DE4231834C2 - Tufting-Maschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tufting-Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In manchen Herstellungsverfahren ist es wünschenswert, den Hub der Schubstangen, die durch die Kurvenfläche eines Exzenters auf einer rotierenden Welle oder Achse in longitudinale Bewegung versetzt werden, variieren zu können. Es ist insbesondere wünschenswert, die Länge des Nadelhubs von Tufting-Maschinen ändern zu können und eine solche Änderung ausführen zu können, ohne die ganze Antriebswelle der Maschine entfernen zu müssen. In Tufting-Maschinen werden eine oder mehrere Reihen von garn­ tragenden Nadeln hin und her durch ein Grundgewebe, das durch die Maschine quer zu einer Grundplatte geführt wird, getrieben, um Schlingen zu bilden, deren Größe durch Greifer bestimmt wird, die unter dem Grundgewebe und der Grundplatte in zeitlicher Abstimmung mit den Nadeln hin und her bewegt werden. Um in einer Tufting-Maschine die erzeugte Florhöhe zu ändern, ist es not­ wendig, die Länge des Nadelhubs und die Höhe der Grundplatte relativ zu den Greifern zu ändern. Der tatsächliche untere Totpunkt des Nadelhubs muß konstant bleiben, so daß Greifer und Nadeln ihre richtige Beziehung zueinander behalten. Andernfalls bestimmen die Greifer die Größe der Garnschlingen von den Nadeln nicht richtig. Um diese Beziehung aufrechtzuerhalten, wurde eine Vielzahl von Verfahren angewendet, darunter Austausch von Stößelstangen oder Schubstangen mit verschiedenen Längen, die Verwendung von Distanzscheiben oder die Verwendung von Stößel­ stangen oder Schubstangen mit einstellbarer Länge. Um die Beziehung zwischen den Nadeln und den Greifern richtig aufrecht­ zuerhalten, werden die Änderungen der Länge des Nadelhubs und die zugehörigen Einstellungen im allgemeinen mit der Tufting- Maschine am unteren Totpunkt des Nadelhubs ausgeführt.

Änderungen des Hubs in Hochgeschwindigkeits-Tufting- Maschinen wurden bisher mit zwei grundlegenden Konstruktionen vorgenommen. In der einen Konstruktion sind die Exzenter ein­ stellbar. Die am weitesten verbreiteten einstellbaren Exzenter enthalten zwei nicht einstellbare Naben, die fest gegen den Exzenter klemmbar sind. Wenn die Naben gelockert sind, kann der Exzenter eingestellt werden, um seinen Exzenterhub zu ändern. Andere Typen von einstellbaren Exzentern wiesen im allgemeinen entweder zu viele Teile und Einstellungen auf, um Änderungen der Hublänge schnell und korrekt ausführen zu können, oder waren mangelhaft hinsichtlich ihrer Stabilität, die erforderlich ist, um den radialen Kräften beim Antrieb der Schubstangen- und Nadelanordnung bei hohen Geschwindigkeiten widerstehen zu können. Beispiele solcher einstellbarer Exzenter sind in den US-Patenten Nr. 3 857 345 und 4 515 096 dargestellt. In der zweiten grundlegenden Instruktion sind zwei Exzenter mit unter­ schiedlichen Exzenterhüben auf der Welle benachbart zu jeder Schubstange montiert. Um den Hub einzustellen, wird der Exzenterbügel gelöst und der Exzenter mit dem gewünschten Hub angezogen. Dabei verbleiben jedoch unbenutzte Exzenter auf der Welle montiert.

In Tufting-Maschinen, die eine dieser Konstruktionen ver­ wenden, gibt es eine erhebliche Anzahl von Exzentern in jeder Maschine, weil für jede Stößelstange ein Exzenter vorhanden ist und in großen Tufting-Maschinen 8 bis 12 Stößelstangen vorhanden sein können. Jedesmal wenn eine Hubeinstellung vorzunehmen ist, müssen Einstellungen an jeder Stößelstange im Inneren des Tufting-Maschinenkopfes vorgenommen werden und der Kopf der Maschine muß geöffnet und in erheblichem Umfang demontiert werden, um solche Änderungen auszuführen. Wegen des Aufwands aufgrund der Anzahl der involvierten Komponenten und wegen der Maschinenausfallzeit während des Einstellens der Exzenter werden diese Konstruktionen im allgemeinen nur für Spezial- oder Hoch­ geschwindigkeits-Maschinen angewendet. Bei Tufting-Maschinen, die bei höheren Geschwindigkeiten betrieben werden, ist es wünschenswert, die Vibration und die rotierende Masse des Antriebsmechanismus zu reduzieren.

