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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer einstückigen
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 einstückigen Kämmgarnitur.
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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.
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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.
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Bekannte
Garnituren z. B. von Fixkämmen, wie z. B. in der
DE-195 31 605 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 aneinander gereiht 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 gleichmäs sig 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.
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Zu
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 aneinander gereihten
Zähnen bestehen.
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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.
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Mit
den hier beschriebenen Herstellungsverfahren kann eine höhere
Massgenauigkeit der Garnitur erzielt werden, als dies mit bisher
bekannten Ausführungen bekannt war.
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Nachteilig
bei diesen Herstellungsverfahren ist jedoch der hohe Fertigungsaufwand
und somit auch die hohen Herstellungskosten. Bis zur Fertigstellung
muss Rohteil der zu erstellenden Garnitur u. Umständen
mehrmals umgespannt werden, was wiederum einen Zeitaufwand erfordert
und die Gefahr von Fertigungsfehlern erhöht.
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Die
Erfindung stellt sich somit die Aufgabe die genannten Nachteile
der bekannten Fertigungsverfahren von einstückigen Kämmgarnituren
zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen mit welchem einem kostengünstiges
und einfaches Herstellen einer einstückigen Kämmgarnitur,
insbesondere für einen Fixkamm einer Kämmmaschine
ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, indem ein Verfahren vorgeschlagen
wird, dass die Kämmgarnitur in ihrer Endform durch Pulverspritzgiessen (PIM)
hergestellt wird.
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Dabei
bedeutet PIM „Powder Injection Molding”.
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Unter
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.
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Unter
dem Begriff „Pulverspritzgiessen” gemäss
dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 ist der gesamte Herstellungsprozess
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 „Bräunling (bei Metall)” bzw. „Weissling
(bei Keramik)”.
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Mit
dem vorgeschlagenen Verfahren können einstückige
Kämmgarnituren mit hoher Massgenauigkeit und hoher Festigkeit
in einem einfachen Verfahren hergestellt werden.
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Die
eigentliche Formgebung erfolgt in der Spritzgussform, während
dass nach dem Spritzgiessen durchgeführte Entbinden und
Sintern zur Verfestigung der Materialstruktur dienen.
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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 vergüteten und/oder zu beschichten.
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Vorteilhafterweise
wird vorgeschlagen einen Fixkamm mit einer Kämmgarnitur
zu versehen, die mit dem beanspruchten Pulverspritzgiess-Verfahren hergestellt
worden ist. Dabei kann die Kämmgarnitur aus mehreren in
Reihe nebeneinander angeordneten Garniturelemente gebildet sein.
D. h. jedes der einzelnen Garniturelemente kann separat hergestellt werden.
Damit können die beim Spritzgiessen herzustellenden einzelnen
Längen von Kämmgarnituren reduziert werden, wodurch
eventuell durch thermische Einflusse auftretende Formabweichung
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.
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Es
wird deshalb ein Fixkamm vorgeschlagen, wobei die nach dem beanspruchten
Verfahren hergestellte Kämmgarnitur zwischen 40 und 70
Zähne/cm, vorzugsweise zwischen 50 und 65 Zähne/cm aufweist.
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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.
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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.
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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.
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Ebenso
kann, wie weiter vorgeschlagen, auch die Zahnbreite zwischen 0,05
und 0,12 mm betragen.
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Die
Kämmgarnitur, bzw. die Kämmgarnituren können
z. B. an einem Träger befestigt sein, über welchen
sie im Maschinengestell der Kämmmaschine befestigt werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden in nachfolgenden Ausführungsbeispielen
näher aufgezeigt und beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fixkammes mit Kämmgarnituren,
die nach dem erfindungsgemäss beanspruchten Verfahren hergestellt sind.
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2 eine
schematische Seitenansicht X nach 1
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3 eine
schematische Darstellung des Herstellungsprozesses der Kämmgarnituren
in einem Flussdiagramm
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1 zeigt
eine Teilansicht auf einen Fixkamm
1 einer Kämmmaschine,
der in der Ansicht X in
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
1 der Veröffentlichung
DE-197 36 582 A1 zu
entnehmen ist.
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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 6 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.
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Wie
aus der
1 weiter zu entnehmen, besteht
im vorliegenden Beispiel die Kämmgarnitur aus drei nebeneinander
liegenden Kämmgarnituren
5a bis
5c, welche
jeweils mit einer Reihe von nebeneinander liegenden Zähnen
Z (Nadeln) über die Nieten
4 am Träger
2 befestigt
sind. Für den Durchgang des auszukämmenden Fasergutes,
das in Förderrichtung F der Kämmgarnitur
6 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-197 36 582 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.
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Wie
aus 2 zu entnehmen weisen die einzelnen Zähne
Z eine nach hinten abgeknickte Form auf, damit das Fasergut in die
Kämmgarnitur 6 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 Kämmgarnitur 5a–5c münden.
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Die
einzelnen Kämmgarnituren 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 Förderichtung
F gesehen) zur Gassenbreite kann dabei zwischen 0,5 und 2 betragen,
vorzugsweise ein Verhältnis von 1:1 aufweisen.
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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.
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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.
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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 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 3 schematisch
gezeigt.
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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 der herzustellenden Kämmgarnitur, 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 „Bräunling”)” entsteht.
Dieser wird in einem nachfolgenden „Sintern” bei
entsprechend hohen Temperaturen auf die Endfestigkeit gebracht bzw. zum
Fertigteil der Kämmgarnitur. Die auf diese Weise hergestellte
Kämmgarnitur weist eine hohe Festigkeit, insbesondere im
Hinblick auf den Verschleiss auf, wodurch eine lange Lebensdauer
und Funktionsfähigkeit der Kämmgarnitur gewährleistet
wird.
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Um
insbesondere die Abriebfestigkeit noch zu erhöhen, kann,
wie gestrichelt im Ablaufdiagramm der 3 gezeigt
wird, ein zusätzlicher Verfahrensschritt mit einer Oberflächenbeschichtung
im Zahnbereich durchgeführt werden. Dabei kann eine Dünnschichttechnologie,
Galvanisieren oder Lackieren zur Anwendung kommen.
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Sofern
notwendig, könnte die Oberfläche auch noch durch
Sandstrahlen, Gleitschleifen, Polieren oder Läppen bearbeitet
werden.
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Nach
Abschluss der Herstellung werden die auf diese Weise hergestellten
Kämmgarnituren auf einem Träger 2 in
einer entsprechend dafür ausgebildeten Vorrichtung nebeneinander
aufgelegt und mittels den Nieten 4 mit dem Träger 2 verbunden.
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Mit
dem vorgeschlagenen Verfahren ist es erstmals möglich eine
Kämmgarnitur in einem Verfahren ohne Nachbearbeitung mit
einer sehr genauen Masshaltigkeit auch für hohe Zahndichten
herzustellen, die z. B. über 40 Zähne/cm liegen.
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Das
Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung einer Kämmgarnitur
für einen Fixkamm einer Kämmmaschine. Es ist jedoch
auch möglich die Kämmgarnitur eines Rundkammes
durch das erfindungsgemäss beanspruchte Verfahren herzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19531605 [0004]
- - DE 102006030763 [0005]
- - DE 102006009732 [0005]
- - DE 19736582 A1 [0030, 0032]