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Die Erfindung betrifft einen Fixkamm für eine Kämmmaschine umfassend einen Fixkammträger zur Befestigung einer Fixkammgarnitur und einen Halteabschnitt sowie eine Versteifung.
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Fixkämme sind Elemente, welche im Kämmprozess die Kurzfasern im zangenseitigen Faserbart halten. Im Umkehrschluss verhindert der Fixkamm, dass die Kurzfasern zusammen mit den längeren Fasern von den Abreißwalzen erfasst werden. Dazu muss der Fixkamm zwischen Klemmzange und Abreißwalzen positioniert werden. Aber gerade dieser Raum, oder besser der Abstand zwischen Abreißwalzen und Unterzange, ist technologisch von großer Bedeutung. Man nennt ihn auch Ecartement. Bei kürzerer Durchschnittslänge der zu bearbeitenden Baumwollfasern wird auch das Ecartement klein eingestellt. Der Fixkamm sollte also nach Möglichkeit eine sehr geringe Ausdehnung in Materialflussrichtung haben, um die technologischen Einstellwerte der Maschine nicht einzuschränken. Daher muss der Fixkamm möglichst nahe an die Abreißwalzen angeordnet werden. Da auf den Fixkamm zusätzlich eine dynamische Belastung wirkt, die quer zur Längsrichtung des Fixkammes eine Durchbiegung entstehen lässt, kann ein Fixkamm mit zu geringer Steifigkeit mit den Abreißwalzen kollidieren. Eine hohe Steifigkeit hat oft den Nachteil der hohen Massenträgheit, was bei über 500 Kammspielen pro Minute einen erhöhten Leistungsaufwand erfordert.
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Nach dem Stand der Technik werden die heutigen modernen Fixkämme aus extrudiertem Aluminium hergestellt, die relativ preiswert sind und ein gutes Verhältnis zwischen geringer Masse und hoher Steifigkeit bieten.
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Diese Fixkämme sind für Kammspiele bis 450 pro Minute uneingeschränkt geeignet.
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In der
EP 2085505 B1 wird ein Träger für einen Fixkamm beschrieben, der ein Versteifungselement aufweist, das mit dem Halteabschnitt und der Trägerplatte einstückig verbunden ist. Dabei ist das Versteifungselement als Hohlprofil, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet und einstückig mit dem Fixkamm verbunden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen sehr leichten und steifen Fixkamm zu schaffen, der preiswert herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Fixkamm für eine Kämmmaschine einen Fixkammträger zur Befestigung einer Fixkammgarnitur und einen Halteabschnitt sowie eine Versteifung umfasst. Dadurch, dass der Fixkammträger mit dem Halteabschnitt und der Versteifung einstückig aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, wobei die im Kunststoff eingebetteten Fasern als Endlosfasern ausgebildet sind, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Fixkammes erstrecken, wird ein sehr leichter und extrem steifer Fixkamm möglich. Aufgrund der geringen Massenträgheit ist es möglich, mit diesem Fixkamm eine Kammspielzahl von 700–800 pro Minute zu erreichen. Dabei ist entscheidend, dass die Ausrichtung der in der Kunststoffmatrix eingebetteten Fasern sich im Wesentlichen entlang der Länge des Fixkammes orientiert. Eine Biegung aufgrund der dynamischen Belastung bewirkt bei einem Teil der Fasern eine Zugkraft in Längsrichtung und bei dem anderen Teil der Fasern eine entsprechende Druckkraft. Dabei können die eingebetteten Fasern deutlich größere Kräfte aufnehmen, als der Kunststoff des Trägermaterials, der Matrix.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Fasern aus Aramid und/oder Kohlenstoff bestehen, da hiermit eine hohe Wärmefestigkeit erreicht wird.
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Bevorzugt sollen die endlosen Fasern in einem duroplastischen Kunststoff eingebettet sein, da diese Kombination ein geringes Kriechverhalten gewährleistet.
