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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Nadelmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine Nadelmaschine dieser Art ist aus
DE 196 15 697 A1 bekannt.
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Die
vorgenannte Druckschrift beschreibt eine Nadelmaschine mit wenigstens
einem Nadelbalken, der von einem ersten Antrieb zyklisch in eine senkrecht
zu einer Unterlage gerichtete Einstichbewegung (Vertikalbewegung)
versetzt ist. Dem Nadelbalken ist ein zweiter Antrieb zugeordnet,
der ihn zyklisch und synchronisiert mit der Einstichbewegung in
eine parallel zur Unterlage schwingende Bewegung (Horizontalbewegung)
versetzt, die in und entgegen der Transportrichtung einer auf der
Unterlage befindlichen, in der Nadelmaschine zu verarbeitenden Faservliesbahn
verläuft
und zeitlich abgestimmt der Einstichbewegung des Nadelbalkens so überlagert
ist, dass die Bewegung des Nadelbalkens in horizontaler Richtung
in jenem Zeitabschnitt seines Bewegungszyklus', in dem seine Nadeln in das Faservlies
eingestochen sind, der Fortbewegung des Faservlieses durch die Nadelmaschine
folgt, während im
aus dem Faservlies gelösten
Zustand der Nadeln die Rückführung des
Nadelbalkens in im Wesentlichen horizontaler Richtung, also parallel
zur Faservliesbahn, in die Ausgangslage erfolgt.
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Eine
Nadelmaschine, deren Nadelbalken in dieser Weise angetrieben ist,
vermindert nicht nur den Verzug des Faservlieses durch die eingestochenen
Nadeln, was besonders bei der Herstellung von Papiermacherfilzen
von Bedeutung ist, sondern lässt auch
eine höhere
Transportgeschwindigkeit der Faservliesbahn durch die Nadelmaschine
zu, woraus sich eine erhebliche Steigerung der Produktivität der Maschine
ergibt.
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Es
besteht häufig
der Wunsch, den Hub der Horizontalbewegung des Nadelbalkens bei
einer Nadelmaschine dieser Art zu verändern, beispielsweise um ihn
der durch angetriebene Zuführ-
und Abzugswalzen der Nadelmaschine bestimmten Transportgeschwindigkeit
des Faservlieses in der Nadelmaschine anzupassen. Die
DE 196 15 687 A1 gibt für diesen Zweck
eine Lösung
an, wonach der Horizontalantrieb einen auf einer Kurbelwelle angeordneten
Exzenterzapfen aufweist, auf dem eine Exzenterbüchse angeordnet ist, auf der
der Kopf der Verbindungsstange des Horizontalantriebs drehbar gelagert
ist. Der Exzenterzapfen und die Exzenterbüchse sind zur Verstellung der
Hubhöhe
des Horizontalantriebs gegeneinander verdrehbar und in unterschiedlichen
gegenseitigen Drehstellungen miteinander drehfest kuppelbar. Zu
diesem Zweck weisen der Exzenterzapfen und die Exzenter büchse mehrere
Querbohrungen auf, die aufeinander ausgerichtet werden können, um jeweils
einen gemeinsamen Kupplungsbolzen aufzunehmen. Diese Lösung lässt nur
eine beschränkte Anzahl
von Hubeinstellungen zu. Sie hat weiterhin den Nachteil, dass das
Drehmoment des Horizontalantriebs von den Kupplungsbolzen übertragen
werden muss, was zu einem Ausschlagen derselben und einem vorzeitigen
Verschleiß und
Ausfall der Maschine führen
kann.
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EP 0 892 102 B1 beschreibt
eine Nadelmaschine, bei der eine Horizontalbewegung des Nadelbalkens
mit Hilfe zweier Exzenterantriebe erzeugt wird, die über eine
gemeinsame Koppelbrücke
mit dem Nadelbalken verbunden sind. Durch Verstellung der Drehphasenlage
der beiden Exzenterantriebe gegeneinander, die auf elektronischem
Wege vorgenommen wird, lässt
sich der Horizontalhub des Nadelbalkens zwischen null und einem
Maximalwert im laufenden Maschinenbetrieb stufenlos verändern. Diese
Lösung
ist äußerst elegant,
aber aufwendig, weil sie zwei Exzenterantriebe für die Hervorbringung der Horizontalbewegung
des Nadelbalkens erfordert.