In den Konstruktionen mit einstellbaren Exzentern ist die Antriebswelle durch die beiden Naben, die den Exzenter tragen, durch ein erhebliches unerwünschtes Gewicht zusätzlich belastet. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß verschiedene Ausgleichsgewichte abhängig von der Einstellung der Exzenter hinzugefügt werden müssen, um die mit hohen Rotationsgeschwin­ digkeiten verbundenen Vibrationen zu minimieren. Das Gewicht der Antriebswelle kann weiterhin durch Hinzufügen von "Blind"- Stößelstangen erhöht sein, die in gegenläufiger Hin- und Her­ bewegung zu den tatsächlichen Stößelstangen betrieben werden, so daß die zum Betrieb der Maschine erforderliche Kraft einiger­ maßen konstant bleibt, was einen gleichmäßigeren Betrieb ergibt. Die Anordnung übt mit ihrem Gewicht erhebliche Spannungskräfte auf die Hauptantriebswelle aus, womit eine entsprechend reduzierte Lebensdauer der Welle oder die Notwendigkeit, eine stärkere und teurere Welle zu verwenden, verbunden ist.

Auch in den Konstruktionen, die eine Mehrzahl von Nocken für jede Stößelstange verwenden, tritt eine erhebliche Menge an unerwünschtem Gewicht zusätzlich auf, da die unbenutzten Nocken auf der Antriebswelle bleiben. Da nur zwei Nocken für jede Stößelstange auf der Antriebswelle vernünftig angeordnet werden können, sind außerdem die möglichen Einstellungen auf nur zwei Hubeinstellungen beschränkt.

Das US-Patent 3,857,345 - siehe auch vorangehende Erörterung - offenbart eine Tufting-Maschine, bei der ein doppelter Exzenter verwendet wird, um den Hub der Nadelstange zu verändern, und bei der eine Einstellvorrichtung mit der Verbindungsstange in Beziehung steht und veränderbar ist, um den unteren Totmittelpunkt der Nadelstange unabhängig von der Veränderung des Hubs beizubehalten.

Das U.S.-Patent 3,665,873 beschreibt eine Tufting-Machine und insbesondere einen einstellbaren Hub-Mechanismus für den Nadelmechanismus dieser Maschine, der eine Taumelbewegungs­ vorrichtung zum Antreiben des Nadelmechanismus und eine Steuer­ einrichtung zur Veränderung der Bewegung der Taumelbewegungs­ vorrichtung aufweist, um den Hub des Nadelmechanismus zu verändern.

Das US-Patent 4,515,096 - siehe auch vorangehende Erörterung - zeigt eine Tufting-Maschine mit einem Nocken der exzentrisch an einer Hauptantriebswelle um eine Rotationszentrum montiert ist, der durch lineare Bewegung des Nockens relativ zu der Welle entlang eines Schlitzes veränderbar ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Tufting-Maschine mit einer Nockeneinrichtung zu schaffen, bei der der Hub eines Exzenters auf einer sich drehenden Welle geändert werden kann, ohne daß der Welle unnötiges Gewicht zugefügt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Tufting-Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbei­ spiele in den Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Tuftung-Maschine in teilweisem Schnitt;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein seitlicher Aufriß einer Ausführungsform der Erfin­ dung; und

Fig. 4 einen Aufriß von vorne der Ausführungsform aus Fig. 3, wobei die Deckplatte entfernt ist.

In Fig. 1 ist eine Tufting-Maschine 1 mit einem Antrieb 2 und Treibriemen 3 zu einer Hauptantriebswelle 4 dargestellt. Die Hauptantriebswelle 4 kann unter Verwendung von exzentrischen Nocken 5 zum Antrieb von Greifer- und von Schneidemechanismen dienen und ferner zum Antrieb des Grundgewebes und von Garn­ rollen dienen, wobei einstellbare Riemenscheiben, die nicht gezeigt sind, oder irgendwelche anderen konventionellen Antriebsübertragungen, die im Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Diese Antriebsmechanismen sind üblicherweise in dem Kopf 6 der Tufting-Maschine untergebracht. Von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung sind eine oder mehrere Nadelstangen 7, die mit Stößelstangen 8 verbunden sind, welche von Schubstangen 15 zu einer hin- und hergehenden Längsbewegung in Führungslagern 9 angetrieben werden. Die Schubstangen 15 wiederum werden durch Exzenter 10 angetrieben, die auf der rotierenden Antriebswelle 4 montiert sind. Die Antriebswelle 4 ist in einer Mehrzahl von Lagern 11 gelagert.