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Die zuvor genannte Kombination gewährleistet einen faserverstärkten Kunststoff (= Verbundwerkstoff) mit einem E-Modul von mindestens 140.000 N/mm2, vorzugsweise mindestens 200.000 N/mm2, besonders bevorzugt mindestens 300.000 N/mm2. Damit wird der Fixkamm deutlich leichter als ein vergleichbarer Fixkamm nach dem Stand der Technik aus einer Aluminiumlegierung bei einer mindestens doppelten Steifigkeit und nur etwa halben Gewicht. Es sind nicht nur höhere Kammspielzahlen möglich, sondern auch ein kleineres Ecartement kann bei sehr kurzen Fasern eingestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Versteifung als Querschnittsvergrößerung des Fixkammträgers bzw. als Materialanhäufung ohne Hohlraum ausgebildet. Damit kann durch eine örtliche Verdickung oder Verstärkung des Fixkammträgers das Widerstandsmoment erhöht werden, ohne dass die Gießform zur Herstellung des Fixkammträgers sich verteuert.
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Die Ausbildung der Versteifung als Ausbuchtung in Form einer Sicke wiederum hat den Vorteil, dass keine Materialanhäufung vorliegt, die das Massenträgheitsmoment erhöht.
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Vorzugsweise ist die Versteifung in Materialflussrichtung am Fixkammträger angeordnet. Damit kann der Fixkammträger an die geometrischen Abmessungen von Abreisswalzen und Zange angepasst werden. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der Versteifung mit einer gerundeten oder eckigen Form.
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Durch die Anordnung der Versteifung im Bereich der Mitte des Fixkammträgers zwischen der Vertiefung und dem Halteabschnitt wird einerseits eine maximale Erhöhung der Biegesteifigkeit erreicht, andererseits ausreichend Platz für eine Justierung möglichst nahe an die Abreisswalzen geschaffen. Soll das Ecartement noch kleiner eingestellt werden, beispielsweise für kurze Fasern, kann die Versteifung an dem Fixkammträger näher zum Halteabschnitt hin angeordnet werden.
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fixkamm nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fixkamm nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fixkamm nach einem dritten Ausführungsbeispiel;;
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4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fixkamm nach einem vierten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Fixkamm 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Der Fixkamm 1 erstreckt sich in seiner Länge mindestens über die Breite eines Kämmsegmentes an einer nicht dargestellten Kämmmaschine. Die heutigen Kämmmaschinen weisen in der Regel 8 Arbeitsstellen auf, in denen jeweils ein Wattewickel mit etwa 300 mm Breite gekämmt wird. Der Fixkammträger 5 weist eine Längserstreckung auf, die über die Breite des Wattewickels hinausgeht, wohin gegen die Fixkammgarnitur 2 mit den Nadeln eine annähernd identische Länge oder geringfügig größere Länge aufweist, die der Breite des Wattewickels entspricht.
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Der Fixkamm 1 umfasst einen Fixkammträger 5, an dessen unterem Bereich eine Fixkammgarnitur 2 lösbar angeordnet ist. Der Fixkammträger 5 weist hierfür eine Vertiefung 6 auf, in die die Fixkammgarnitur 2 eingesetzt wird. Die Befestigung erfolgt über eine Platte 4, die mittels Befestigung 3 die Fixkammgarnitur 2 klemmend hält. Die Platte 4 kann ebenfalls aus Kunststoff, einem faserverstärkten Kunststoff oder bevorzugt aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Die Befestigung 3 kann als Verschraubung oder Vernietung ausgeführt sein, die über die Länge des Fixkammes in regelmäßigen Abständen die Platte 4 mit dem Fixkammträger 5 verbindet. Die Fixkammgarnitur 2 kann aus aneinander gereihten Nadelstreifen bestehen, oder aus gestanzten oder geprägten Blechen.