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In
der nämlichen
Druckschrift sind auch Lösungen
beschrieben, die mit nur einem Exzenterantrieb für die Erzeugung der Horizontalbewegung
des Nadelbalkens auskommen und dennoch eine Hubverstellung zulassen.
Diese Lösungen
verwenden im Maschinengestell gelagerte Kipphebel, die mit der Verbindungsstange
dieses Exzenterantriebes verbunden sind, wobei die Hubverstellung
der Horizontalbewegung durch eine Veränderung der wirksamen Schenkellänge des
Kipphebels mittels einer am Kipphebel ausgebildeten beweglichen
Führung
erfolgt. Wegen der beweglichen Führung
am Kipphebel sind diese Lösungen
verschleißanfällig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Nadelmaschine der eingangs
genannten Art anzugeben, die einfach aufgebaut ist und eine stufenlose
Verstellung des Horizontalhubes des Nadelbalkens zulässt.
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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 macht von dem in
DE
196 15 697 A1 beschriebenen Prinzip der Verwendung zweier
aufeinander angeordneter, gegeneinander verdrehbarer Exzenter Gebrauch,
gibt aber eine Lösung an,
die mechanisch stabil und unkompliziert ist und eine stufenlose
Ein stellung der sich aus den beiden Exzentern summierenden Gesamtexzentrizität zulässt, womit
entsprechend der Horizontalhub des Nadelbalkens stufenlos verstellbar
ist. Die Erfindung verzichtet auf einen Formschluss zwischen den
Exzentern und greift zu einem Reibschluss, wobei sie infolge Kraftverstärkung durch
den Einsatz von Kegelflächen
die erforderlichen Reibungskräfte
erzielt, die eine gegenseitige Verdrehung der Exzenter im Betrieb
verhindern. Wenn der Reibschluss zwischen den zusammenwirkenden
Kegelflächen
durch Lösen des
Kupplungsdrucks oder gar axiale Verstellung derselben gegeneinander
aufgehoben ist, lassen sich die Exzenter gegeneinander verdrehen.
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Der
Kegelwinkel der Kegelflächen
ist vorzugsweise weniger als 30°,
wodurch mit vergleichsweise geringen Axialkräften ein außerordentlich guter Reibschluss
zwischen den aneinander anliegenden, die Kraftübertragung bewirkenden Teilen
erzielt wird.
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Zum
Verstellen des Hubes des Exzenterantriebes für die Horizontalbewegung des
Nadelbalkens ist es lediglich erforderlich, nach Aufhebung des Reibschlusses
zwischen den beiden reibschlüssig gekoppelten
Exzentern den abtrieb- oder ausgangsseitigen Exzenter mit Hilfe
einer Feststellvorrichtung gegen ein Weiterdrehen festzuhalten,
woraufhin dann mit Hilfe des Maschinenantriebs in sehr langsamem
Lauf der Maschine der antrieb- oder eingangsseitige Exzenter gegenüber dem
abtriebseitigen Exzenter verdreht wird. Eine solche Feststellvorrichtung kann
beispielsweise eine mit dem abtriebseitigen Exzenter in formschlüssigen Eingriff
bringbare Sperreinrichtung sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen
dargestelltes Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
Seitenansicht der wesentlichen Teile einer Nadelmaschine mit einem
Exzenterantrieb zur Hervorbringung der Horizontalbewegung des Nadelbalkens
mit den erfindungsgemäßen Merkmalen,
und
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2 als
Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Nadelmaschine im Axialschnitt
die wesentlichen Teile einer Ausführungsform des Exzenterantriebs
zur Hervorbringung einer Horizontalbewegung des Nadelbalkens.
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Gemäß 1 sind
in einem Maschinengestell 1 zwei Vertikal-Exzenterantriebe 2 angeordnet, so
genannt, weil sie die vertikale Einstichbewegung hervorrufen. Die
Verbindungsstan gen 3 der Vertikal-Exzenterantriebe 2 sind
mit zwei miteinander starr gekoppelten Nadelbalken 4 gelenkig
verbunden, an denen jeweils mit Nadeln 5 bestückte Nadelbretter 6 befestigt
sind. Unterhalb der Nadelbretter 6 befinden sich mit Nadeldurchtrittschlitzen
versehene Stichunterlagen 7 zur Abstützung eines (nicht gezeigten)
Faservlieses, das mittels Zuführwalzen 8 und
Abzugswalzen 9 durch die Nadelmaschine hindurch transportierbar
ist. Oberhalb der Stichunterlagen 7 befindet sich ein Abstreifer 10,
der, wie die Stichunterlagen 7, Durchtrittschlitze für die Nadeln 5 aufweist.