Auf der Antriebswelle sind benachbart zu den Exzentern 10 und den Schubstangen 15 bewegliche Gegengewichte 14 angebracht. Diese Gegengewichte 14 sind um 180° gegen die Exzentrizität der Exzenter 10 versetzt, um eine Rotationsgleichgewicht der Antriebswelle zu gewährleisten und die Unwucht auszugleichen. Die Gegengewichte 14 können erforderlichenfalls eingestellt werden, um das Gleichgewicht zu verbessern und Vibrationen zu minimieren.

Wie oben erläutert wurden bislang in Tufting-Maschinen Antriebswellen mit Exzentern oder Nocken mit daran gelagerten Schubstangen verwendet, so daß, wenn die Antriebswelle rotiert, die Schubstangen eine hin- und hergehende Bewegung der damit verbundenen Stößelstangen bewirken. Der Hub der Stößelstange, an der die Nadelstange befestigt ist, hängt vom Betrag der Exzentrizität des Nockens ab. Wenn ein längerer Nadelhub gewünscht ist, wie bei der Herstellung von Shag- oder Langflor- Geweben, ist es erforderlich, die Exzentrizität der Nocken zu erhöhen. Wenn ein kürzerer Nadelhub gewünscht ist, ist es not­ wendig, die Exzentrizität der Nocken zu vermindern. Wenn der Nadelhub eingestellt ist, ist es darüber hinaus erforderlich, entsprechende Einstellungen dahingehend vorzunehmen, daß sich die Beziehung zwischen den Nadeln und Greifern nicht ändert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können Nocken mit einer gewünschten Exzentrizität ausgewählt und auf der Antriebswelle montiert werden, ohne daß die Antriebswelle ausgebaut werden muß oder kompliziertere einstellbare Nocken mit Einstellmöglich­ keiten für variable Exzentrizität verwendet werden müssen. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle 4 an den Positionen, wo die Exzenter ange­ bracht werden, mit Riegelelementen 63 versehen. In der Antriebs­ welle 4 ist ferner eine Leitung 61 vorgesehen, durch die Öl durch die Antriebswelle gepumpt wird und etwas Öl durch die Öffnung 62, welche auf der Antriebswelle etwa gegenüber des Riegelelements 63 angeordnet ist, fließt. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist eine axiale Bohrung 25 durch den Nocken vorgesehen, die einen genügenden Durchmesser aufweist, um die Antriebswelle aufzunehmen. Die Mitte der Bohrung 12 ist gegen die Mitte 13 des Zylindersegments des Nockens um die gewünschte Exzentrizität oder den gewünschten Hub γ versetzt.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Nocken in einen oberen Bereich 21 und in einen unteren Bereich 40 geteilt ist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das in der Dar­ stellung entfernte Ende des unteren Bereichs ein separater Wellen-Klemmblock 54. Der obere Bereich 21 des Nockens ist von dem unteren Bereich 40 und dem Wellen-Klemmblock 54 entlang der Ebene geteilt, die durch den Durchmesser der Bohrung senkrecht der Exzentrizität γ verläuft (wie in Fig. 4 dargestellt). Es sind Kopplungseinrichtungen vorgesehen, um den unteren und den oberen Bereich um eine Antriebswelle montieren zu können, wie die dargestellten Gewindebohrungen 33 im oberen Bereich, die Gewindebolzen 50 durch ausgerichtete Bohrungen 41 im unteren Bereich 40 aufnehmen. Die Gewindebolzen 50 dienen in erster Linie dazu, den oberen Bereich 21 und den unteren Bereich 40 um die Antriebswelle 4 festzuziehen, und gewährleisten darüber hinaus eine gewisse Stabilität gegen seitliche Bewegung zwischen dem unteren Bereich und dem oberen Bereich.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß der zusammengesetzte Nocken 10 aus einer Führungseinrichtung zum Angriff einer Schubstange besteht, nämlich einer Deckplatte 36 und ein gegenüberliegend angeordneter ringförmiger Flansch 29 um ein zylinderförmiges Segment 22 mit einer Lagerfläche 23 und einer Klemmschulter 30.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind Einrichtungen zur Beschrän­ kung der seitlichen Bewegung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich vorgesehen, nämlich zueinander ausgerichtete Stiftlöcher 27, 32 in dem unteren und dem oberen Bereich, um Stifte 34, 51 aufzunehmen. Die Stiftlöcher 27 im Zylindersegment des Exzenters sind vorzugsweise parallel zu der Bohrung und entlang der Ebene, die den oberen und den unteren Bereich des Nockens trennt, ange­ ordnet, um Stifte 34 aufzunehmen. Die in der Darstellung von Fig. 2 vorne liegende Oberfläche des Zylindersegments des Exzenters 24 weist eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 28 auf, so daß eine ringförmige Deckplatte 36 mit dazu entsprechend angeordneten Löchern 38 mit Schrauben 39 befestigt werden kann und dadurch den Exzenterbügel 16 der Schubstange 15 auf der Lagerfläche 23 zwischen der Deckplatte 36 und dem Flansch 29 führt. Die Deckplatte 36 ist mit einem Schlitz 35 versehen, damit sie über die Antriebswelle 4 paßt, und zwar in Verbindung mit Nocken, die einen weiten Bereich von Exzentrizitäten auf­ weisen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Seite 37 der Deckplatte 36, die an der in der Darstellung von Fig. 2 vorne liegenden Fläche des Zylindersegments anliegt, mit einer Ver­ tiefung in der Größe versehen, daß sie genau auf die vorne liegende Fläche des Zylinders paßt. In dieser Weise wirken sowohl die Stifte als auch die Deckplatte dahingehend, seitliche Bewegungen zwischen dem unteren Bereich und dem oberen Bereich des Exzenters zu verhindern, die andernfalls aufgrund der während eines Rotationszyklus veränderlichen radialen Kräfte auf den Nocken auftreten würden.