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Der obere Bereich des Fixkammträgers 5 weist einen Halteabschnitt 8 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als Kreisringabschnitt ausgebildet ist. Die Befestigung des Fixkammes 1 an der Arbeitsstelle einer Kämmmaschine erfolgt üblicherweise über ein elastisches Federelement, das auf oder über den Halteabschnitt 8 geschoben bzw. geklipst wird.
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Der Fixkammträger 5 weist weiterhin mindestens eine Versteifung 7 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr mittig zwischen dem Halteabschnitt 8 und der Vertiefung 6 angeordnet ist, bevorzugt aber in der oberen Hälfte, um einen möglichst geringen Abstand zwischen der Fixkammgarnitur 2 und den nicht dargestellten Abreißwalzen zu realisieren. Die Versteifung 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt auf, der orthogonal zur Höhe des Fixkammträgers 5 angeordnet ist und sich in Materialflussrichtung der Kämmmaschine erstreckt. Entgegen der Materialflussrichtung ist die Öffnung des Halteabschnittes 8 und die Vertiefung 6 am Fixkammträger 5 angeordnet. Die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Versteifung 7 erstreckt sich im Wesentlichen ohne Unterbrechung entlang der gesamten Länge des Fixkammes 1, mindestens aber über die Länge der Fixkammgarnitur 2. Mit der Versteifung 7, die hier als rechteckige bzw. dreieckige Rippe ausgeführt ist, wird die Biegesteifigkeit des Fixkammträgers 2 deutlich erhöht, da sich aufgrund der dynamischen Bewegung der Fixkamm 1 insbesondere in der Mitte elastisch durchbiegt, wodurch sich der Abstand der Fixkammgarnitur 2 zur Abreißwalze verkleinert. Diese elastische Durchbiegung wirkt sich nach dem Stand der Technik wiederum auf die Befestigungen 3 aus, die in regelmäßigen Abständen mittels der Platte 4 die Fixkammgarnitur 2 am Fixkammträger 5 befestigen. Zwischen den Bauteilen entsteht damit eine Relativbewegung, welche die spielfreie Befestigung der Fixkammgarnitur 2 aufgrund von Verschleiß beeinflusst.
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Die Versteifung 7 kann auch als gerundete, dreieckige oder anders geformte Rippe ausgeführt werden, die nicht als Hohlprofil ausgeführt ist, da ein Hohlprofil den Herstellvorgang für die Matrize oder Gießform deutlich verteuert.
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Bevorzugt wird der Fixkammträger 2 mit dem Halteabschnitt 8 und der Versteifung 7 als einstückiges Bauteil aus einem endlosen faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Der E-Modul von verstärktem Kunststoff (= Verbundwerkstoff) mit endlosen Fasern beträgt mindestens 140.000 N/mm2, vorzugsweise mindestens 200.000 N/mm2, besonders bevorzugt mindestens 300.000 N/mm2, und ist damit mindestens doppelt so groß wie von Aluminium oder Aluminiumlegierungen und kann deutlich größer als von Stahl sein. Weiterhin ist die Dichte von faserverstärktem Kunststoff mit 1,7–1,9 g/cm3 deutlich geringer als von Aluminium mit 2,7 g/cm3. Der entscheidende Vorteil von faserverstärktem Kunststoff liegt damit in der viel höheren Steifigkeit bei einem deutlich geringeren Gewicht, wodurch die Massenträgheit abnimmt. Es ist damit möglich, mit diesem Fixkamm eine Kammspielzahl von 700–800 pro Minute zu erreichen. Dabei ist entscheidend, dass die Ausrichtung der in der Kunststoffmatrix eingebetteten Fasern sich im Wesentlichen entlang der Länge des Fixkammes 1 orientiert. Dementsprechend würde bei entsprechender Vergrößerung in der Schnittdarstellung der 1 bis 4 der runde Querschnitt der geschnittenen Fasern zu sehen sein. Eine Biegung aufgrund der dynamischen Belastung bewirkt bei einem Teil der Fasern eine Zugkraft in Längsrichtung und bei dem anderen Teil der Fasern eine entsprechende Druckkraft. Dabei sind die von den Fasern aufnehmbaren Kräfte deutlich größer, als ein vergleichbarer harter bzw. unelastischer Kunststoff ohne Faserverstärkung aufnehmen kann. Die Einbettung der Fasern in der Kunststoffmatrix kann entlang der Längsrichtung des Fixkammes 1 erfolgen, oder als Gewebe mit der Hauptausrichtung der Fasern zumindest diagonal zur Längsrichtung des Fixkammes 1.