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Die
Nadelmaschine hat fernerhin einen Horizontalantrieb, so genannt,
weil er in der Lage ist, den Nadelbalken 4 eine parallel
zu den Stichunterlagen 7 verlaufende, hin und her gehende
Bewegung zu verleihen. Der Horizontalantrieb besteht aus einem Exzenterantrieb 11 mit
verstellbarem Hub, einer Übertragungs-Exzenterwelle 12 mit
einem drehfest daran angebrachten, sich radial erstreckenden Zwillingsarm 13,
einer Verbindungsstange 14 des Exzenterantriebs 11,
deren Abtriebsende mit dem Zwillingsarm 13 gelenkig verbunden
ist, und mehreren Verbindungsstangen 15, deren Antriebsköpfe auf
Exzentern der Übertragungs-Exzenterwelle 12 drehbar
gelagert sind und deren Abtriebsenden mit den Nadelbalken 4 gelenkig
verbunden sind. In der Zeichnung ist nur eine der letztgenannten
Verbindungsstangen 15 zu sehen. Weiter erkennt man in 1 einen
nur schematisch dargestellten Feststellmechanismus, der insgesamt
mit 16 bezeichnet ist und dazu dient, die Abtriebsseite
des Exzenterantriebs 11 während der Hubverstellung festzuhalten.
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Wie
man aus 1 entnimmt, kann eine auf und
ab gehende Bewegung der Verbindungsstange 14 des Exzenterantriebs 11 infolge
ihrer gelenkigen Verbindung mit dem Zwillingsarm 13 die Übertragungs-Exzenterwelle 12 in
eine begrenzte, hin und her gehende Drehbewegung versetzen, die
dazu führt,
dass über
die Verbindungsstangen 15, deren Antriebsköpfe auf
Exzentern der Übertragungs-Exzenterwelle 12 gelagert
sind, die Nadelbalken 4 in horizontaler Richtung quer zu
deren Längserstreckung hin-
und her gezogen bzw. gestoßen
werden. Der Hub dieser hin und her gehenden Bewegung der Nadelbalken 4 in
horizontaler Richtung hängt
von der Größe der Exzentrizität am Exzenterantrieb 11 ab, mit
der dessen Verbindungsstange 14 in Bewegung versetzt wird.
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Zur
weiteren Erläuterung
der Erfindung wird nun auf 2 Bezug
genommen. In der Zeichnung erkennt man im oberen Abschnitt den Exzenterantrieb 11 mit
verstellbarem Hub und im unteren Abschnitt die mit dem Exzenterantrieb 11 über die
Verbindungsstange 14 verbundene Übertragungs-Exzenterwelle 12.
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Der
Exzenterantrieb 11 umfasst einen Antriebs- oder Eingangsexzenter 17 in
Form eines Drehkörpers,
der in dem Maschinengestell 1 um eine Drehachse I drehbar
gelagert ist. Der Eingangsexzenter 17 ist über einen
Zahnriemen 18 von einem Motor 19 (siehe 1)
in Drehung versetzbar, der in dem Maschinengestell 1 befestigt
ist. Der Eingangsexzenter 17 hat eine gegenüber der
Drehachse I radial versetzte Durchgangsbohrung 20, die
sich am einen Ende zu einer kegelstumpfförmigen Bohrung 21 erweitert.
Die Exzentrizität
dieser Bohrung 20/21 wird durch den radialen Abstand
zwischen ihrer Achse II und der Drehachse I bestimmt.