Fig. 2 zeigt weiterhin eine Einrichtung, um den Exzenter gegen Drehbewegung auf der Antriebswelle zu sichern, nämlich eine Riegelöffnung 26 in der Bohrung, die das Riegelelement 63 auf der Antriebswelle 4 aufnimmt. Eine kleine Öffnung 44 (dar­ gestellt in Fig. 3) erstreckt sich zwischen der Bohrung 25 des unteren Bereichs 40 und der Lagerfläche 23, wodurch Öl aus der Öffnung 62 in der Antriebswelle auf die Lagerfläche 23 fließen und diese schmieren kann.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist der Wellen-Klemmblock 54 eine Vielzahl von Öffnungen 56 auf, die zu Gewindebohrungen am in der Darstellung entfernten Ende der Klemmschulter 30 des oberen Bereichs 21 ausgerichtet sind, um Gewindebolzen 57 auf­ zunehmen, die den Wellen-Klemmblock 54 mit dem oberen Bereich 29 um die Antriebswelle 4 verbinden. Der Wellen-Klemmblock 54 ist mit einer Feststelleinrichtung versehen, die eine Längsbewegung des Exzenters entlang der Antriebswelle verhindert. Als ein Beispiel für eine solche Feststelleinrichtung sind Anlageflächen 55 auf jeder Seite der Bohrung des Wellen-Klemmblocks 54 darge­ stellt, die etwas kürzer sind als die Anlageflächen des oberen Bereichs 21 und des unteren Bereichs 40. Wenn daher der Wellen- Klemmblock 54 an den oberen Bereich 21 angezogen wird, wird die Antriebswelle 4 sicher gegriffen, so daß eine Längsbewegung des Nockens entlang der Antriebswelle verhindert wird.

Als weiteres Merkmal der Erfindung ist in Fig. 2 ein ein­ stellbarer Gabelkopf 45 gezeigt, der die Schubstange 15 mit der Stößelstange 8 verbindet. Die Schubstange 15 besteht aus einem Exzenterbügel 16, der Exzenterstange 17 und dem Gelenk 18. Das Gelenk 18 der Schubstange 15 ist gelenkig mit dem oberen Ende des Gabelkopfes 45 durch den Gelenkzapfen 19 verbunden. Das distale Ende des Gabelkopfes 45 weist eine einstellbare Einrich­ tung zur Kopplung mit der Stößelstange 8 auf, so daß sich die Beziehung zwischen den Nadeln und den Greifern nicht ändert, sogar wenn die Tufting-Maschine mit Exzentern mit verschiedenen Exzenterhüben und entsprechend verschiedenen Nadelhüben verwen­ det wird. Das diestale Ende des Gabelkopfes 45 weist einen Kanal 47 auf, um die Stößelstange 8 aufzunehmen. Ein Schlitz 48 trennt die beiden den Kanal einschließenden Wände, und die Breite des Schlitzes 48 und entsprechender Druck der Kanalwände auf die Stößelstange kann durch Anziehen der Gewindebolzen 52 erhöht werden, die durch Löcher 49 in einer Kanalwand laufen und von Gewindebohrungen 43 in der anderen Kanalwand aufgenommen werden.