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In bevorzugter Ausführungsform sind Fasern aus Aramid oder Kohlenstoff besonders geeignet, da sie auch die erforderliche Wärmefestigkeit und in Verbindung mit einer duroplastischen Matrix ein geringes Kriechverhalten aufweisen.
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In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist die Versteifung 7 als gerundete Ausbuchtung ausgeführt, deren Querschnitt keinen wesentlichen Unterschied zum Fixkammträger 5 aufweist, also auf der Vorderseite – in Materialflussrichtung – eine konvexe Kontur aufweist, und auf der Rückseite eine konkave Kontur aufweist. In der 1 ist die Versteifung 7 in Form der rechteckigen Rippe so ausgeführt, dass an dieser Stelle eine Querschnittsvergrößerung bzw. Verdickung des Querschnittes des Fixkammträgers 5 vorliegt. In 2 hingegen ist die Versteifung als gerundete Ausbuchtung bei gleichbleibendem Querschnitt ausgeführt, bei dem der Fixkammträger 5 mit einer gerundeten Sicke zur Erhöhung der Biegesteifigkeit ausgebildet ist.
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Im Vergleich hierzu ist die Versteifung 7 in der 3 als dreieckige oder relativ scharfkantige Sicke ausgeführt, wobei in der Versteifung 7 der Querschnitt keine wesentliche Änderung zum restlichen Querschnitt des Fixkammträgers 5 aufweist, also in etwa gleich dick oder stark ist. Auch hier ist die Versteifung 7 in Materialflussrichtung orientiert, wonach die scharfkantige Ausbuchtung in Richtung der Abreisswalzen zeigt.
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In 4 ist die Versteifung 7 als Querschnittsvergrößerung des Fixkammträgers 5 ausgeführt, die ebenfalls eine dreieckige Form aufweist. Dies entspricht – nur mit dem Unterschied der unterschiedlichen Geometrie der Versteifung – im Wesentlichen der Ausführungsform der 1, da bei beiden Varianten eine Materialanhäufung stattfindet, die das Massenträgheitsmoment beeinflusst.
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Allen Versteifungen 7 nach den Ausführungsformen der 1 bis 4 ist gemeinsam, dass die Versteifungen 7 im Bereich der Mitte des Fixkammträgers 5 zwischen der Vertiefung 6 und dem Halteabschnitt 8 angeordnet sind, bevorzugt in diesem Bereich näher am Halteabschnitt 8 angeordnet sind. Die annähernd mittige Anordnung der Versteifung 7 sorgt für ein hohes Widerstandsmoment des Fixkammes 1 über seine Länge, wobei insbesondere eine Durchbiegung des Fixkammträgers 5 mit der Fixkammgarnitur 2 vermieden werden soll, da ansonsten die Fixkammgarnitur 2 aufgrund der dynamischen Belastung mit den Abreisswalzen kollidieren kann. Eine Anordnung der Versteifung 7 etwas oberhalb der Mitte des Fixkammträgers 5 näher zum Halteabschnitt 8 schafft hingegen beim Einbau bzw. bei der Montage einen größeren Spielraum, da die Einbausituation zu den runden Abreisswalzen günstiger wird.
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Weiterhin ist allen Versteifungen 7 gemeinsam, dass sie nicht als Hohlprofil ausgebildet sind, da dies die Werkzeugkosten für eine Matrize oder eine Gussform erheblich verteuert. Dabei erstrecken sich die Vertiefungen 7 in Materialflussrichtung maximal bis zur Tiefe des Halteabschnittes 8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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