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In
der kegelstumpfförmigen
Bohrung 21 sitzt ein kegelstumpfförmiger Kupplungskörper 22,
nachfolgend Kupplungskegel genannt, von dem sich eine Stange 23 durch
die zylindrische Bohrung 20 hindurch erstreckt. Am freien
Ende der Stange 23 ist mittels einer Schraube 23a eine
Druckscheibe 23b befestigt. An der dem Kupplungskegel 22 zugewandten Seite
der Druckscheibe 23b liegt eine Zwischenscheibe 24 an,
auf die ein Kolben 25 auf ihrer dem Kupplungskörper 22 abgewandten
Seite einwirkt. Der Kolben 25 hat eine stirnseitige Ausnehmung,
die mit geringem axialem Zwischenraum die Druckscheibe 23b und
den Kopf der genannten Schraube 23a aufnimmt. Der Kolben
ist mittels Dichtungsringen 25a an den Wänden eines
Gehäuses 26 abgedichtet
ist, das mit dem Eingangsexzenter 17 fest verbunden ist. Zwischen
dem Kolben 25 und dem Boden des Gehäuses 26 ist eine Druckfederanordnung 27 eingespannt,
die den Kupplungskegel 22 über die Zwischenscheibe 24,
die Druckscheibe 23b und die Schraube 23a in Anlage
an die Wand der kegelstumpfförmigen
Bohrung 21 drückt.
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Das
Gehäuse 26 ist
an seiner dem Boden des Kolbens 25 gegenüberliegenden
Stirnseite verschlossen und begrenzt dort zusammen mit dem Kolben 25 eine
Druckkammer 28. Die Druckkammer 28 ist mit einem
in der Drehachse I liegenden Anschluss 29 zur Zuführung eines
Druckfluides verbunden, mit dessen Hilfe der Kolben 25 gegen
die Kraft der Druckfederanordnung 27 in der Zeichnung nach rechts
bewegt werden kann, um die Zwischenscheibe 24 von der Druckscheibe 23b abzuheben
und damit den auf den Kupplungskegel 22 wirkenden Federdruck
aufzuheben, so dass sich der Kupplungskegel 22 gegenüber dem
Eingangsexzenter 17 drehen oder sich gar von der Wand der
kegelstumpfförmigen Bohrung 21 lösen kann.
Sollte er dieses nach Aufhebung des Federdrucks nicht von selbst
tun, wird er durch ein Auflaufen des Bodens des Kolbens 25 auf die
Druckscheibe 23b über
die Stange 23 aus der Anlage an der Wand der kegelstumpfförmigen Bohrung 21 gelöst.
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An
der freien Stirnseite des Kupplungskegels 22 ist exzentrisch
zu dessen Achse II ein Ausgangsexzenter 30 ausgebildet.
Auf dem Ausgangsexzenter 30 ist der Antriebskopf der Verbindungsstange 14 drehbar
gelagert. Die Exzentrizität des
Ausgangsexzenters 30 gegenüber dem Kupplungskegel 22 wird
durch den radialen Abstand zwischen der Achse III des Ausgangsexzenters 30 und der
Achse II des Kupplungskegels 22 bestimmt.
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In
axialer Verlängerung
erstreckt sich von dem Ausgangsexzenter 30 ein Feststellzapfen 31, der
an seiner Stirnseite mit einem radial verlaufenden Schlitz 32 versehen
ist. Der Feststellzapfen 31 mit seinem Schlitz 32 ist
Teil der Feststelleinrichtung 16, zu der außerdem eine
Sperrklinke 33 gehört,
die im Maschinengestell 1 schwenkbar gelagert ist und von einer
Zugfeder 34 in eine Ruhestellung ziehbar ist, die in 2 gestrichelt
eingezeichnet ist. Mit der Sperrklinke 33 ist außerdem ein
Hydraulikzylinder 35 verbunden, der im Maschinengestell 1 abgestützt ist und
in der Lage ist, die Sperrklinke 33 in eine Stellung zu
drücken,
in der die Sperrklinke 33 mit dem Schlitz 32 im
Feststellzapfen 31 in Eingriff gebracht ist, was in der
Zeichnung mit durchgezogenen Linien eingezeichnet ist.
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Die Übertragungs-Exzenterwelle 12 hat
den schon bei 1 erläuterten Zwillingsarm 13,
zwischen dessen Gliedern das Abtriebsende der Verbindungsstange 14 angeordnet
ist, das mittels eines Querzapfens 36 gelenkig mit dem
Zwillingsarm 13 verbunden ist. Die Übertragungs-Exzenterwelle 12 besteht
aus mehreren axial hintereinander angeordneten, miteinander verschraubten
Gliedern, die im Maschinengestell 1 drehbar gelagert sind.
