Enden des Koppelarms (19) und des Lenkers (2) an einem gemeinsamen Gelenkpunkt (G) schwenkbeweglich aneinander anschließen, derart, dass der Nadelbalken eine möglichst lineare, Kippbewegungen des Nadelbalkens ausschließende und parallel zur Abrollfläche verlaufende Bewegung ausführt.
Nadelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (2) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass Abweichungen zwischen den Bewegungsbahnen des Lenkers (2) und des Koppelarms (10) weniger als 1/1.000 mm betragen, bezogen auf den Abschnitt der beiden Bewegungsbahnen, der sich aufgrund des Hubs des Nadelbalkens (11) ergibt.
Nadelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen zwischen den Bewegungsbahnen des Lenkers (2) und des Koppelarms (10) im Bereich des Gelenkpunktes (G), des balkenseitigen Lagers des Nadelbalkens (11) und des maschinenseitigen Lagers des Lenkers (2) durch das Lagerspiel kompensiert sind.