Wenn der Exzenter 10 gewechselt werden soll, wobei die Nadelstange 7 am unteren Totpunkt ist, werden die Gewindebolzen 52 in den Kanalwänden des distalen Endes des Gabelkopfes 45 gelöst, bis der Gabelkopf frei auf der Stößelstange 8 gleitet. Nachdem der gewünschte Exzenter auf der Antriebswelle 4 montiert ist und die Schubstange 15 durch Befestigen der Deckplatte 36 sicher auf der Lagerfläche 23 angebracht ist, wird die Stößel­ stange 8 zwangsläufig in dem Kanal 47 des Gabelkopfes 45 mit der richtigen Distanz aufgenommen, um die korrekte Beziehung zwischen Nadeln und Greifern aufrechtzuerhalten. Die Gewinde­ bolzen 52 in den Kanalwänden des distalen Endes des Gabelkopfes 45 werden angezogen, um die Stößelstange 8 sicher in dieser Position festzuhalten.

Claims (9)

1. Tufting-Maschine mit einer drehbaren Antriebswelle (4), einer daran zur hin- und hergehenden Bewegung gekoppelten Schubstange (15), einer Stößelstange (8), die zur hin- und hergehenden Bewegung durch die Schubstange (15) angetrieben wird, einer Nadelstange (7), die zur hin- und hergehenden Bewegung durch die Stößelstange (8) angetrieben wird, einer Nockeneinrichtung zur Steuerung des Hubs der Nadelstange (7), und einer Einstelleinrichtung, bei der die Position des unteren Totpunktes der Nadelstange(n) (7) unabhängig von dem für die Nadelstange(n) (7) einstellbaren Hub erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung aufweist:
einen oberen Bereich (21),
einen unteren Bereich (40), der von dem oberen Bereich (21) entlang einer Ebene geteilt ist, die durch den Durch­ messer der Basis der Nockeneinrichtung verläuft,
eine Kopplungseinrichtung (33, 50, 51), um den oberen Bereich (21) und den unteren Bereich (40) um die drehbare Antriebswelle (4) miteinander zu verbinden,
eine Sicherungseinrichtung (54, 26, 63), um den Nocken auf der drehbaren Antriebswelle (4) festzusetzen, und
eine Führungseinrichtung (29, 23, 36) zum Eingriff mit einer Schubstange (15).

2. Tufting-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung zur Aufrechterhaltung der unte­ ren Totpunktposition der Nadelstange (7) einen Gabelkopf (45) aufweist, wobei das proximale Ende des Gabelkopfes (45) gelenkig mit der Schubstange (15) verbunden ist und das distale Ende des Gabelkopfes (45) einen Kanal (47) zur Auf­ nahme einer variablen Länge der Stößelstange (8) und eine Einrichtung (48, 49, 52, 43) zum Festsetzen der Stößelstange (8) bei einer vorbestimmten Länge in dem Kanal (47) auf­ weist.

3. Tufting-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung eine seitliche Feststelleinrich­ tung (27, 32, 34, 51) aufweist, um seitliche Bewegungen zwischen dem oberen und dem unteren Bereich zu verhindern.

4. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich (40) der Nockeneinrichtung von dem oberen Bereich (21) der Nockeneinrichtung entlang einer Ebene geteilt ist, die durch den Durchmesser der Bohrung (25) des Nockens senkrecht zu der Exzentrizität (γ) ver­ läuft.

5. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung zur Sicherung der Nockenein­ richtung auf der drehbaren Antriebswelle (4) eine Riegelöff­ nung (26) in der Bohrung (25) des Nockens zum Eingriff mit einem Riegelelement (63) aufweist, das auf der drehbaren Antriebswelle (4) befestigt ist.

6. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine abnehmbare Deckplatte (36) und einen erhöhten Flansch (29) aufweist.

7. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich (21) der Nockeneinrichtung und der untere Bereich (40) ein Segment (22) zum Eingriff mit der Schubstange (15) und eine Schulter (30) zur Aufnahme der Kopplungseinrichtung (50) aufweist.

8. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung zum Sichern der Nockeneinrich­ tung an der drehbaren Welle (4) einen Wellen-Klemmblock (54) am distalen Ende der Schulter (30) des unteren Bereichs (40) aufweist.

9. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Feststelleinrichtung zum Verhindern seit­ licher Bewegung zwischen dem oberen Bereich (21) der Nocken­ einrichtung und dem unteren Bereich (40) der Nockeneinrich­ tung einen Stift (34, 51) aufweist.