Die Länge der Übertragungs-Exzenterwelle 12 kann
auf diese Weise der Arbeitsbreite der jeweiligen Nadelmaschine angepasst
werden. Einige der Glieder haben Exzenter (siehe Exzenterachse IV),
auf denen die Antriebsköpfe
jener Verbindungsstangen 15 drehbar gelagert sind, die
dazu dienen, die Nadelbalken 4 in eine horizontal schwingende
Bewegung zu versetzen (siehe 1). Weil
die Nadelbalken 4 eine beachtliche Längserstreckung haben (sie können im
Extremfall bis zu 16 m lang sein!), ist es erforderlich, dass der
Horizontalantrieb an mehreren längs
der Nadelbalken verteilten Stellen an den Nadelbalken 4 angreift.
Diesem Ziel dient die Übertragungs-Exzenterwelle 12,
die ihrerseits nur eine einzige Antriebsverbindung über die
Verbindungsstange 14 benötigt und die Antriebskraft
an mehreren, längs
der Übertragungs-Exzenterwelle 12 verteilten
Stellen über
die Verbindungsstangen 15 auf die Nadelbalken 4 überträgt.
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2 zeigt
den Exzenterantrieb 11 im gekuppelten Zustand von Antriebsexzenter 17 und Kupplungskegel 22 in
einer die Verstellung des Hubes der Verbindungsstange 14 vorbereitenden
Stellung, in der die Sperrklinke 33 mit dem Schlitz 32 im Feststellzapfen 31 in
Eingriff ist. Im dargestellten Zustand ist die Exzentrizität des Ausgangsexzenters 30 maximal,
denn dessen Achse III ist in der gleichen Richtung wie die Achse
II des Kupplungskegels 22 gegenüber der Drehachse I des Antriebsexzenters 17 verschoben.
Um die Exzentrizität
der Achse III des Ausgangsexzenters 30 gegenüber der
Drehachse I zu verstellen, wird die Kammer 28 im Gehäuse 26 mittels
eines durch den Drehanschluss 29 zugeführten Druckfluides unter Druck
gesetzt, wodurch der Kolben 25 gegen die Kraft der Druckfederanordnung 27 nach
rechts verschoben wird und sich der Kupplungskegel 22 von
der Wand der kegelstumpfförmigen
Bohrung 21 löst.
Ein geringer Hub reicht bereits aus. Wenn dann mit Hilfe des Motors 19 (1) über den
Zahnriemen 18 der Antriebsexzenter 17 gedreht wird,
verstellt sich die Exzentrizität
der Achse III des Kupplungskegels 22 gegenüber der
Drehachse I. Ist die Exzentrizität
der Achse III des Ausgangsexzenters 30 gegenüber der
Achse II des Kupplungskegels 22 ebenso groß, wie die
Exzentrizität
der letztgenannten Achse II gegenüber der Drehachse I, lässt sich
durch Drehen des Antriebsexzenters 17 aus der gezeigten
Stellung um 180° die
Exzentrizität
der Achse III des Ausgangsexzenters 30 gegenüber der Drehachse 1 auf
null bringen. Anschließend
braucht nur der Druck aus der Kammer 28 abgelassen zu werden,
woraufhin der Kupplungskegel 22 unter der Wirkung der Druckfeder 27 wieder
in Anlage an die Wand der kegelstumpfförmigen Bohrung 21 gebracht wird.
Anschließend
wird der Druck aus dem Hydraulikzylinder 35 entfernt, woraufhin
die Zugfeder 34 die Sperrklinke 33 in die in 2 gestrichelt
eingezeichnete Ruhestellung gezogen wird.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist für
den Horizontalantrieb des Nadelbalkens ein eigener Motor 19 vorgesehen,
der von dem hier nicht gezeigten Antriebsmotor der Vertikalexzenter
unabhängig
ist, jedoch synchron mit diesen umläuft. Die Synchronisierung kann
durch elektronische Einrichtungen sichergestellt werden, die zugleich
zulassen, einen gewissen Phasenversatz zwischen beiden Antrieben
einzustellen, der unter bestimmten Betriebsbedingungen vorteilhaft
sein kann. Nähere
Einzelheiten hierzu sind aus den eingangs genannten Druckschriften
zu entnehmen.